O. oeni est une bactérie lactique responsable de la fermentation malolactique des vins. Un des mécanismes impliqués dans la survie de O. oeni dans ce milieu requière la synthèse de la protéine de stress de faible masse moléculaire (sHsp) Lo18. Cette sHsp exerce une activité de chaperon sur des substrats protéiques et lipidiques.Des variations de pH (5 à 9) ont permis de moduler l’oligomérisation de Lo18 in vitro et de démontrer que sa plasticité oligomérique est un élément clé pour ses activités. Des observations de la sHsp par microscopie électronique ont montré que Lo18 s’organise à pH 5 en un 16-mère composé de deux anneaux superposés ayant comme structure de base probable un dimère.La réponse adaptative de O. oeni a également été caractérisée suite à des stress fluidifiant sa membrane plasmique. Une étude transcriptomique a révélé une augmentation du taux de transcrits pour des gènes dont les produits interviennent dans la biosynthèse des acides gras membranaires saturés et insaturés lors d’un stress à l’alcool benzylique. Des approches physiologique, moléculaire et structurale ont permis de proposer un modèle décrivant l’action chronologique de Lo18 en lien avec ses deux activités de chaperon en réponse à un stress éthanol. Dès l’application du stress, Lo18 est fortement synthétisée et agit préférentiellement à la membrane sous une forme quaternaire simplifiée. O. oeni modifie alors sa composition en acides gras membranaires, affectant ainsi l’affinité de Lo18 pour la membrane ainsi que ses activités.Les résultats obtenus permettent non seulement, de mieux comprendre le fonctionnement et le rôle de Lo18 dans la réponse au stress de O. oeni mais aussi de mettre en exergue les mécanismes d’adaptation préservant l’intégrité de sa membrane cellulaire, élément essentiel dans la survie et la performance des ferments malolactiques dans le vin / Oenococcus oeni is a lactic acid bacterium which is able to perform malolactic fermentation in wine. The synthesis of the small heat-shock protein (sHsp) Lo18 is one of the mechanisms involved in O. oeni survival in wine. Lo18 possess a chaperone activity on both protein and lipid substrates. pH variations in the range 5-9 were used to modulated Lo18 oligomerization in vitro and indicated that oligomer plasticity is essential for its activities. Electron microscopy studies showed that Lo18 is organised in a double-ring of stacked octamers to form a 16-mer structure at pH 5. The dimer observed at basic pH is thought to be the building block leading to oligomerization.The adaptive response of O. oeni to stress fluidizing its cytoplasmic membrane was also investigated. A transcriptomic study indicated an increase of the transcript level of genes involved in biosynthesis of saturated and unsaturated membrane fatty acids during benzylalcohol stress. On the basis of physiological, molecular and structural approaches, a model describing the first steps of O. oeni response to ethanol stress was proposed. In the early steps of the stress, Lo18 is synthesised and addressed to the membrane under a simplified structure. During the course of adaptation to the presence of ethanol, changes of the phospholipids content occur. This affects Lo18 activities and its affinity for O. oeni membrane.The results allow us to better understand the activities and the role of Lo18 in stress response of O. oeni and highlight the mechanisms involved in the maintenance of membrane integrity, a crucial event for malolactic starter performance in wine

La bactérie lactique Oenococcus oeni qui fait partie de la flore d’intérêt du vin, est responsable de la fermentation malolactique. Au cours de son développement dans le vin, Oenococcus oeni est confronté à des conditions physicochimiques drastiques (présence d’éthanol, pH 3,5, basse température, présence de composés soufrés, …). Sa capacité à s’adapter à ces conditions défavorables en fait un bon modèle d’étude de la réponse à de multiples stress chez les bactéries lactiques (Guzzo et al., 2000). L’un des mécanismes de résistance d’O. oeni fait intervenir une protéine de choc thermique de faible masse moléculaire ou sHsp (small Heat shock protein) nommée Lo18. La protéine Lo18 possède une activité de chaperon ATP-indépendante. C'est-à-dire que son association avec une protéine en cours de dénaturation permet de protéger la protéine et d’empêcher son agrégation. De plus elle est capable de s’associer avec les bicouches lipidiques et de stabiliser la structure lipidique.Les sHsp se caractérisent par la présence d’une région d’environ 90 acides aminés appelée α-cristallin impliquée dans l’activité de chaperon moléculaire in vitro. En général, les extrémités N- et C- terminales jouent un rôle essentiel dans le processus d’oligomérisation qui est nécessaire à l’activité chaperon. Dans l’optique d’étudier la relation entre la structure et la fonction de la sHsp Lo18, son activité et son oligomérisation ont été caractérisées à différents pH. Les résultats ont montré que le pH influe sur l’oligomérisation de Lo18 et également son activité de chaperon moléculaire. Des protéines Lo18 modifiées dans le domaine α-cristallin ont également été caractérisées. Elles ont permis de démontrer qu’une substitution d’acide aminé dans ce domaine altère l’activité de Lo18. Enfin des formes tronquées de Lo18 pour ses deux portions N- et C- terminales ont été construites, surproduites chez Escherichia coli, puis purifiées par chromatographie d’affinité hydrophobe.La capacité de Lo18 à empêcher l’agrégation des protéines et à stabiliser les membranes lipidiques nous a conduit à tester l’impact de Lo18 d’une part sur la surproduction in vivo chez Escherichia coli de protéines hétérologues d’intérêt, et d’autre part sur la formation d’un caillé laitier riche en caséine et lipides.La surproduction hétérologue de protéines chez E. coli est utilisée pour produire de grandes quantités de protéines à faibles couts. Cependant cette production n’est pas toujours efficace car l’accumulation d’une même protéine dans la cellule de la bactérie conduit souvent à son agrégation et à sa dégradation. Il apparait nécessaire de développer des systèmes permettant d’améliorer la solubilité des protéines surproduites chez E. coli. Nous avons donc testé les potentialités de Lo18 dans ce système, et montré une augmentation de la solubilité de protéines d’intérêt coproduites avec la sHsp Lo18 et/ou la Hsp GroEL/ES.Le lait comporte quatre composants dominants : l’eau, les matières grasses, les protéines et le lactose. En technologie fromagère, la coagulation correspond à une déstabilisation de l’état micellaire des protéines majoritaires du lait: les caséines. La prise en gel est suivie d’une phase d'égouttage, la synérèse, qui correspond à la perte d’une partie du lactosérum hors du gel. Les propriétés de chaperon moléculaire de la protéine Lo18 ont permis d’influencer l’agrégation des caséines in vitro. Nous avons donc appliqué Lo18 au modèle caillé laitier et décelé des applications industrielles possibles. Nous avons notamment montré en laboratoire une accélération de la phase de prise en gel, et une accélération du processus de synérèse. En modèle fromager nous avons mis en évidence que Lo18 permet de diminuer le taux d’humidité dans les fromages de type « pâtes molles » / The lactic acid bacteria Oenococcus oeni is part of the flora of interest in wine. It is responsible for malolactic fermentation. During its development in the wine, Oenococcus oeni is facing drastic physicochemical conditions (presence of ethanol, pH 3.5, low temperature, presence of sulfuric compounds). Its ability to adapt to these conditions makes of it a good model to study the response to multiple stress in lactic acid bacteria (Guzzo et al., 2000). One mechanism of resistance of O. oeni involves a Heat shock protein (Hsp) of low molecular weight or sHsp (small Heat shock protein) called Lo18.Lo18 protein has a chaperone activity ATP-independent. It is to say that its association with a protein during denaturation can protect the protein and prevent its aggregation. In addition Lo18 is able to bind with lipid bilayers and stabilize the lipidic structure.The sHsp are characterized by the presence of a region of about 90 amino acids, called α-crystallin, involved in molecular chaperone activity in vitro. In most cases, the N-and C-termini regions play an essential role in the oligomerization process that is necessary for the chaperone activity.In order to study the relationship between structure and function of Lo18, its activity and oligomerization were characterized at different pH. The results showed that the pH affects the oligomerization of Lo18 and also its molecular chaperone activity. Lo18 modified proteins in their α-crystallin region was also characterized. They have shown that a single amino acid substitution alters the activity of Lo18. Finally truncated forms of Lo18 in its two portions N-and C-termini were constructed, overproduced in Escherichia coli and purified by hydrophobic affinity chromatography.The ability of Lo18 to prevent aggregation of proteins and stabilize lipid membranes led us to test the impact of Lo18 for heterologous overproduction in Escherichia coli, and also in the formation of a curd milk rich in casein and fat.Overproduction of heterologous proteins in E. coli is widely used to produce large amounts of protein at low cost. However, this production is not easy because the accumulation of a protein in bacteria’s cell often leads to its aggregation and degradation. It appears necessary to develop systems to improve the solubility of proteins overproduced in E. coli. We therefore tested the potential of Lo18 in this system, and showed an increase in the solubility of proteins of interest coproduced with the sHsp Lo18 and / or the Hsp system GroEL / ES.Milk has four dominant components: water, fat, protein and lactose. In cheese technology, coagulation is a destabilization of the micellar state of the major proteins of milk: the caseins. Jellyfication phase is followed by a dripping phase called syneresis, which corresponds to the loss of part of the whey out of the gel.The properties of the sHsp Lo18 influenced the aggregation of the caseins in vitro. So we applied Lo18 on the curd milk model and detected possible industrial applications. In particular, we showed in laboratory an acceleration of the jellyfication phase, and an acceleration of the syneresis. In cheese model we have shown that Lo18 is able to reduce the humidity rate in cheeses

Thesis (MScAgric (Viticulture and Oenology))--University of Stellenbosch, 2010. / ENGLISH ABSTRACT: The quality of wine is influenced and determined by various factors, one of which includes the process of malolactic fermentation (MLF). MLF plays an integral role in the flavour and sensory profile of most red wines as well as some white wines like Chardonnay. This process is conducted by lactic acid bacteria (LAB), specifically of the genera Oenococcus, Lactobacillus, Pediococcus and Leuconostoc. Of these, Oenococcus oeni is best adapted to survive in the harsh wine environment. MLF is defined as the conversion of L-malic acid to L-lactic acid and carbon dioxide. The conversion of the dicarboxylic malic acid to the monocarboxylic lactic acid results in a decrease in acidity and an increase in pH, to give a softer mouthfeel and more favourable flavour profile. A further reason for conducting MLF in wine includes the improvement of microbial stability due to the removal of malic acid as a possible substrate for microorganisms. Recently, research focus has shifted to the ability of MLF and LAB to alter the aroma profile of wine via the production and/or modification of certain aroma compounds. In order for wine LAB to conduct MLF, they need to be able to survive the harsh and challenging wine environment. Conditions in South African wines are particularly challenging due to the long, hot ripening seasons resulting in high sugar concentrations which give high ethanol concentrations. Some LAB also struggle to adapt to an environment with high pH and low malic acid concentrations. These factors, combined with the use of sulphur dioxide, cause LAB to struggle in conducting and completing successful MLF. Many of the commercial starter cultures that are currently available contain LAB that have not been isolated from South African wine and are therefore not optimal for use under these challenging wine conditions. Oenococcus oeni is also the single LAB culture present in all commercially available starter cultures. The overriding goal of this study was to create a MLF starter culture containing a mixture of LAB cultures, namely O. oeni and Lactobacillus plantarum, which can successfully convert malic acid to lactic acid, ensure microbial stability, but also make a positive contribution to the wine aroma profile. Lactobacillus plantarum has previously been considered for possible use in a commercial starter culture. The LAB isolates used in this study were selected from the Institute for Wine Biotechnology culture collection as well as isolated from spontaneous MLF. The first objective was to characterise these LAB strains for important traits and for possible use as a MLF starter culture. A total of 23 strains were identified as O. oeni and 19 strains as Lb. plantarum. The identified strains were screened in a synthetic wine medium for their ability to convert malic acid to lactic acid. Based on the LAB strain performance in the synthetic wine medium, seven strains of both O. oeni and Lb. plantarum were selected. These 14 strains were screened for the presence of genes encoding for enzymes responsible for biogenic amine production and were found to contain none of the genes associated with the formation of histamine, tyramine or putrescine. The LAB strains were genetically screened for enzymes associated with aroma modification by LAB during MLF. The enzymes of interest that were screened for included β-glucosidase, esterase, protease and phenolic acid decarboxylase (PAD). The Lb. plantarum strains were found to possess more diverse enzymatic profiles related to aroma than O. oeni. The biggest differences were observed for the presence of β-glucosidase and PAD. The second objective was to perform small-scale fermentations with the individual LAB isolates. The individual isolates were evaluated in Pinotage and based on these results; three strains of each O. oeni and Lb. plantarum were selected for evaluation in mixed culture fermentations. The mixed cultures were evaluated in Pinotage, Shiraz and Cabernet Sauvignon in the 2008 vintage. As a third objective, the wines were also analytically and sensorially evaluated to investigate the changes in the aroma profile that could be attributed to the presence of the mixed LAB isolates. Based on the fermentation data as well as data pertaining to the aroma modification, three mixed cultures were selected for evaluation in the 2009 vintage in Pinotage, Cabernet Sauvignon and Chardonnay. The mixed cultures were able to successfully complete MLF in fermentation periods comparable to that of a commercial culture used as control. The different LAB cultures had distinct and diverse effects on the wine aroma profile. The O. oeni strain played a larger role in the ester concentration present after MLF, while the Lb. plantarum strain had a larger effect on the higher alcohol and volatile fatty acid concentration upon completion of MLF. The results generated by this novel study clearly indicate the potential of a mixed LAB starter culture for conducting MLF. The mixed cultures successfully completed MLF and made a positive contribution to the wine aroma profile. / AFRIKAANSE OPSOMMING: Die kwaliteit van wyn word beïnvloed en bepaal deur verskeie faktore en wynbereidings prosesse, wat die proses van appelmelksuurgisting (AMG) insluit. AMG speel ’n integrale rol in die sensoriese profiel van meeste rooiwyne, sowel as sommige witwyne soos Chardonnay. AMG word gedefinieër as die omskakeling van L-appelsuur na L-melksuur en koolstofdioksied. Hierdie omskakeling kan toegeskryf word aan die teenwoordigheid van melksuurbakterieë (MSB), spesifiek spesies van die genera Oenococcus, Lactobacillus, Pediococcus en Leuconostoc. Vanuit hierdie wyn MSB, is Oenococcus oeni die spesies wat die beste aanpas en oorleef onder stresvolle wyn kondisies. Die omskakeling van appelsuur, ’n dikarboksielsuur, na melksuur, ’n monokarboksielsuur, lei tot ‘n vermindering in suurheid en ’n verhoging in pH. Hierdie vermindering in suurheid gee ’n sagter en meer geronde mondgevoel aan die wyn en dra by tot ‘n meer aangename geurprofiel. ’n Verdere rede vir AMG in wyn is om mikrobiese stabiliteit te verseker deurdat appelsuur verwyder word as ’n moontlike koolstof substraat vir mikroörganismes. Onlangs het navorsing begin fokus op AMG en die vermoë van MSB om die aroma profiel van wyn te beïnvloed deur die produksie/modifisering van sekere aroma komponente. Vir MSB om AMG te kan deurvoer, moet hulle kan oorleef in die stresvolle wynomgewing. Wyntoestande in Suid-Afrika is veral uitdagend vir die oorlewing van mikroörganismes as gevolg van lang, warm somers wat lei tot ’n matriks met ’n hoë suikerkonsentrasie en wyn met ’n hoë etanolkonsentrasie. ‘n Omgewing met ‘n hoë pH en lae appelsuur konsentrasie, kan ook bydrae tot stresvolle kondisies vir MSB. Hierdie parameters, tesame met die gebruik van swaweldioksied, maak dit moeilik vir MSB om AMG te inisieer en te voltooi. Sommige van die kommersiële aanvangskulture wat tans beskikbaar is, bevat nie MSB wat onder Suid-Afrikaanse wyntoestande geïsoleer is nie en daarom is dit nie altyd optimaal vir gebruik nie. Oenococcus oeni is ook die enkele MSB kultuur wat in alle kommersiële kulture gebruik word. Die hoofdoelwit van hierdie studie was om ’n potensiële kommersiële aanvangskultuur te ontwikkel wat ‘n mengsel van MSB bevat. Hierdie aanvangskultuur moet AMG suksesvol kan voltooi, mikrobiologiese stabiliteit bevorder en steeds die wynaroma positief kan beïnvloed. Bakterierasse van O. oeni en Lb. plantarum is geselekteer vir gebruik in hierdie studie. Lactobacillus plantarum het reeds in vorige studies potensiaal getoon as ‘n moontlike aanvangskultuur. Die MSB isolate vir hierdie studie is geselekteer uit die Instituut vir Wynbiotegnologie se kultuurversameling en geïsoleer uit spontane AMG fermentasies. Die eerste doelwit was om hierdie MSB isolate te karakteriseer vir belangrike eienskappe en die moontlike gebruik as ’n kommersiële AMG aanvangskultuur. ‘n Totaal van 23 O. oeni en 19 Lb. plantarum isolate is geïdentifiseer. Hierdie isolate is in ’n sintetiese wynmedium geëvalueer vir hul vermoë om appelsuur na melksuur om te skakel. Op grond van hul reaksie in die sintetiese wynmedium, is sewe isolate van elk van die O. oeni en Lb. plantarum geselekteer. Hierdie 14 isolate is ondersoek vir die teenwoordigheid van die gene wat kodeer vir biogeenamien produksie en daar is gevind dat geen van die isolate enige van die biogeenamien gene wat ondersoek is, naamlik histamien, tiramien en putresien besit nie. Die MSB isolate is geneties ondersoek vir die teenwoordigheid van dié gene wat kodeer vir ensieme wat die aromaprofiel tydens AMG beïnvloed. Dié ensieme sluit β-glukosidase, esterase, protease, fenoliese suurdekarboksilase en sitraatliase in. Daar is gevind dat die Lb. plantarum isolate meer diverse ensiemprofiele as O. oeni besit. Die grootste verskille in die ensiemprofiele kan toegeskryf word aan die teenwoordigheid van β-glukosidase en fenoliese suurdekarboksilase. Die tweede doelwit was om kleinskaalse AMG fermentasies met die individuele MSB isolate uit te voer. Die individuele isolate is in Pinotage geëvalueer. Volgens hierdie resultate is drie isolate van elk van die O. oeni en Lb. plantarum geselekteer om in gemengde kulture getoets te word. Die gemengde kulture is in Pinotage, Shiraz en Cabernet Sauvignon in 2008 geëvalueer. As ’n derde doelwit is hierdie wyne ook analities en sensories geëvalueer om die veranderinge in die aromaprofiele as gevolg van die teenwoordigheid van die MSB te ondersoek. Op grond van die fermentasiedata, sowel as die data oor die aromaveranderinge, is drie gemengde kulture geselekteer vir evaluering in Pinotage, Cabernet Sauvignon en Chardonnay in 2009. Die gemengde kulture kon AMG suksesvol voltooi met fermentasietempo’s wat vergelykbaar was met dié van ‘n kommersiële AMG kultuur wat as kontrole gebruik is. Die verskillende MSB kulture het spesifieke en uiteenlopende uitwerkings op die wynaroma gehad. Die O. oeni isolaat in die gemengde kultuur blyk ‘n belangriker rol te speel in die esterkonsentrasie na AMG, terwyl die Lb. plantarum isolaat ’n groter effek het op die hoër alkohol en vlugtige vetsuurinhoud na AMG. Die resultate wat deur hierdie unieke studie gegenereer is, gee ’n aanduiding van die potensiaal van ’n gemengde MSB aanvangskultuur vir AMG. Die gemengde kulture kon AMG suksesvol voltooi en ‘n positiewe bydrae tot die aromaprofiel van die wyn lewer.

Submitted by Reginaldo Soares de Freitas (reginaldo.freitas@ufv.br) on 2016-10-26T15:53:47Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 347670 bytes, checksum: 55ed10e9f0018eebb2acc42aeca23f52 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-10-26T15:53:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 347670 bytes, checksum: 55ed10e9f0018eebb2acc42aeca23f52 (MD5) Previous issue date: 2002-11-14 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / O trabalho teve como objetivo determinar as características físico-químicas de mosto em fermentação e do vinho Merlot da safra 2001, elaborado com diferentes linhagens de leveduras do gênero Saccharomyces e bactérias do gênero Lactobacillus e Oenococcus nas fermentações alcoólica e maloláctica. O vinho foi elaborado em microvinificação, com doze tratamentos e três repetições. As análises foram realizadas durante as três fases da fermentação alcoólica: esmagamento, descuba e término da fermentação alcoólica; e durante as três fases da fermentação maloláctica: início, durante a fermentação maloláctica e após a estabilização tartárica. O vinho acabado foi também analisado após 50 dias de engarrafamento, quanto a variáveis físico-químicas e sensoriais. Durante as fermentações alcoólica e maloláctica algumas variáveis, como densidade, acidez total, nitrogênio total e ácido málico sofreram uma diminuição em suas concentrações, ao contrário do pH, acidez volátil e ácido láctico que aumentaram no transcorrer do processo fermentativo. No vinho, algumas variáveis analisadas apresentaram diferenças significativas entre tratamentos, tais como densidade, teor alcoólico, acidez total, acidez volátil, acidez fixa, pH, I 620, alcalinidade das cinzas, polifenóis totais, dióxido de enxofre livre e total, compostos voláteis e as aminas serotonina e espermidina. Os vinhos avaliados por meio de análise sensorial por provadores treinados foram classificados como sendo de qualidade mediana, talvez não em função do processo de elaboração, mas sim pela qualidade da uva nesta safra vitícola. / The objective of this study was to determine the physico-chemical characteristics of the must under fermentation, as well as those of the Merlot wine from 2001 vintage, which was processed by different yeast strains of the Saccharomyces genus and the bacteria of the Lactobacillus and Oenococcus genera in the alcoholic and malolactic fermentations. The wine was processed through microvinification, using twelve treatments and three replicates. The analyses were accomplished during the three phases of the alcoholic fermentation: crushing, removal from the vessel, and the conclusion of the alcoholic fermentation; and during the three phases of the malolactic fermentation: beginning, during malolactic fermentation, and after the tartaric stabilization. The resulting wine was also analyzed, by several physico-chemical and sensory variables, 50 days after it was bottled. During the alcoholic and malolactic fermentations, density, total acidity, total nitrogen, and malic acid levels decreased, in contrast to the pH, volatile acidity, and lactic acid levels that increased over the fermentative process. I n wine, three was significant difference among the treatments, on density, alcoholic content, total acidity, volatile acidity, fixed acidity, pH, I 620, ash alkalinity, total polyphenols, total and free sulphur dioxide, volatile compounds, and the amines serotonin and spermidin. The wines evaluated through sensory analysis by trained painelists were classified as medium-quality wines, probably not as a function of the elaboration process but because of the quality of this vintage's

La quantité croissante de données générées est à l’origine de nombreuses problématiques en bioinformatique telles que le développement de nouvelles méthodes de traitement et d’analyse efficaces de ces données. Plus particulièrement, les réseaux de régulation des fonctions cellulaires sont au coeur de nombreux projets aujourd’hui. Il est donc nécessaire, afin d’appréhender correctement ces systèmes de régulation, de comprendre l’origine et de caractériser les acteurs de ces systèmes tels que les ARN et les pseudogènes.Nous avons établi une nouvelle méthode de comparaison d’une séquence ARN requête avec un jeu de séquences ARN cibles. Notre méthode se base sur (i) l’indexation préalable des graines en séquence/structure des ARN du jeu cible, (ii) la recherche des ARN cibles par détection des graines de la séquence requête présentes également dans le jeu de données cible et le chainage de ces graines, puis (iii) la complétion de l’alignement obtenu à l’aide d’un algorithme d’alignement exact incorporant des contraintes d’alignement. Cette méthode a été appliquée sur le jeu de données de BraliBase2.1. L’exactitude des résultats obtenus et l’efficacité de la méthode ont alors été comparés à la méthode d’alignement exact LocARNA et à son filtre basé sur un algorithme de chainage de graines récemment développé, ExpLocP. Notre méthode RNA-unchained permet d’améliorer significativement les temps de calcul de LocARNA et présente des temps de calcul similaires à ExpLocP, tout en améliorant l’exactitude des alignements finaux.De plus, nous avons développé une méthode, PseudOE, de détection et de caractérisation du pseudome au sein d’un génome et d’analyse comparative de ce pseudome entre plusieurs génomes. Cette méthode a ainsi permis de réaliser l’analyse du panpseudome de deux souches relativement distantes de l’espèce Oenococcus oeni et qui présentent des propriétés oenologiques opposées. On observe dans ces génomes compacts, de 1,8Mb, 8,5% de pseudogènes. Par comparaison aux autres génomes bactériens, les génomes d’O. oeni semblent sensibles à la pseudogénisation. La majorité des pseudogènes détectés ont pour origine des mutations de leur séquence et sont présents uniquement dans l’un des génomes, ce qui soutient l’hypothèse d’une origine récente de ces séquences et qui illustre la tendance des O. oeni à l’hypermutabilité. De plus, l’analyse des données fournies par PseudOE a permis la mise en évidence d’une organisation spatiale des pseudogènes au sein de territoires spécifiques du chromosome. L’ensemble de ces analyses illustre les particularités des pseudogènes chez O. oeni et apporte des informations supplémentaires concernant l’évolution des gènes/génomes dont les annotations de génomes pourraient retirer des bénéfices. / The increasing amount of available data is a source of many issues in bioinformatics such that the development of new methods of treatments and efficient analysis of data. Especially, regulatory networks are at the heart of many projects. Also, in order to understand regulatory systems, it appears to be necessary to characterize and to understand actors of these systems such as RNA and pseudogenes. We develop a new method to compare a query RNA with a static set of target RNAs. Our method is based on (i) a preliminary indexing of the sequence/structure seeds of the target RNAs, (ii) searching the potentially homolog RNAs by detecting seeds of the query present in targets, chaining these seeds, then (iii) completing the alignment using an anchor-based exact alignment algorithm. We apply our method on the benchmark Bralibase2.1. We compare our method accuracy and efficiency with the exact method LocARNA and its recent seeds-based speed-up ExpLocP. Our pipeline RNA-unchained greatly improves computation time of LocARNA and is comparable to the one of ExpLocP, while improving the overall accuracy of the final alignments.Moreover, we develop a new method, PseudOE, to detect and to characterize the pseudome of one genome, and to analyse by comparison two genomes at least. This method allows to analyse the pan-pseudome of two distantly related Oenococcus oeni strains with opposite oenological properties. Quite interestingly, with 8.5% of pseudogenes for a compact 1.8Mb genome, O. oeni appeared to be prone to pseudogenization compared to other bacteria. A great proportion of pseudogenes were found to come from mutational degradation suggesting a relatively recent origin that could illustrate the natural propensity of O. oeni for hypermutability. In addition, we identify a spatial organization of pseudogenes into dedicated chromosomal territories. These analysis illustrate peculiar properties of O. oeni pseudogenes, providing additional insights of gene/genome evolution from which future genome annotation will benefit.

Les amines biogènes sont des composés allergènes, notamment rencontrés dans les produits fermentés tel que le vin. Les bactéries lactiques du vin, dont Oenococcus oeni, le principal acteur de la fermentation malolactique, sont capables de produire ces molécules, à partir de précurseurs azotés. Afin de réduire la teneur en amines biogènes, il est nécessaire de comprendre le rôle de cette production, chez les souches impliquées dans la synthèse de ces métabolites. Le projet européen BiamFood FP7 (n°211441) a été mis en place pour répondre à cette problématique. Au cours de mon travail de thèse, des outils moléculaires ont été développés afin de muter de manière ciblée les gènes de O. oeni et d'exprimer des gènes d'intérêt. Ainsi, les clusters hdc de Lactobacillus hilgardii et odc de O. oeni, responsables respectivement de la synthèse de l'histamine et de la putrescine, ont été clonés dans le vecteur pGID052 et transférés dans la souche de laboratoire O. oeni ATCC BAA-1163, déficiente pour la production d'amines biogènes. Cette stratégie n'ayant pas donnée lieu à la production d'amine biogène, mon travail de recherche s'est orienté vers la caractérisation biochimique de l'ornithine décarboxylase de O. oeni. L'ornithine décarboxylase de O. oeni BR14/97 a été sur-produite chez E. coli via le système pET. Après purification de l'enzyme, le pH optimal et la température optimale de fonctionnement, 5,5 et 35°C respectivement, ont été caractérisés. Les constantes cinétiques Km = 1 mM et Vmax = 0,57 U. mg-1 ont également été déterminées en mesurant la putrescine produite par HPLC (Gomez-Alonso et al, 2007). De plus, l'ODC de O. oeni BR14/97 est spécifique de la L-ornithine et ne peut pas dégrader la L-lysine en cadavérine, ce qui implique la présence d'une voie métabolique propre à la production de cadavérine chez cette souche. Dans un second axe du projet, l'influence de la source azotée et notamment des peptides versus acides aminés libres, a été étudiée chez une souche de Lactobacillus plantarum, isolée du vin et productrice de tyramine. Les peptides contenant de la tyrosine, sont utilisés par cette souche pour former de la tyramine. La production augmente en phase stationnaire de croissance, et est corrélée à l'expression du transporteur tyrP. L'analyse de la tyrosine présente dans le milieu de culture montre que ces peptides seraient dégradés dans le milieu extracellulaire chez L. plantarum.

O. oeni est une bactérie lactique responsable de la fermentation malolactique des vins. Un des mécanismes impliqués dans la survie de O. oeni dans ce milieu requière la synthèse de la protéine de stress de faible masse moléculaire (sHsp) Lo18. Cette sHsp exerce une activité de chaperon sur des substrats protéiques et lipidiques.Des variations de pH (5 à 9) ont permis de moduler l'oligomérisation de Lo18 in vitro et de démontrer que sa plasticité oligomérique est un élément clé pour ses activités. Des observations de la sHsp par microscopie électronique ont montré que Lo18 s'organise à pH 5 en un 16-mère composé de deux anneaux superposés ayant comme structure de base probable un dimère.La réponse adaptative de O. oeni a également été caractérisée suite à des stress fluidifiant sa membrane plasmique. Une étude transcriptomique a révélé une augmentation du taux de transcrits pour des gènes dont les produits interviennent dans la biosynthèse des acides gras membranaires saturés et insaturés lors d'un stress à l'alcool benzylique. Des approches physiologique, moléculaire et structurale ont permis de proposer un modèle décrivant l'action chronologique de Lo18 en lien avec ses deux activités de chaperon en réponse à un stress éthanol. Dès l'application du stress, Lo18 est fortement synthétisée et agit préférentiellement à la membrane sous une forme quaternaire simplifiée. O. oeni modifie alors sa composition en acides gras membranaires, affectant ainsi l'affinité de Lo18 pour la membrane ainsi que ses activités.Les résultats obtenus permettent non seulement, de mieux comprendre le fonctionnement et le rôle de Lo18 dans la réponse au stress de O. oeni mais aussi de mettre en exergue les mécanismes d'adaptation préservant l'intégrité de sa membrane cellulaire, élément essentiel dans la survie et la performance des ferments malolactiques dans le vin

In my thesis, I focused on monitoring of microorganisms in the sample of red grape juice and on the interactions between yeasts, bacteria and filamentous fungi. Three different media were applied for the cultivation of microorganisms; firstly for monitoring of total volume of microorganisms, secondly for yeasts and third time for lactic acid bacteria. The indirect method was used for the determination of the amount of viable cells. This method consists in enumerating of visible macroscopic colonies grown up on agar plates. When the cells grew up, the forms of colonies were analyzed visually and the morphology of microorganisms was detected microscopically. The operating time of enzymes in grape juice in the production of red wine was monitored after application of commercial enzymatic preparation. The enzym action in grape juice was observed on the basis of the process of degradation of high – molecular substrate by enzymes through the use of Ubbelohd´s viscometer. The research findings provided a lot of knowledge about the occurance of microflora in the process of production of red wine. The commercial preparations added to grape juice played a significant role.