Moët & Chandon est le leader mondial incontesté dans le secteur des vins mousseux de haute qualité. La sélection des différentes gammes de vins de qualité se fait sur la base de la dégustation de vin, après la fermentation malolactique par la dégustation des jurys d'experts. Une partie importante du volume vinifié ne peut être classé parmi les vins les plus qualitatifs à cause d'un caractère organoleptique appelé «trait lactique». Cette caractéristique est due à la formation de métabolites volatils au cours de la fermentation du vin en particulier diacétyle, acétoïne et de 2,3-pentanedione. Le diacétyle, également connu sous le nom de 2,3-butanedione, est le principal marqueur associé à l'apparition de notes beurrées. Moët & Chandon souhaite commencer une thèse pour contrôler l'apparition de trait lactique dans ses vins de bases. Bien que la production de diacétyle se produit à la fois pendant la fermentation alcoolique (FA) et la fermentation malolactique, la thèse se concentrera sur la gestion de la FA. Une approche multi-factorielle basée à la fois sur l'ingénierie microbiologique et chimique sera mis en œuvre. Dans un premier temps, le travail visera à mieux comprendre le fonctionnement et la régulation des voies métaboliques impliquées dans la formation de diacétyle. De cette information, nous allons développer des stratégies de contrôle de la fermentation afin de minimiser le caractère lactique de vins. Dans ce travail, le rôle et l'impact des paramètres de fermentation sera particulièrement évalué. Le projet commencera par la mise en œuvre des outils d'analyse nécessaires au suivi des marqueurs de trait lactique (diacétyle, acétoïne, 2,3-pentanedione, ...). Deuxièmement, sur un support synthétique, le projet permettra de caractériser le processus de fermentation. Surtout, les équilibres azotés seront contrôlés et les cinétiques de synthèse des composés responsables de trait d'arôme lactique seront déterminées. Une étude de l'impact des acides aminés précurseurs permettra de mieux comprendre le rôle du métabolisme de l'azote. Enfin, l'étude de l'effet de divers facteurs tels que la nature des substances nutritives, température de fermentation et l'apport en oxygène devrait conduire à l'élaboration de stratégies de contrôle rendant possible la diminution du caractère lactique dans les vins destinés à la fermentation secondaire. Dans la dernière partie de projet, les différentes stratégies développées sur moûts synthétiques seront évaluées dans des conditions de vinification réelles. / Champagne company Moët & Chandon is the undisputed worldwide leader in the high quality sparkling wines sector. The selection of different ranges of quality wine is done on the basis of the wine tasting, after malolactic fermentation by tasting expert juries. A significant part of the vinified volume cannot be valued among the most qualitative wines because of a particular feature called « lactic trait ». This trait is attributable to the formation of volatile metabolites during wine fermentation particularly diacetyl, acetoin and 2,3-pentanedione. Diacetyl, also known as 2,3-butanedione, is the main marker associated with the appearance of milky-buttery notes. Champagne company Moët & Chandon wishes to initiate a thesis to control the onset of lactic trait in its wines. Although the production of diacetyl occurs both during alcoholic fermentation (AF) and malolactic fermentation, the thesis will focus on the management of AF. A multi-factorial approach based on both microbiological and chemical engineering will be implemented. At first, the work will aim to better understand the functioning and regulation of metabolic pathways involved in the formation of diacetyl. From this information, we will develop some strategies of fermentation control to minimize the lactic trait of wines. In this work, the role of fermentation parameters will be particularly evaluated. The project will start by the implementation of the analytical tools needed to monitor markers of lactic trait (diacetyl, acetoin, 2,3-pentanedione, ...). Secondly, on synthetic media, the project will allow to characterize the fermentation process. Especially, nitrogen balances will be performed and the kinetics of synthesis of the aroma compounds responsible of lactic trait will be determined. A study of the impact of the precursor amino acids will enable to better understand the role of the nitrogen metabolism. Finally, the study of the effect of various factors such as the nature of nitrogen nutrients, fermentation temperature and oxygen intake should lead to the development of control strategies making possible the decrease of the lactic trait in wines intended for the secondary fermentation. In the final part of the work, the different strategies developed on synthetic must will be assessed in real winemaking conditions.

Il existe une forte demande de l'industrie pour des technologies permettant de réduire la teneur en alcool des vins. Bien que des levures à faible rendement alcool aient été développées par ingénierie génétique, les approches non-OGM sont aujourd'hui largement privilégiées. Nous avons mis en œuvre et comparé différentes stratégies d'évolution adaptative, à partir d'une souche œnologique commerciale, afin de réorienter le flux carboné vers la formation de glycérol aux dépens de l'éthanol. Après 200 générations en conditions de stress salin, nous avons obtenu des souches évoluées présentant une augmentation de la production de glycérol de 50 à 70 %, capables de diminuer de 0,45 à 0,80 % (v/v) la teneur en alcool de vins naturels ou synthétiques. Cette réorientation s'accompagne d'une accumulation de succinate et de 2,3-butanediol et d'une réduction de la vitesse fermentaire. Les mutants ont une survie accrue en conditions de stress salin et carence en glucose. Afin d'identifier les mécanismes sous-jacents, nous avons réalisé des analyses du transcriptome, du métabolome (exo- et endo-) et du génome des souches évoluées. Nous avons montré que le phénotype des mutants n'est pas dû à une dérégulation ou à des mutations des gènes de la voie de synthèse du glycérol mais à de larges modifications du métabolisme carboné, énergétique et redox. Le génome des souches évoluées présente des pertes d'hétérozygotie qui pourraient contribuer au phénotype observé. L'étude génétique d'une souche évoluée montre une origine multigénique des traits métaboliques. Une analyse de cartographie de QTL en utilisant une approche « bulk sequencing » a été initiée pour identifier les mutations impliquées dans le caractère fort glycérol/faible éthanol. Ces travaux ont ainsi permis de développer et caractériser des souches œnologiques faibles productrices d'alcool et de fournir un cadre pour l'identification des bases moléculaires impliquées.Mots-clefs : S. cerevisiae, fermentation œnologique, évolution adaptative, éthanol, glycérol, transcriptome, métabolome, génome. / There is a strong demand from the industry for technologies to reduce the alcohol content of wine. Although low-alcohol yield yeasts have been developed by genetic engineering, GMO-free approaches are now widely preferred. We have implemented and compared different strategies for adaptive evolution to redirect the carbon flux towards glycerol formation at the expense of ethanol. After 200 generations salt stress conditions, we obtained evolved strains with glycerol production increased by 50 to 70%, able to decrease from 0.45 to 0.80% (v/v) the alcohol content of natural or synthetic wines. This shift is accompanied by an accumulation of succinate and 2,3-butanediol and a reduced fermentation rate. Mutants also exhibit a better survival under salt stress and glucose restriction conditions. To identify the underlying mechanisms, we analysed the transcriptome, metabolome (endo- and exo-) and genome of the evolved strains. We showed that the evolved phenotype is not due to deregulation or mutations of genes of involved in the glycerol synthesis pathway but to major changes in carbon, energy and redox metabolism. The genome of the evolved strains revealed loss of heterozygosity which could contribute to the observed phenotype. The genetic study of an evolved strain shows that the metabolic traits are under multigenic control. A QTL mapping analysis using a "bulk sequencing" approach was initiated to identify mutations involved in the high glycerol/low ethanol trait. This work has enabled the development and characterization of low alcohol wine yeast strains and has provided a framework for the identification of the underlying molecular bases.Key-words: S. cerevisiae, wine fermentation, adaptative evolution, ethanol, glycerol, transcriptome, metabolome, genome.

Le recyclage des condensats d'évaporation dans l'étape de fermentation permettrait aux distilleries de diminuer leur consommation d'eau de forage et leur production d'effluents. Actuellement, les condensats sont traités par lagunage avant épandage et pourraient être recyclés comme eau de dilution pour la fermentation si les composés inhibiteurs qu'ils contiennent étaient éliminés : il s'agit de composés phénoliques, acides carboxyliques et dérivés du furane. L'étude du traitement a porté sur les procédés physico-chimiques présentant les meilleures capacités de rétention des composés inhibiteurs cibles : l'osmose inverse, l'échange d'ions et l'adsorption. L'étude des paramètres opératoires de ces procédés et de leurs combinaisons a permis d'optimiser leurs conditions d'application pour améliorer leur efficacité de rétention et de proposer leur mise en œuvre industrielle. L'impact des condensats diversement traités sur l'activité fermentaire des levures a été étudié lors de fermentations en continu. Le caractère fermentescible des condensats traités a été corrélé à l'efficacité de rétention du procédé. L'osmose inverse combinée à l'échange d'ions, permettant l'élimination de 99% des composés inhibiteurs cibles, est le seul procédé qui ne perturbe ni la croissance des levures ni leur production d'éthanol. A partir de cette combinaison on a dimensionné une unité traitant 100 m³.h⁻¹ de condensats. Selon les paramètres opératoires appliqués, on présente le bilan d'effluents produits et de réactifs consommés, ainsi que les installations correspondantes.

Nous avons mis au point un fermenteur continu multi-étagé (MSCF) dans le but de reproduire les conditions de la fermentation alcoolique en conditions œnologiques. Ce bioréacteur permet de maintenir les levures dans un milieu stable et contrôlé tout en découplant la croissance et la phase stationnaire. Le système offre donc la possibilité d'obtenir des levures non croissantes dans un milieu de composition stable. Dans un premier temps, nous avons validé la pertinence du MSCF pour reproduire les conditions de fermentation du batch, par approche intégrée (des paramètres cinétiques, des métabolites intra et exo cellulaire et de l'expression génique). Nous avons ensuite utilisé ce bioréacteur pour étudier les mécanismes d'adaptation métabolique des microorganismes suite à un ajout d'azote, pratique largement répandue en œnologie. Plusieurs résultats originaux ont été obtenus concernant, notamment, la réorganisation du cycle TCA, le transport des sources azotées et la synthèse des alcools supérieurs et esters. La fiabilité de l'outil mis au point et l'originalité des données obtenues ouvrent des perspectives à l'utilisation du MSCF pour la compréhension du métabolisme et des mécanismes d'adaptation des levures. / We set up a multi-stage continuous fermentor (MSCF) to mimic the conditions of alcoholic fermentation. In this bioreactor, the yeasts are in a steady and well controlled state representative of the growth and stationary phases of the batch. The ability of the MSCF to reproduce batch fermentation was assessed using an integrated approach (measurement of kinetic parameters, intra and exo-cellular metabolites and gene expression). We then used the MSCF to study the impact of nitrogen supplementation performed during the stationary phase, on yeasts metabolism. Several original results were obtained, concerning the TCA cycle, the transport of nitrogenous sources and the synthesis of higher alcohols and esters. This work points out the interest of using the MSCF to assess the effect of medium perturbations during alcoholic fermentation, especially during the stationary phase. More generally, the accuracy of the MSCF and the originality of the data obtained open new prospects for a better understanding of yeasts metabolism and regulation mechanisms.

L'achèvement de la fermentation alcoolique est corrélé au niveau de formation de biomasse, qui varie selon les souches de levure S. cerevisiae. La maîtrise de cette fermentation passe par une meilleure compréhension des liens entre métabolisme azoté et formation de biomasse ainsi que des mécanismes contribuant aux variations de formation de biomasse entre souches. L'analyse des cinétiques de consommation de 18 composés azotés a montré que l'ordre de consommation des sources d'azote est similaire pour 14 souches et s'explique principalement par les caractéristiques cinétiques et le mode de régulation des perméases impliquées dans leur transport. Par contre, des variations sont observées dans les profils de consommation de l'azote, qui mettent en jeu des mécanismes différents suivant la disponibilité en azote du milieu. En présence d'un excès d'azote, les souches « faibles productrices » présentent une capacité limitée d'assimilation de l'ammonium ; lorsque l'azote est présent en faible quantité, elles métabolisent plus efficacement l'arginine stockée dans la vacuole pendant la phase de croissance. Afin de déterminer la distribution des flux d'azote dans la cellule, nous avons développé une approche quantitative basée sur la filiation isotopique de sources d'azote marquées 13C ou 15N. Cette étude a révélé une incorporation limitée des acides aminés exogènes dans la biomasse au profit de la synthèse de novo, à l'exception de la leucine majoritairement intégrée dans la biomasse et de l'arginine stockée dans la vacuole. Enfin, cette étude a confirmé expérimentalement que les capacités d'assimilation de l'ammonium et de remobilisation de l'arginine sont des éléments clés des différences de production de biomasse entre souches. Cette étude apporte un nouvel éclairage sur l'efficacité d'utilisation et l'allocation de sources complexes d'azote pendant la fermentation œnologique et sur les mécanismes impliqués dans la variabilité de production de biomasse chez S. cerevisiae. / The completion of alcoholic fermentation is correlated with the level of biomass formation, which varies depending on the S. cerevisiae yeast strain. Achieving a better control of the fermentation requires a better understanding of the relationship between nitrogen metabolism and biomass formation and of the mechanisms contributing to variation in biomass formation between strains. The analysis of the kinetics of consumption of 18 nitrogen compounds showed that the order of consumption of nitrogen sources is similar for 14 strains and is mainly due to the kinetic characteristics and mode of regulation of permeases involved in their transport. By cons, variations are observed in the patterns of nitrogen consumption, which involve different mechanisms depending on the availability of nitrogen in the medium. In the presence of excess nitrogen, "low producing" strains have a limited capacity for assimilation of ammonium; when nitrogen is present in small quantities, they metabolize more efficiently arginine stored in the vacuole during the growth phase. To determine the intracellular distribution of nitrogen fluxes, we developed a quantitative approach based on isotopic filiation of 13C or 15N labeled nitrogen sources. This study revealed a limited incorporation of exogenous amino acids in biomass in favor of de novo synthesis, with the exception of leucine mostly integrated in the biomass and arginine stored in the vacuole. Finally, this study confirmed experimentally that the capacity of ammonium assimilation and remobilization of arginine are key determinant governing the differences of biomass production between strains. This study sheds new light on the efficient use and allocation of complex nitrogen sources during wine fermentation and on the mechanisms involved in the differences in biomass production within the S. cerevisiae species.

Au Mexique l’état de Tamaulipas est susceptible de devenir l'un des plus grands producteurs de mezcal. Contrairement à d’autres boissons alcoolisées, la mycoflore responsable de la fermentation alcoolique du mezcal n'a pas été pleinement identifiée ou caractérisée métaboliquement. Il est d'un grand intérêt industriel de savoir si les levures indigènes impliquées dans la fermentation de moûts d’agave ont une forte nature fructophilique qui serait induite par la composition naturelle riche en fructose du moût. De plus, la caractérisation cinétique des levures et au niveau moléculaire des transporteurs impliqués dans la consommation de fructose par cette flore est pertinente étant donné que des études sur l'utilisation des hexoses par Saccharomyces cerevisiae n’ont pas montré que les transporteurs de glucose et de fructose étaient différents. Dans ce travail, la population levurienne étudiée était de 17 isolats, à partir de 103 initialement isolés de la mezcaleria "El Palmar" Emilio Lozoya, situé à San Carlos (Tamaulipas, Mexique) au niveau de différentes étapes. Seules les levures de l’espèce Saccharomyces cerevisiae ont été retenues et étudiées. En particulier de polymorphismes des 2 gènes des transporteurs principaux de sucres associes au fructose consume HXT1 et HXT3, a été évalué en comparaison à une souche de référence. Les résultats obtenus dans cette étude suggèrent la nécessité d'une analyse approfondie afin de préciser les liens entre la fructophilie et l'expression et / ou la structure des gènes des transporteurs de sucres lors de la fermentation alcoolique. / The Mexican state of Tamaulipas has the potential to become one of the main producers of mezcal. But contrary to what is known about other alcoholic beverages, the mycoflora involved in this alcoholic fermentation has not been completely identified nor characterised from the metabolic point of view. There is an increasing industrial interest on knowing if the native yeasts associated to agave must fermentations possess a fructophilic behaviour, favoured by the natural high fructose composition of the agave musts. Moreover, the kinetic characterisation of these yeasts and the molecular analysis carried out on the hexose transporters genes reported to be involved in the glucose and fructose consumption is pertinent, and several studies on Saccharomyces cerevisiae have demonstrated a differential preference for each hexose. In this study, a set of 17 yeast isolates were chosen from an original collection of 103 yeast isolated at the mezcalería El Palmar Emilio Lozoya, which is located at San Carlos (Tamaulipas, Mexico) from different stages of the fermentation. Only those belonging to S. cerevisiae specie were studied, mainly concerning the polymorphisms found on their two main hexose transporter genes associated to a preferential consumption of fructose, HXT1 and HXT3, and results compared to a control strain. The results obtained showed that there is no a direct link between the fructophilic phenotype and/or the structure of these genes and that more studies are needed to establish such relationships

Les arômes fermentaires (alcools supérieurs, esters) jouent un rôle important dans le profil organoleptique des vins jeunes. Leur production dépend à la fois de la souche de levure utilisée et des paramètres environnementaux. Pour comprendre le rôle de trois facteurs clés (température, azote, lipides) sur la production des arômes fermentaires, nous avons réalisé une étude comparative entre une souche évoluée aromatique Affinity™ ECA5 et sa souche ancestrale Lalvin EC1118®. Dans un premier temps, les effets combinés des trois paramètres environnementaux ont été étudiés grâce à un plan expérimental de Box-Behnken. L'azote est le facteur ayant la plus grande influence sur la majorité des composés volatils; cependant son effet est différent selon la molécule ciblée et les interactions entre facteurs sont importantes. Par ailleurs, si les deux souches répondent dans le même sens aux changements de conditions de fermentation, les intensités de réponse sont très différentes. Pour avancer dans la compréhension des mécanismes mis en jeu et en particulier dans l'analyse de l'interaction azote / lipides, nous avons combiné des études de suivi cinétique précis de la production des arômes fermentaires et une approche transcriptomique. Ces études ont révélé des différences entre les deux souches dans la chronologie de formation des arômes, suggérant des modifications dans la régulation de leur synthèse. En particulier, le rendement de conversion entre alcools supérieurs et esters d'acétate est largement supérieur chez Affinity™ ECA5, mais diminue fortement après addition de phytostérols, en lien avec une répression des gènes de la voie de synthèse des stérols. Ces résultats montrent une gestion différente des lipides par la souche évoluée et suggèrent qu'une plus grande disponibilité en acétyl-CoA pourrait être à l'origine des propriétés aromatiques de cette souche. Enfin, une approche quantitative basée sur la filiation isotopique de sources d'azote marquées 13C a été réalisée. Cette étude confirme le rôle clé de l'acétyl-CoA dans une gestion différentielle du pool d'α-cetoacides responsable de la surproduction des alcools supérieurs chez Affinity™ ECA5. Globalement, ce travail a permis d'identifier les paramètres les plus efficaces pour orienter le métabolisme fermentaire vers la production d'arômes ainsi que certains mécanismes impliqués. Il a également permis de mieux caractériser le métabolisme de la souche évoluée Affinity™ ECA5. Les connaissances acquises constituent une avancée importante pour une amélioration de la gestion de la nutrition en fermentation œnologique. / Fermentative aromas (higher alcohols, esters) have a major role in the organoleptic profile of young wines. Their production depends on both the used yeast strain and environmental parameters. To better understand the role of three key factors (temperature, nitrogen, lipids) on the synthesis of fermentative aromas, we compared an aromatic evolved strain Affinity™ ECA5 and its parent strain Lalvin EC1118®. First, the combined effects of these three parameters were investigated through an experimental Box-Behnken design. Nitrogen greatly impacted the majority of the volatile compounds but differently depending on the targeted molecule and in interaction with the other factors. Overall, both strains showed similar responses to changes in fermentation conditions but with different intensities. To improve the understanding of the involved mechanism, particularly in the study of nitrogen / lipids interaction, several approaches were combined. A precise on-line monitoring of the production kinetics of fermentative aromas coupled with transcriptomic analysis revealed differences between the two strains in the chronology of aroma synthesis, suggesting changes in the regulation of their production. In particular, the conversion yield between a higher alcohol and its acetate ester differed greatly between the two strains. We have shown that this difference was due to a different lipid management by the strain Affinity™ ECA5. Finally, a quantitative approach based on the isotopic filiation of 13C labelled nitrogen sources was performed. This study confirms the key role of acetyl-CoA in a differential management of α-ketoacid pool responsible for the overproduction of higher alcohols by Affinity ™ ECA5.Overall, this project identified the most effective parameters to guide the fermentative metabolism toward the production of aromas and to better understand mechanisms involved. It also better characterized the metabolism of the evolved strain Affinity™ ECA5. These results are crucial to improve the management of nutrition in wine fermentation.

L’expression aromatique fruitée des vins rouges a été le sujet de nombreuses études qui démontrent qu’au moins une composante de cette expression est le reflet d’interactions perceptives impliquant des esters. La synthèse de ces esters peut être affectée par la levure réalisant la fermentation alcoolique mais aussi par d’autres paramètres, plus technologiques, comme le niveau de maturité de la vendange. De plus, peu d’études ont été réalisé afin de valider le rôle physiologique tenu par les esters pour la levure.Dans le but de mettre en évidence plus précisément le rôle de ces facteurs dans la synthèse des esters, des souches de levures délétés des majeures estérases ont été construites, et testées en fermentation en milieu œnologique, dans des moûts de merlot et de tempranillo récoltés à deux maturités différentes. Ainsi, la concentration en chaque esters linéaires et substitués a pu être déterminée dans chaque modalité de vinification.L’étude des différents mutants de délétion, a permis, pour la première fois, de valider le rôle des principales estérases dans la synthèse des esters linéaires chez la levure mais aussi, la mise en évidence de deux gènes, non étudiés jusqu’alors en condition œnologique, sur la synthèse des esters substitués. L’analyse de l’expression génétique de la délétion des estérases chez la levure a permis aussi de valider que ces gènes permettent une véritable stabilité physiologique de la levure en conditions stressante.L’impact du degré de maturité de la vendange a été étudié à la fois chez les vins fermentés avec une levure standard commerciale mais aussi fermentés avec une levure délétée des 4 principales estérases. Une maturité avancée, des raisins de merlot seulement, entraine une baisse de 50% de la teneur en esters linéaire avec la levure standard, ce qui n’est plus observé avec la levure mutante. Cette diminution de la concentration en esters linéaire dans ces vins de merlot de maturité avancée, est bien corrélée à une diminution de leur perception fruitée. De plus, des reconstitutions aromatiques faites dans ces matrices, ont permis de valider l’implication totale des esters dans la perception de l’arôme fruité des vins rouges réalisés avec des matrices de maturité normale. En revanche en ce qui concerne les vins de merlot de maturité avancée, il existerait d’autres composés en plus des esters qui pourraient expliquer les différences sensorielles observées dans ces vins.Enfin, une approche de transcriptomique est mise en œuvre pour tâcher d’éclairer les facteurs à l’origine des modifications de production d’esters en fonction du niveau de maturité des raisins de merlot. Il en est sorti que l’effet maturité n’existe pas seul mais est bien combiné avec l’avancée de la fermentation alcoolique. L’effet global de la matrice qui peut expliquer les différences observées entre les vins de merlot. / A lot of studies highlighted the perceptual role of esters in fruity aromatic expression of red wines, demonstrating that at least partially it was due to perceptive interactions. The synthesis of these esters can be affected by the yeast making the alcoholic fermentation but also by other parameters, more technological, such as the level of maturity of the harvest. In addition, few studies have been conducted to validate the physiological role of esters for yeast.In order to more precisely highlight the role of these factors in the synthesis of esters, deleted yeast strains of the major esterases have been constructed, and tested in fermentation in an oenological environment, in merlot and tempranillo musts harvested at two different maturities. Thus, the concentration of each linear and substituted ester could be determined in each vinification modality.The study of the different deletion mutants allowed, for the first time, to validate the role of the main esterases in the synthesis of linear esters in yeast but also the demonstration of two genes, not yet studied in oenological conditions, on the synthesis of substituted esters. The analysis of the genetic expression of the esterase deletion in yeast has also validated that these genes allow a true physiological stability of the yeast under stressful conditions.The impact of the degree of maturity of the harvest has been studied both in wines fermented with a standard commercial yeast but also fermented with a yeast deleted from the 4 main esterases. Advanced maturity, merlot grapes only, results in a 50% drop in linear ester content with standard yeast, which is no longer observed with the mutant yeast. This decrease in the concentration of linear esters in these mature Merlot wines is well correlated with a decrease in their fruity perception.In addition, aromatic reconstitutions made in these matrices made it possible to validate the total involvement of esters in the perception of the fruity aroma of red wines made with matrices of normal maturity. On the other hand, for mature merlot wines, there are other compounds besides esters that could explain the sensory differences observed in these wines.Finally, a transcriptomic approach is implemented to try to shed light on the factors that cause ester production changes as a function of the maturity level of merlot grapes. It has emerged that the maturity effect does not exist alone but is well combined with the progress of alcoholic fermentation. The overall effect of the matrix that can explain the differences observed between merlot wines.

La micro-oxygénation des vins, par la dispersion de bulles d'oxygène, est une pratique de plus en plus utilisée dans le domaine de l'œnologie. Cette technique n'est pas toujours convenablement maitrisée par manque de connaissances scientifiques sur les paramètres régissant le transfert de l'oxygène. La recherche s'est focalisée sur l'étude des coefficients de transfert en fonction des composés du vin (CO2, éthanol, sucrose, consommateurs d'oxygène) et des conditions opératoires (type de diffuseur, température, rapport entre hauteur et diamètre du contenant de liquide). Les résultats montrent que lors de la micro-oxygénation, le dioxyde de carbone dissous et le sucrose ont une incidence négative sur le transfert alors que la présence d'éthanol améliore le transfert. En ce qui concerne les conditions opératoires, l'augmentation de débit de gaz et l'augmentation de rapport entre la hauteur et le diamètre de la cuve de micro-oxygénation joue positivement sur le transfert d'oxygène La surface spécifique des bulles et le coefficient de transfert de matière ont pu être dissociés pour les vins. La nature tensio-active des composés du vin semble être un élément important sur le transfert de matière. Les connaissances acquises ont été appliquées à la micro-oxygénation au cours de deux étapes de l'élaboration des vins : la fermentation alcoolique avec la maitrise de l'apport d'oxygène et la simulation de la technique d'élevage en barrique par micro-oxygénation couplée à l'ajout de copeaux de bois. Une nouvelle approche concerne l'étude d'un contacteur membranaire qui permet le transfert d'oxygène par diffusion.

L’objectif de ces travaux de thèse était de rechercher un potentiel effet inhibiteur de l’acide acétique endogène sur le métabolisme oxydo réductif de Saccharomyces cerevisiae, afin d’évaluer la pertinence d’une stratégie d’amélioration des capacités de production d’éthanol par la modulation de la synthèse de cet acide. Ces travaux devaient également permettre d’approfondir la compréhension des principaux facteurs commandant la synthèse de l’acide acétique et plus largement des acides organiques. La stratégie de modulation de la synthèse d’acide acétique mise en place reposait sur des approches microbiologique et génétique, consistant en l’ajout d’acide oléique et / ou de carnitine dans le milieu de culture ainsi que la surexpression du gène CIT2 ou la suppression du gène ALD6.Cette démarche a permis de montrer que, contrairement à la version exogène, l’acide acétique endogène ne présentait pas d’effet inhibiteur du métabolisme oxydo réductif de Saccharomyces cerevisiae ou qu’il était négligeable par rapport au stress éthanol. En outre, la modulation de la production de cet acide ne semble pas être une stratégie envisageable en vue de l’amélioration des capacités de production d’éthanol de cette levure, bien qu’une corrélation ait été observée entre les titres finaux de ces deux molécules.En outre, il a été montré que l’isoforme 6 de l’acétaldéhyde déshydrogénase (Ald6p) était essentiel pour assurer la croissance cellulaire normale ainsi que les mécanismes de résistance au stress éthanol dans ces conditions de culture. Plus largement, l’interrelation entre les différents isoformes ne paraissait pas aussi flexible qu’en anaérobiose. Saccharomyces cerevisiae semblait également présenter un métabolisme flexible en réponse à une modulation de la synthèse d’acide acétique. La voie des pentoses phosphates serait ainsi capable de prendre le relais de l’Ald6p pour assurer la régénération du NADPH cytosolique, bien que le flux à travers cette voie semble avoir été limité par le ratio NADP+ / NADPH. Enfin, les cellules paraissaient capables de réguler la synthèse de l’acétyl coA à partir d’acide acétique en réaction à une évolution des besoins anaboliques lors de la fin de la phase de croissance. Elles seraient toutefois incapables de pallier le manque d’acétyl coA suite à la suppression du gène ALD6. La modulation de la synthèse des acides pyruvique et succinique a également fait l’objet de discussions. / The aim of this work was to investigate a potential inhibitory effect of endogenous acetic acid on the oxido-reductive metabolism of Saccharomyces cerevisiae, to assess the relevance of a strategy based of the modulation of the synthesis of this acid, to improve ethanol production capacities. This work should also help to broaden the understanding of the main factors controlling the synthesis of acetic acid, and more generally organic acids. The strategy to modulate the synthesis of acetic acid was based on microbiological and genetic approaches, consisting in the addition of oleic acid and / or carnitine in the medium as well as the overexpression of the gene CIT2 or the deletion of the gene ALD6.This approach has shown that, contrary to exogenous version, endogenous acetic acid did not induce inhibitory effects on the oxido-reductive metabolism of Saccharomyces cerevisiae, or was negligible compared to stress caused by ethanol. Moreover, the modulation of the synthesis of this acid appear to be not an attractive strategy to improve ethanol production capacities of the yeast, although a correlation was observed between the end-culture titer of these two molecules.In addition, it has been shown that the isoform 6 of acetaldehyde dehydrogenase (Ald6p) was essential to ensure regular growth and mechanisms of ethanol stress resistance under these conditions of culture. More broadly, the interrelation between the different isoforms did not seem as flexible as under anaerobic conditions. Saccharomyces cerevisiae also seemed to have a flexible metabolism in response to a modulation of the synthesis of acetic acid. The pentose-phosphate way would be able to take over from Ald6p for regeneration of cytosolic NADPH, although the ratio NADP+ / NADPH seemed to lessen the flux through this pathway. Finally, the cells appeared to be able to regulate the synthesis of acetyl-CoA from acetic acid in response to changing in anabolic needs at the end of the growth phase. However, yeasts would be unable to overcome the lack of acetyl-CoA following the suppression of the gene ALD6. The modulation of the synthesis of pyruvic and succinic acids has also been discussed.