Il existe un intérêt croissant pour le développement de levures S. cerevisiae œnologiques à rendement abaissé de conversion des sucres en alcool. Nous proposons ici une approche originale basée sur la réorientation du flux carboné vers la voie des pentoses phosphate (VPP). Dans un premier temps, nous avons montré que le flux à travers la VPP est limité par le niveau de réoxydation du NADPH et par la capacité de la voie elle même. Nous avons ensuite mis en évidence le rôle crucial du facteur de transcription Stb5 dans le maintien d'un flux basal à travers la VPP. La surexpression de STB5, couplée à l'introduction d'un système de réoxydation du NADPH, est une stratégie intéressante pour amplifier le flux à travers la VPP. En parallèle, une stratégie d'évolution dirigée basée sur l'adaptation des souches sur gluconate, un hexose mal assimilé et incorporé au niveau de la VPP, a été développée. Des souches évoluées présentant une meilleure assimilation du gluconate ont été obtenues après 70, 180 et 240 générations. En fermentation, ces souches produisent la même quantité d'éthanol que la souche parentale mais présentent des phénotypes complètement nouveaux, en particulier des performances fermentaires accrues, de faibles besoins en azote, une production d'acétate réduite et une forte production de composés aromatiques. L'analyse 13C-flux et transcriptomique d'une souche évoluée ECA5 révèle une amplification de la VPP d'un facteur 1.5 par rapport à la souche parentale EC1118, en lien avec la surexpression de GND1 et TKL1. L'expression de nombreux gènes du métabolisme azoté et de la voie Ehrlich, de l'homéostasie des protons et de la glycolyse est augmentée chez ECA5, alors que les gènes de stress et de la respiration sont globalement réprimés, de façon cohérente avec les phénotypes observés. Outre le développement de nouvelles souches d'intérêt œnologique, ce travail apporte un éclairage nouveau sur le fonctionnement de la VPP et sur ses liens avec le métabolisme central et secondaire / There is an ever-growing interest in the development of S. cerevisiae wine yeast strains with reduced ethanol yield. We proposed a novel approach based on rerouting the carbon flux towards the pentose phosphate (PP) pathway. First, we showed that the flux through the PP pathway is limited both by the absence of a mechanism for reoxidation of NADPH and by the intrinsic capacity of the pathway. We also showed that the transcription factor Stb5 plays a key role in maintaining a basal flux through the PP pathway to meet the requirements for NADPH and biosynthetic precursors. Over-expression of STB5 is a potentially useful strategy for increasing the flux through the PP pathway, provided that an alternative system of reoxidation of NADPH is expressed. In parallel, we investigated an evolutionary engineering strategy based on long-term batch culture on gluconate, a substrate poorly assimilated by S. cerevisiae cells and metabolized by the PP pathway. We selected strains that had evolved a greater gluconate consumption capacity after 70, 180 and 240 generations. During wine fermentation, these evolved strains produced similar amounts of ethanol as the parental strain but displayed completely novel phenotypes, including higher fermentation rates, lower nitrogen requirements, lower levels of acetate production, and enhanced production of aroma compounds. 13C flux analysis and transcripomic analysis of one of these strains, ECA5, showed a greater flux through the PP pathway consistent with the observed increased expression of GND1 and TKL1. The expression of genes associated with nitrogen metabolism, the Ehrlich pathway, proton homeostasis and glycolysis was stronger than in the parental strain, whereas genes involved in stress response and respiration were down-regulated, in agreement with the phenotypes of ECA5. In addition to providing strains with considerable potential for wine making, this work sheds new light on the operation of PP pathway and its links with central and secondary metabolism

Cette thèse traite des possibilités d'utilisation de deux techniques d'espace de tête - spectrométrie de masse (DHS-MS et SPME-MS) pour la caractérisation rapide des composés volatils et semi-volatils du liège oenologique dans le cadre d'applications "origine contrôlée" et "contrôle qualité" des bouchons basée sur leur critères olfactifs. Les étapes préliminaires nécessaires à la mise au point du DHS-MS et de la SPME-MS ont permis de déterminer les paramètres de l'analyse selon des critères basés sur la simplicité de mise en oeuvre, la rapidité de l'analyse par rapport à des méthodes classiques (GC-MS et l'analyse sensorielle) et la stabilité du système évaluée par le coefficient de variation et par une analyse de variance. Ces deux techniques ont été mises en oeuvres suivant deux axes d'études distincts : Le DHS-MS: le potentiel discriminant de cette technique a été évalué sur des échantillons de rondelles de liège miroirs à travers deux applications (discrimination de l'origines géographique des échantillons et discrimination des échantillons présentant des intensités croissantes d'odeur de moisi). Les méthodes d'analyses multivariées (ACP et PLS) employées aux traitement des résultats se sont avérées efficaces. Cependant, le traitement des données a montré que l'information chimique spécifique aux différences entre les échantillons peut être masquée ou noyée par les spectres de masses des composés non caractéristiques ou présents en grande quantité dans l'espace de tête du DHS-MS. La filtration des données peut alors être une solution permettant de mieux cibler l'information discriminante. Par ailleurs, les empreintes spectrales des échantillons analysés à des périodes différentes peuvent contenir une source de variabilité entraînant une baisse du pouvoir prédictif du modèle. Dans ce cas une remise à jour du modèle, présente alors une solution efficace à ce problème. Le SPME-MS: le potentiel discriminant du cette technique a été évalué sur des échantillons de planches de liège brutes à travers une étude de discrimination de l'origine géographique des échantillons. Le traitement des résultats a montré que ce couplage permet de distinguer facilement les lièges africains des lièges ibériques. Cependant, nous n'avons pas pu accéder à l'information discriminante entre les échantillons ibériques. Avec des résultats de discrimination encourageants et des durées d'analyses relativement courtes de 27 et de 12 minutes par échantillon, le DHS-MS et la SPME-MS ont toutefois montré que leur utilisation présentaient des limites et des difficultés que nous avons tenté de définir et de discuter tout au long de ce travail.

La levure S. cerevisiae est la seule espèce capable de terminer la fermentation alcoolique du jus de raisin qui est l’étape principale de la vinification. A cause de la forte variabilité technologique retrouvée chez cette espèce, des travaux de sélection sont réalisés dans le but d’utiliser des levains performants pour l’industrie. Ces souches montrent des différences importantes à la fois dans leurs cinétiques fermentaires et leur bilans en métabolites, ce qui impacte la qualité des vins. La réponse phénotypique des levures varie également de manière considérable et non homogène face aux variations environnementales. La compréhension des mécanismes génétiques expliquant cette réponse différenciée est une question scientifique non triviale. Elle revêt une importance particulière en oenologie, où les conditions de vinifications sont très changeantes (millésimes, cépages, terroirs, conduites de vinifications…). Afin de pouvoir proposer des levains garantissant le succès des fermentations dans un large éventail de conditions, nous proposons ici de mieux comprendre ces mécanismes d’interaction Gène x Environnement dans un contexte oenologique. L’identification de locus génétiques (Quantitative Trait Loci (QTL)) contrôlant des caractères quantitatifs est rendue possible par des approches de cartographie de QTLs. Celles-ci nécessitent l’étude d’une vaste descendance en ségrégation qui doit être caractérisée sur le plan génétique et phénotypique. L’établissement d’un lien statistique entre des marqueurs génétiques et un phénotype permet la localisation de QTLs influant les caractères étudiés. Au cours de cette thèse, une méthode de phénotypage pour suivre les fermentations de plusieurs centaines d’individus a été mise au point. Grâce à elle, les performances fermentaires de deux descendances génotypées par séquençage à haut débit ont été mesurées en faisant varier les conditions de fermentations. Cela a permis l’identification de nombreux QTLs et d’estimer leur impact sur la robustesse des souches. L’implication des allèles de trois gènes qui montrent une forte interaction avec l’environnement et qui possèdent des effets pléiotropiques liés au métabolisme du SO2 a été prouvée moléculairement. Les résultats obtenus font l’objet d’une discussion générale sur l’utilisation de QTLs pour la sélection de levures plus performantes. / The yeast S. cerevisiae is the only species able to complete the alcoholic fermentation of grape must which is the main step of the wine-making process. Because of the high technological variability found in this species, selection work is carried out with the aim of using efficient yeasts for the industry. These strains show important differences both in their fermentation kinetics and their metabolite yield which affects the wines quality. In addition to these important phenotypic variations, the phenotypic response of yeasts varies considerably and not homogeneously against environmental variations. Understanding the genetic mechanisms that explain these differentiated responses to environmental variations is a non-trivial scientific question. This is of particular importance in oenology, where the winemaking conditions are highly variable (vintages, grape variety, terroirs, oenological practices...). In order to obtain yeasts ensuring the success of the fermentations under a wide range of conditions, we propose here to better understand these mechanisms of interaction Gene x Environment in an oenological context. The identification of genetic locus (Quantitative Trait Loci (QTL)) controlling quantitative characters is made possible by QTL mapping approaches. These approaches require the study of a large progeny in segregation that must be characterized genetically and phenotypically. The establishment of a statistical link between genotype and phenotype allows the localization of QTLs that have an impact on phenotyped characters. During this thesis a phenotyping method that allows us to follow the fermentations of several hundred individuals has been developed. Thanks to it, two progenies genotyped by whole genome sequencing have been phenotyped in different environmental conditions. This lead to the identification of many QTLs and to the estimation of their impact in strain robustness. The implication of the alleles of 3 genes showing a strong interaction with environment and pleiotropic effects linked to the SO2 metabolism has been proved molecularly. The results achieved are discussed in the context of QTL exploitation for the selection of more efficient yeast.

Cette étude partira de deux principes fondamentaux. D’abord, elle considérera le goût du vin comme une construction complexe qui, par l’exercice de la dégustation, convoque à fois la vue, la capacité à percevoir les saveurs, et la mémoire olfactive. Ensuite, elle concevra le goût comme le rapport esthétique et discriminatoire qu’on peut entretenir avec un objet. En ce sens, l’argumentation aura pour but d’explorer les aspects de la dégustation dans la « large Antiquité », en comparant de manière systématique la littérature grecque à la littérature latine. Comme le vocabulaire pour parler du vin est aussi sensoriel (amer, sucré) qu’extrasensoriel (charpenté, costaud), nous proposerons dans cette étude une relecture des sources pour voir de quelle manière les Anciens caractérisaient le vin qu’ils dégustaient. Le tout, en démontrant comment couleur, harmonie, goûts et textures jouent un rôle dans la compréhension et le développement du goût du vin. La comparaison des sources grecques et latines tentera de montrer qu’un véritable raffinement de vocabulaire est perceptible au courant des Ier et IIe siècles, en lien avec la constitution d’une sphère plus spécialisée de dégustateurs. L’exercice sera donc réalisé sans oublier le nécessaire retour à la terre pour comprendre les principes fondamentaux de la vitiviniculture. L’ensemble, en suggérant que la terminologie relative aux saveurs et les techniques agricoles de l’Antiquité sont capables de capturer des complexités similaires à celles d’aujourd’hui. L’examen des sources aura également pour but de démontrer qu’avec l’enrichissement indéniable de ce vocabulaire, un véritable exercice de distinction sociale se dessine pour l’élite romaine en situation de dégustation. Par la dialectique propre au vin, nous tenterons de voir que de la vigne au chai puis du cellier à la table, la pratique de la dégustation en milieu social inclut et exclut, fonde et déconstruit, honore et ridiculise à la fois. / This study will start from two fundamental principles. Firstly, it will consider the taste of wine as a complex construction which, through the exercise of tasting, convokes at the same time the sight, the ability to perceive flavours, and the olfactory memory. Secondly, it will conceive taste as the aesthetic and discriminatory relationship that one can maintain with an object. To that extent, the argumentation will explore aspects of tasting in the "broad Antiquity" by systematically comparing Greek literature with Latin literature. Because the vocabulary used to talk about wine is as sensory (bitter, sweet) as it is extrasensory (robust, full-bodied), we will propose in this study a new reading of the sources to see how the Ancients characterized the wine they tasted. All of this, while demonstrating how color, harmony, tastes and textures play a role in the understanding and development of the taste of wine. The comparison of Greek and Latin sources will try to show that a real refinement of vocabulary is perceptible during the first and second centuries, in connection with the constitution of a more specialized sphere of tasters. The exercise will therefore be carried out without forgetting the necessary basics of agriculture to understand the fundamental principles of winemaking. Taken together, suggesting that the flavor terminology and agricultural techniques of antiquity are capable of capturing complexities similar to those of today. The examination of the sources will also aim to demonstrate that with the undeniable enrichment of this vocabulary, a real exercise in social distinction for the Roman elite in tasting situations is taking shape. Through a dialectic specific to wine, we will try to see that from the vine to the cellar and then from the cellar to the table, the practice of tasting in a social environment both includes and excludes, builds and deconstructs, honors and mocks.