Les vignerons du Val de Loire souhaitent faire évoluer les différents types de vins liquoreux produits actuellement dans leurs appellations en lien avec l’élaboration d’une qualité de raisin correspondant à ces types. Pour cela, il est nécessaire de caractériser objectivement les baies de raisin et leur qualité.Notre étude porte sur le développement d’une méthode multicritères combinant des mesures physiques et biochimiques des raisins, permettant d’identifier et de caractériser différents niveaux de développement de la pourriture noble sur raisins de Chenin blanc dans un objectif de production de vins liquoreux.Pour cela, des raisins correspondant à trois niveaux de pourriture noble ont été sélectionnés, lors de deux millésimes, 2012 et 2013. Des analyses classiques de qualité du raisin ont été réalisées et complétées par des analyses de couleur, de texture et de composés phénoliques.Outre la caractérisation phénolique du Chenin (sain et botrytisé), cette étude met en évidence la présence de myricétine, que l’on retrouve traditionnellement dans les variétés de raisin rouge, et qui semblerait être aussi synthétisée dans les baies de raisins blancs fortement atteintes par la pourriture noble.Nous avons également montré qu’une analyse multicritères permet une très bonne différenciation des baies plus ou moins botrytisées. Une combinaison des teneurs en myricétine, astilbine et glycérol permet notamment une très bonne discrimination des baies en fonction de leur niveau de botrytisation. Enfin, nous avons détectés de nouveaux composés dans les baies suite à l’attaque fongique, qui pourraient provenir de réactions d’oxydation. Ces résultats restent toutefois à confirmer. / Winemakers from the Loire valley are willing to improve the various types of sweet wines currently produced in their designation of origin altogether with the elaboration of grape quality that corresponds to these wines. For that purpose, it is necessary to objectively characterize the grapes and their quality. Our study implies the development of a multcriteria method that combines physical and biochemical measures on the grape, allowing the identification and characterization of the different levels of noble rot development on Chenin blanc grapes for the production of sweet wines. To do so, grapes corresponding to three noble rot levels were selected during two vintages, 2012 and 2013. Classical analysis of grape quality were carried out and complemented with color, texture and phenolic composition analysis. Besides the phenolic characterization of Chenin (healthy and botrytised), this study revealed the presence of myricetin, that is traditionally detected on red grape varieties, and that seems to be also synthetized on white grapes strongly affected by noble rot. We have also showed that a multicriteria analysis brings a very good differentiation of grapes more or less botrytised. A combination of myricetin, astilbin and glycerol concentrations showed a significantly good discrimination of grapes according to botrytisation level. Finally, we have detected new compounds on the grapes after the fungal attack that could be the result of oxidative reactions. These results are to be confirmed

La filière viti-vinicole se doit de trouver des solutions au cours des années à venir afin de réduire son impact carbone de 20% et de proposer rapidement des alternatives au dioxyde de soufre. Ainsi, ce travail de thèse sur les champs électriques pulsés propose aux professionnels du vin une éco-innovation qui pourrait aider à répondre à ces deux problématiques. L’éco-innovation est de plus en plus considérée comme la clé de la compétitivité future dans le cadre du développement durable. Toutefois, avant d’être intégrée dans la production du vin, l’éco-innovation doit démontrer sa performance et son efficacité sans nuire à la qualité du produit et à la sécurité des consommateurs et doit être approuvée par les instances gouvernementales (OIV, UE...). A ce titre, la thèse a reçu un soutien financier conjoint du CIVB et de l’ADEME. Le principe des Champs Electriques Pulsés (CEP) est d’appliquer à un produit des impulsions électriques de quelques kilovolts durant un temps très court (quelques microsecondes) et répétées n fois. Les cellules contenues dans le produit traité (raisins, moût ou vin) voient leur potentiel transmembranaire augmenter jusqu’à l’induction de pores dans les membranes. L’irréversibilité des pores aboutit à l’extraction des composés cellulaires mais aussi à la mort des cellules. Ainsi, cette technologie, suivant le moment de son application en vinification et les paramètres opératoires, permet l’extraction des composés d’intérêts organoleptiques tels que les polyphénols mais aussi l’inactivation des microorganismes. Les CEP prennent en compte trois aspects importants pour la durabilité d’une technologie: l'environnement, l'économie et la qualité. En effet, cette technique a une série d'avantages pour le producteur de vins: elle est propre, rapide, peu chère, efficace, industrialisable et automatisable. Comparée à d’autres traitements tels que la pasteurisation, la filtration stérilisante, la thermovinification, la macération à chaud ou à froid, la cryoextraction ou encore la flash-détente, la consommation d'énergie est faible (quelques dizaines de kWh/tonne). La technologie des CEP est respectueuse de l’environnement puisqu’elle nécessite peu d’énergie et aucun intrant chimique. Elle est rapide et efficace car la durée du traitement n’est que de quelques dizaines à centaines de millisecondes. Enfin, les CEP sont une technologie non thermique et donc ne dégradent pas les molécules thermosensibles telles que les arômes. Les objectifs de ce travail de recherche ont été de comprendre l’effet des CEP sur les cellules, de déterminer les paramètres de traitement des CEP à employer pour réaliser l’extraction de composés d’intérêt des raisins et pour inactiver des microorganismes afin de stopper la fermentation alcoolique des vins liquoreux et de stabiliser microbiologiquement les vins rouges avant leur mise en bouteille en conservant la qualité du produit traité. / The wine industry needs to find solutions in the coming years to reduce its carbon footprint by 20% and quickly propose alternatives to sulphur dioxide usage. This work on pulsed electric fields offers wine professionals an eco-innovation that could help to address these two issues. Eco-innovation is increasingly seen as the key to future competitiveness in the context of sustainable development. However, before being integrated in wine production, eco-innovation must demonstrate its performance and efficiency without compromising product quality and consumers safety so that it could be approved by government authorities (OIV, EU ...). As such, this thesis has received a joint financial support from the CIVB and the ADEME. The principle of Pulsed Electric Field (PEF) is to apply to a product; electrical pulses of a few kilovolts in a very short period time (a few microseconds) and then repeated n times. During treatment (grapes, grape must or wine) cells transmembrane potential increases till the induction of pores in the membranes. The irreversibility of the pores leads not only to the extraction of cellular components but also cell death. Thus, depending on the time of this technology application in winemaking and operating parameters, allows the extraction of sensory interests compounds such as polyphenols or the inactivation of microorganisms. PEF takes into account three important aspects to the sustainability of a technology: environment, economy and quality. This technique has a number of advantages for wine producers: clean, fast, inexpensive, efficient, industrializable and automated. Compared to other treatments such as pasteurization, sterile filtration, thermovinification, hot or cold maceration, cryoextraction or flash-release, its energy consumption is low (a few tens of kWh / tonne). PEF technology is environmentally friendly, as it requires little energy and no chemical inputs. It is fast and efficient because the processing time is only a few tens to hundreds of milliseconds. Finally, this technique is a non-thermal and therefore does not degrade the heat-sensitive molecules such as flavours. The objectives of this research work was to understand the effect of PEF on the cells, to determine the processing parameters during the extraction of compounds of interest grapes and to inactivate microorganisms in order to stop alcoholic fermentation of sweet wines and stabilize microbiologically red wines before bottling maintaining the quality of the processed product.

L'industrie viti-vinicole est affectée par la présence d’Ochratoxine A (OTA) dans ses produits en raison de la contamination des raisins par des souches fongiques d'Aspergillus section Nigri, notamment A. carbonarius. Le vin et le jus de raisin sont considérés comme les deuxièmes contributeurs en Europe à l'ingestion par les consommateurs de cette mycotoxine ayant des effets néphrotoxiques, neurotoxiques et tératogènes. L'objectif principal de ce travail est de proposer des méthodes alternatives aux traitements phytosanitaires chimiques pour prévenir la contamination en OTA dans les raisins et le vin, dans le respect de l'environnement et de la santé des producteurs et consommateurs. Différents traitements ont été comparés en station expérimentale après contamination artificielle du cépage Mourvèdre par une souche d’A. carbonarius fortement productrice d’OTA (CP-OTA) isolée de raisin : un fongicide chimique (Scala®) servant de témoin conventionnel et 3 traitements alternatifs, un extrait de plante agissant comme éliciteur (Stifénia®), et Saccharomyces cerevisiae et Trichoderma atroviride utilisés comme agents biologiques antagonistes. Deux parcelles non traitées ont servi de témoins non traités, l'une a été artificiellement contaminée. Une réduction significative de la teneur en OTA dans les jus (de 38 à 42 %) a été observée pour les traitements avec le fongicide chimique, la levure en tant qu’agent biologique et l’éliciteur Stifenia permettant une amélioration notable de la qualité sanitaire des jus et une réduction en dessus de la norme à 2 g/Kg. Les dénombrements microbiologiques et la Q-PCR utilisant des amorces spécifiques d’A. carbonarius ont montré les plus fortes réductions de son occurrence dans les jus de raisin et les rafles après traitement avec l’éliciteur. L’analyse des résultats de PCR-DGGE a permis de bien de discriminer les différents traitements par rapport à des modifications d’écosystèmes. Des espèces des genres Penicillium et Fusarium non productrices d’OTA ont été isolée des baies traitées par le Stifénia® alors qu’elles n’ont pas été mises en évidence sur les autres parcelles. Les deux traitements biologiques et le traitement par éliciteur ont considérablement augmenté l'épaisseur des peaux de baies (quantités de cire et de cuticule et épaisseur de la peau de la baie). Ceci pourrait être due à des mécanismes de résistance des baies de raisin à certains agents pathogènes et pourraient expliquer simultanément la réduction d’OTA ainsi que l'amélioration de la qualité globale du jus de raisin, qui présentent notamment des teneurs en polyphénols augmentées. Le trans-6-nonenal et trans-2-octenal, rencontrés à plus haute concentration dans les feuilles traitées au Stifénia® lors de l’analyse des profils des composés organiques volatils (COV) des feuilles ont montré une activité antifongique sur la croissance et toxinogenèse du CP-OTA alors qu’aucune activité antifongique de la poudre Stifénia® n’a pu être mesurée. Cela pourrait expliquer en partie le mode d'action de défense de la plante suite au traitement éliciteur par production au niveau des feuilles des COV induisant des modifications métaboliques sur le CP-OTA et engendrant les teneurs d’OTA réduites dans les raisins. Suite aux modifications d’écosystème obtenus, l’autre possibilité envisagée de défense induite par le Stifénia serait la promotion de souches microbiennes antagonistes des souches fongiques mycotoxinogènes. Lors de test d’antagonisme, certaines souches des genres Penicillium et Fusarium, isolées sur parcelles traitées au Stifenia, ont eu un effet positif de réduction de la croissance et toxinogenèse du CP-OTA. C'est notamment le cas pour Penicillium adametzioides qui présente la meilleure réduction de toxinogenèse du CP-OTA. Le traitement par éliciteur présente donc de très bonnes alternatives aux traitements phytosanitaires chimiques pour lutter contre les champignons toxinogènes ainsi que des potentialités de nouveaux agents biologiques. / The grape and wine industry is affected by the presence of Ochratoxin A (OTA) in its products because of contamination of grapes by strains of Aspergillus section Nigri. Grapes and wine are considered as the second contributors in Europe to the ingestion of this mycotoxin with nephrotoxic, neurotoxic and teratogenic effects. The main objective of this work is to provide non-chemical alternative methods to control OTA contamination in grapes and wine, in respect with environment and health of producers and consumers. Different treatments were compared in experimental vineyard PECH-ROUGE of INRA and IFV, Narbonne, France on near parcels after artificial contamination of the Mourvèdre grape cultivar by A. carbonarius: (OTA producing fungus; OTA-PF) a chemical fungicide (Scala®); Saccharomyces cerevisiae and Trichoderma atroviride as antagonists; and a plant extract as elicitor (Stifénia®). Two untreated parcels served as controls, one was artificially contaminated. A significant reduction (38 - 42%) was observed in the OTA juice content by the chemical, yeast bioagent and elicitor treatments with juice safety improvement under the standard at 2 g/Kg. The microbiological enumeration and Q-PCR using universal and specific primers for A. carbonarius had shown the highest reduction of its occurrence on grapes and stems from elictor treatment. The DGGE gave an overview on their effect on the fungal ecosystem, that showed higher similarity between the non-contaminated and elicitor treatment (76%) followed by yeast one and the lowest treatment was the contaminated one. The results obtained from traditional methods of isolation showed that the elicitor treatment had a higher proportion of fungal species from Penicillium and Fusarium genera not isolated in the other treatments. The two biological treatments and one elicitor treatment significantly increased the thickness of the berry skins in general (wax, cuticle layers and skin thickness), which could be related to the enhancement of the disease resistance of the grape berries to certain pathogens and could also simultaneously explain the OTA reduction and the grape juice quality improvement whith particular increasment of polyphenol contents. Further study was conducted in order to understand the Stifénia® mode of action because the reduction effect of the black aspergilli incidence and the OTA contamination while the isolated strains still have the high ability of producing OTA. Trans-6-nonenal and trans-2-octenal, which recognized in Stifénia® treatment leaves with the highest significant concentration regarding to their concentration with the chemical treatment during volatile organic compound (VOC) analyses, have antifungal activity against the OTA-PF growth and OTA production with low concentrations. No antifungal activity of the Stifénia® powder against the OTA-PF mycelial growth or toxigenesis were measured. That may partially explain the mode of action of plant defence by producing leaf VOCs that induce positive changes on the OTA-PF and its OTA contents in grapes. Due to ecosystem changes observed, an other potential effect of the induced defense with Stifénia treatment could be to promote fungal strains with antagonistic effect on A. carbonarius. In vitro antagonistic test was performed with Stifénia® non-Aspergillus isolates from Penicillium and Fusarium genera. Certain strains had a positive effect on mycelial growth reduction on OTA-PF and have also an effect on OTA production of OTA-PF. Penicillium adametzioides showed the highest reduction of toxigenesis of OPT-PF. This could be accomplished by applying as the elicitor one of the tested fungi with an antagonistic effect on OTA production, such as P. adametzioides. The Elicitor treatment therefore offers very good alternatives to chemical treatments to fight against toxigenic fungi directly or by giving new potential biological agents.

Les marcs de raisin issus de la viniculture constituent un gisement de ressource naturelle abondant, sous valorisé et riche en polyphénols. Une méthode d?extraction de ces tannins condensés a été développée et optimisée en vue d'une application en adhésif pour les produits dérivés du bois. Les tannins ont été caractérisés par Résonance Magnétique Nucléaire, spectroscopie Infra Rouge (FTIR), spectrométrie de masse (MALDI TOF) et Analyse Thermomécanique (TMA). Des panneaux de particules ont été fabriqués à l'aide des colles élaborées en laboratoire et testés suivant les normes françaises en vigueur, plusieurs dépassent largement les valeurs seuils / The extraction of condensed tannins from grape pomace was examined using water medium in the presence of different bases as catalyst (NaOH, Na2CO3, NaHCO3 and Na2SO3). Two different extraction processes and the influence of 4 parameters (i.e., temperature, reaction time, chemical reagents and concentration of the chemical reagents) on the tannin extracts yields and properties were studied. The tannin fractions were characterized by Fourier transform-infrared spectroscopy, thermogravimetric analysis, carbon nuclear magnetic resonance spectroscopy and matrix assisted laser desorption ionization time of flight mass spectrometry ( MALDI-TOF ). It was demonstrated that it is possible to extract reactive tannins from grape pomace in basic medium. The tannin extracts obtained by precipitation in acidic conditions display a high phenolic content (Stiasny number higher 95%) but low water solubility and low reactivity toward formaldehyde because of the formation of catechinic acid phlobatannins during the acidification step. The tannins extracts obtained by lyophilization of the liquid, despite of their lower phenolic contents, displayed promising properties for adhesive applications. The optimum temperature of the extraction process was 100 °C, reaction time was 120 min; the best concentration of reagent was 10% (w/w). It was also shown that addition of sulphite ions during the extraction step improved the process :y the introduction of a sulfonic group through sulfitation increased both tannin solubility and reactivity as a result from the opening of the heterocyclic ring during extraction The structure of grape pomace sulfited tannin extracts did not present noticeable discrepancy exception of the ratio of the opening pyran ring which was different as a function of the catalyst used. The opening of pyran ring during the tannins extraction seem to be more important by using Na2CO3 and NaHCO3 than when using NaOH. The FT-IR bands assigned to aromatic ring vibration and carbonyl groups were stronger and no bands attributed to sulfited groups were tested detected in acidified tannins compared to lyophilized tannins. The TG2 results showed that the weight lost of these tannin extracts mainly composed of two steps. The first step starts from room temperature to 200 °C. It is attributed to the mass lost of water and some easy-degraded small low molecules. The secondly steps which is the mainly degradation step of tannin extract samples from 200 to 400 °C. The results from 13C-NMR showed that condensed tannin extracts from grape pomace were consistent with dominant procyanidin units with a minor amount of prodelphinidin units that are linked together by a C4-C8 bond. Relatively low carbonhydrate and high catechinc acid content was observed in acidified tannins compared to lyophilized tannins. It was shown by MADI-TOF experiments that grape pomace tannin extracts are mainly composed of flavoinoid oligomers up to 6 repeating units in lyophilized tannins and 10 repeating units in acidified tannins respectively, with dominant procyanidin units. A small proportion of substitution with glucose and gallic acid was detected in procyanidin units of polyflavonoid oligomers. The degree of polymerization of acidified tannins is higher than lyophilized tannins. Two different formulations (nonfortified tannin adhesive and fortified with addition of 20% of polymeric 4, 4'-diphenyl methane diisocyanate (p-MDI)) were used to press one layer wood particle board. It was shown that the nature of the extraction reagent (NaOH, Na2CO3 or NaHCO3) greatly impacts the properties of the resins and the mechanical properties of the panel internal bonding strengths. The particleboards bonded by the tannins extracted using Na2CO3 as catalyst give the best performance and were good enough to pass relevant international standard specifications for interior grade panels. Formaldehyde emission of these panels was below the European Norm requirements (<= 6.5 mg/ 100g panel)

Les changements climatiques mondiaux ont déjà affecté et continueront d’affecter la physiologie de la vigne, en particulier le rendement et la composition des baies à la récolte, et donc, en définitive, la qualité et la typicité des vins produits. Parmi les différentes stratégies possibles d’adaptation de la viticulture au changement climatique (modifications de l’encépagement, création de nouvelles variétés mieux adaptées aux conditions futures,...), le contrôle de la composition des baies à la récolte par le biais d’une modification des pratiques culturales et notamment par des manipulations de la canopée (rapport feuilles/fruits (Fe/Fr), manipulation de l’exposition des grappes, échardage) est certainement celle qui serait la plus rapide à mettre en œuvre.Ma thèse a pour but de rechercher le meilleur point de compromis entre diminution du taux de sucres et maintien de l’acidité, de l’accumulation des composés phénoliques et d’une complexité aromatique proche de l’actuelle, en réponse aux manipulations de canopée (rapport Fe/Fr, échardage) couplées ou non à l’application d’acide abscissique (ABA).Différents ratio Fe/Fr ont ainsi été étudiés sur le cépage d’étude Cabernet-Sauvignon en conditions semi-contrôlées en serre sur boutures fructifères puis au vignoble au sein d’une parcelle de production. L’analyse de la composition des baies en métabolites primaires et secondaires, réalisée lors de ces deux expériences, a permis de déterminer que le ratio 6 feuilles restantes par grappe était la valeur seuil en dessous de laquelle un effet sur les métabolites primaires est visible. Une diminution du taux de sucres a notamment été observée, également associée à la diminution de la concentration en anthocyanes totales qui sont particulièrement importantes dans la définition de la typicité des vins de Bordeaux. L’application d’ABA exogène sur les baies avant la véraison a permis de diminuer les effets négatifs de la modification du ratio Fe/Fr sur l’accumulation des anthocyanes et n’a pas montré d’impact sur la typicité des vins lors des dégustations des microvinifications réalisées au cours de cette étude. Ces résultats analytiques obtenus ont été couplés à des analyses transcriptomiques de type RNAseq et PCR quantitative en temps réel (Fluidigm) afin d’identifier les gènes clefs associés au voies métaboliques primaires et secondaires réagissant aux modulations du ratio Fe/Fr couplées ou non à l’ajout d’ABA. Ainsi, le couplage modulation du ratio Fe/Fr et application d’ABA exogène sur les baies serait une méthode potentiellement utilisable afin de réduire le taux de sucres et de maintenir une typicité bordelaise proche de l’actuelle.La caractérisation fonctionnelle d'un gène potentiellement associé à la voie de biosynthèse des méthoxypyrazines, impliquées dans le caractère végétal du raisin et du vin, a également été mise en œuvre. Différentes approches ont été testées et ont fourni des indices utiles, cependant les résultats obtenus sont encore en cours de confirmation. / Global climate changes have already affected and will continue to affect the physiology of grapevine, in particular the yield and berry composition at harvest, and thus ultimately the quality and typicality of the wines produced. Among the different possible strategies of adapting viticulture to climate change (changes varieties, creation of new varieties better adapted to future conditions,...), modulating berry composition at harvest through changing cultural practices, such as manipulations of the canopy (leaf / fruit ratio, grape exposure), may be a fast and efficient option as a short-term adaptation strategy.My thesis aims to find the best point of compromise between reducing the sugar level and, maintaining the acidity, phenolic compounds, and the aromatic complexity by the canopy manipulations (leaves / fruits ratio, secondary shoot removal), coupled or not with the application of abscisic acid.Different leaf / fruit ratios were studied on the Cabernet-Sauvignon cultivar in greenhouse and in vineyard within a plot of production. The berry composition analysis of primary and secondary metabolites, performed in these two experiments, made it possibleto determine that the ratio of 6 leaves remaining per cluster was the threshold value below which an effect on the primary metabolites is visible. A decrease in the sugar content was especially observed, also associated with a decrease in the concentration of total anthocyanins which are particularly important in the definition of the typicality of Bordeaux wines. The application of exogenous abscisic acid to the berries before veraison permitted to reduce the negative effects of the modification of the leaf-to-fruit ratio on the accumulation of anthocyanins and did not affect the typicality of the wines during the tastings of the microvinifications carried out during this study. These analytical results were coupled with transcriptomic analyses of RNAseq and real-time quantitative PCR (Fluidigm) to identify key genes associated with the primary and secondary metabolic pathways reacting to modulations of leaf-to-fruit ratio coupled or not with the addition of abscisic acid.Thus, the coupling modulation of the leaf-to-fruit ratio to the application of exogenous abscisic acid on the berries would be a usable method to reduce the sugar content and maintain a typicality of Bordeaux wines close to the current one.The functional characterization of a gene potentially associated with the biosynthetic pathway of methoxypyrazines, which are involved in vegetable character of grapes and wine, was also conducted. Different approaches have been tested and provided useful clues but the conclusive results are still under further confirmation.

Ce travail de thèse concerne l’utilisation des décharges électriques de haute tension (DEHT) en milieu aqueux comme méthode d’extraction des polyphénols à partir de pépins de raisin.Les arcs électriques produits en milieu aqueux provoquent une succession de phénomènes (ondes de choc, bulles de cavitation) qui ont pour effet de fragmenter toute matière première située à proximité de l’arc électrique. L’objectif de cette thèse est d’étudier ces phénomènes afin d’améliorer la compréhension et l’efficacité des DEHT en tant que méthode d’extraction.Dans un premier temps, une étude des conditions d’apparition de l’arc électrique dans l’eau a permis de montrer que l’arc apparaît initialement dans des bulles de vapeur générées à la surface de l’électrode à cause de l’échauffement du liquide par effet Joule. Des mesures électriques, des prises de vues à haute vitesse, ainsi qu’une simulation numérique du problème ont permis de vérifier cette hypothèse. Une étude paramétrique des phénomènes générés par l’arc électrique (onde de choc et bulle de cavitation) a été menée. Grâce à des mesures de la pression des ondes de choc, des mesures de la taille des bulles de cavitation, et grâce des mesures électriques précises (notamment de la résistance électrique de l’arc), il apparaît que l’amplitude des phénomènes dépendent essentiellement de l’énergie dépensée dans l’arc. Cette énergie doit être distinguée de l’énergie totale d’une impulsion électrique, dont une partie est dépensée avant le claquage, mais également de l’énergie disponible au moment du claquage, dont une partie importante est dépensée dans le circuit électrique. La partition de cette énergie entre l’arc et le circuit électrique dépend du rapport entre la résistance du circuit et la résistance de l’arc. Ainsi une méthode pour augmenter significativement l’amplitude des phénomènes étudiés, et donc l’efficacité du procédé est d’améliorer le rapport entre ces résistances. Il a par exemple été observé qu’en augmentant la longueur de l’arc électrique de 2.5 mm à 2 cm, la résistance de l’arc augmente de 40 m à 0.55, et l’amplitude de l’onde de choc augmente de 135%. Pour finir, une étude paramétrique sur l’efficacité des DEHT comme procédé d’extraction des polyphénols des pépins de raisin a été menée. Entre autres, les effets sur l’extraction de la conductivité du liquide, du rapport liquide-solide, du nombre d’impulsion, de l’énergie par impulsion, de la distance inter-électrode ont été étudiés. Ces études ont mis en évidence l’importance de la répartition de l’énergie totale d’une impulsion en énergie dépensée avant le claquage, énergie dépensée au claquage dans le circuit électrique et énergie dépensée dans l’arc électrique. Ces études ont montré comment cette répartition est influencée par ces différents paramètres, et comment cela influence l’efficacité d’extraction. L’influence de la distance inter-électrode, et donc de la longueur de l’arc, a été particulièrement été mise en évidence par les résultats d’extraction. / This thesis work focuses on the use of high voltage electrical discharges (HVED) in aqueous media as a method for extracting polyphenols from grape seeds. Electric arcs generated in an aqueous environment cause a succession of phenomena (shock waves, cavitation bubbles) that have the effect of fragmenting any raw material located near the electric arc. The objective of this thesis is to study these phenomena in order to improve the understanding and effectiveness ofHVED as an extraction method. First, a study of the conditions under which the electric arc appears in water showed that the arc initially appears in vapour bubbles generated on the electrode surface due to the heating of the liquid due to Joule effect. Electrical measurements, high-speed photography and a numerical simulation of the problem have allowed this hypothesis to be verified. A parametric study of the phenomena generated by the electric arc (shock wave and cavitation bubble) was carried out. Through measurements of shock wave pressure, of cavitation bubble size, and precise electrical measurements (including the electrical resistance of the arc), it appears that the amplitude of the phenomena depends essentially on the energy consumed in the arc. This energy mustbe distinguished from the total energy of an electrical pulse, part of which is spent before the breakdown. The energy spent in the electric arc must also be distinguishedfrom the energy available at electrical breakdown, as a significant part of breakdown energy is spent in the electrical circuit. The partition of breakdown energy between the arc and the electrical circuit depends on the ratio between the resistance of the circuit and that of the arc. Thus a method to significantly increase the amplitude of the studied phenomena (and therefore the efficiency of the process), is to improve the ratio between these resistances. For example, it has been observed that by increasing the length of the electric arc from 2.5 mm to 2 cm, the resistance of the arc increases from 40 m to 0.55, and the amplitude of the shock wave increases by 135%. Finally, a parametric study on the efficiency of DEHT as a process for extracting polyphenols from grape seedswas carried out. Among other things, the effects on the extraction of liquid conductivity, liquid-solid ratio, number of pulses, energy per pulse, and distance between electrodes were studied. These studies highlighted the importance of the distribution of the total pulse energy into energy spent before the breakdown, energy spent after breakdown in the electrical circuit and energy spent in the arc. These studies have shown howthis distribution is influenced by these different parameters, and how it influences extraction efficiency. The influence of the inter-electrode distance, and therefore the length of the arc, was particularly highlighted by the extraction results.

Ce travail a porté sur l'extraction de substances naturelles de sous-produits de la vigne en mettant en œuvre des procédés "verts" tels que l'extraction par eau sous-critique et la purification par filtration membranaire. Ces procédés représentent une alternative à l'extraction par solvant, traditionnellement utilisée dans la production de substances bio-sourcées. La majeure partie de cette étude a été menée sur des marcs de raisin de cépages variés, l'extraction a été optimisée et comparée sur la base du rendement, de la composition chimique et de l'activité antioxydante des extraits obtenus. De tous les cépages testés, les extraits de Dunkelfelder ont présenté l'activité antioxydante la plus élevée et la concentration en familles de molécules polyphénoliques la plus importante. En outre, ce marc de raisin de Dunkelfelder a été utilisé comme modèle afin d'optimiser les différents paramètres du procédé tels que la température, la pression et le temps de séjour hydraulique. Après la phase d'extraction par eau sous-critique, les extraits obtenus se sont révélés riches en de nombreuses familles de molécules. Ainsi, une étape de purification des composés cibles avant usage industriel s'est révélée indispensable. Le couplage de l'extraction par eau sous-critique avec des procédés membranaires représente une solution innovante pour la purification de ces extraits. Des essais de filtration tangentielle de l'extrait ont été menés avec onze membranes d'ultrafiltration (100 kDa à 2 kDa) et neuf membranes de nanofiltration (1000 Da à 150 Da). Le suivi du procédé s’est appuyé sur une détermination des paramètres opératoires optimisés et sur la détermination des coefficients de rétention des différentes familles des macro et micromolécules. Les résultats obtenus ont démontré que l'utilisation des technologies membranaires pourrait dans le futur, constituer une innovation technologique pour la purification des composés bio-actifs / This work has dealt with extraction of natural substances from winery by-products using "green" processes such as extraction by subcritical water and purification by membrane processes. These processes are an alternative to solvent extraction traditionally used in the natural products industry. Main part of the work was done on different grape pomace, extraction was optimized and compared in terms of yield, chemical composition, and antioxidant activity of extracts. Dunkelfelder extracts exhibited the strongest antioxidant activity and comparison of chemical compositions of the different extracts indicated. Furthermore this Dunkelfelder grape pomace was used as model in order to optimize the different process parameters such as temperature, pressure and hydraulic retention time. After the subcritical water extraction, extracts produced were found to be rich in several families of molecules. An essential purification step of target compounds prior to industrial use was indispensable. Coupling the subcritical water with membrane processes offers an innovative solution for the purification of these extracts. Thereby, the extract was assayed in a cross-flow apparatus against eleven membranes of ultrafiltration (100 to 2 kDa) and nine membranes of nanofiltration (1000 to 150 Da). The monitoring of the process was carried out by determining performance parameters and retention coefficients of different families of macro and micromolecules. The results obtained have demonstrated that the use of membrane technologies could bring innovative changes in the recovery of bioactive compounds for future industries.

Dans un contexte de réduction des intrants chimiques, l’utilisation des phytosanitaires naturels stimulant l’immunité végétale ouvre la porte vers une nouvelle approche de protection des plantes. Ces composés éliciteurs regroupés sous le terme de «Stimulateurs des Défenses naturelles des Plantes» (SDP) activent le système défensif de la plante la rendant plus résistante aux bio-agresseurs. Les SDP, de nature diverse, se présentent sous forme de composés uniques ou en mélange dans les extraits végétaux. Au cours de ma thèse, nous avons démontré l’activité SDP des extraits de marc de raisin. Les extraits issus de sous-produits de la vigne, marc de raisin rouge, marc de raisin blanc et pépins de raisin induisent diverses réactions de défense au sein de plantes modèles. Nous avons focalisé notre étude sur l’extrait de marc de raisin rouge (EMR) stimulant l’immunité chez le tabac. Infiltré sur feuilles, l’EMR induit la réponse de type HR caractérisée par l’apparition de lésions chlorotiques et accumulation de composés autofluorescents dans les tissus infiltrés. Ces réactions de défense locales ont été observées également chez l’arabette et la tomate. L’EMR déclenche les réponses LAR et SAR avec l’accumulation des transcrits des gènes de défense dans les feuilles de tabac et ce quelque soit son mode d’application (infiltration ou pulvérisation). Le mode d’action de l’EMR a été abordé sur cultures cellulaires de tabac BY-2. L’EMR induit une forte alcalinisation du milieu extracellulaire avec une mobilisation du calcium (Ca2+), l’expression des gènes de défense et la mort cellulaire. Une étude pharmacologique de la mort cellulaire suggère la mise en place de mort cellulaire programmée (PCD) dans les cellules de tabac. La caractérisation de la voie de signalisation activée par l’EMR a été étudiée avec le mutant NahG de tabac incapable d’accumuler l’acide salicylique (SA). Les réponses de défense (HR, LAR et SAR) sont faiblement induites par l’EMR chez le mutant nahG. L’EMR provoque une réponse de type HR fortement réduite avec une faible accumulation des composés autofluorescents et une diminution drastique de l’accumulation des transcrits des gènes PR suggérant l’intervention du SA dans l’induction des réactions de défense. Le degré de protection induit par l’EMR a été déterminé sur le pathosystème tabac/Phytophthora parasitica. Pulvérisé sur feuilles, l’EMR réduit de 45% les zones infectées par l’oomycète. Ce degré de protection semble être le résultat de l’activité antimicrobienne de l’EMR combinée à l’activité SDP. Aucune protection n’a été observée chez le mutant nahG confirmant l’implication de SA dans la résistance induite par l’EMR. Le fractionnement de l’EMR a permis de simplifier la formule active des extraits de raisin et d’identifier un mélange de molécules potentiellement capables d’induire l’activité SDP. Les composés actifs sont de nature polyphénolique et contiennent de la procyanidine B2 capable à elle seule d’induire la réponse de type HR et l’expression de l’antimicrobien PR1. Cependant, il semble que cette molécule agisse en association avec d’autres composés polyphénoliques pour stimuler le système défensif de la plante. / In order to reduce chemical inputs, the use of natural phytosanitary products stimulating plant immunity are emerging approaches in phytoprotection. These elicitor compounds known as "Plant Defense Inducers" (PDI) activate the plant defense system and improve their resistance to pests attack. PDI are single molecule or mixture of compounds extracted from plant. In my thesis, we demonstrated the PDI activity of different grape marc extracts. The winery byproducts, red grape marc extract, white grape marc extract and grape seed extract all induced various defense reactions in several plant models. We focused our study on the red grape marc extract (GME) which stimulates the immunity system in tobacco plants. When infiltrated into tobacco leaves, GME induced HR-like response characterized by the appearance of chlorotic lesions and accumulation of autofluorescent compounds in infiltrated tissues. Similar local defense reactions have been observed in Arabidopsis thaliana and tomato. GME also triggered LAR and SAR responses and induced defense gene transcript accumulation in tobacco leaves after infiltration or spraying. The GME mode of action was studied using the suspension-cultured cells of tobacco BY-2. GME induced rapid alkalinization of extracellular medium with calcium mobilization, expression of defense genes and cell death. A pharmacological approach of this defensive phenomenon suggests the establishment of programmed cell death (PCD) in tobacco cells. The characterization of the signaling pathway activated by GME was studied using tobacco nahG mutant unable to accumulate salicylic acid (SA). Defense responses (HR, LAR and SAR) induced by GME were impaired in the nahG mutant. GME drastically reduced HR-like response symptoms and PR transcript accumulation. These data suggest the implication of SA in the GME-induced plant defense reactions. The GME-induced protection was evaluated in the model pathosystem of compatible interaction between Nicotiana tabacum and Phytophthora parasitica var. nicotianae (Ppn). GME could reduce by 45% the infected areas induced by the oomycete on tobacco leaves. This level of protection was the result of the combined antimicrobial and PDI actions of GME. GME had no protecting effect against Ppn on NahG leaves evidencing the involvement of SA in the GME-induced resistance. GME fractionation led to identification of a bioactive molecule mixture capable of inducing the PDI activity. The active compounds are polyphenolics and involve procyanidin B2 which is by itself able to induce the HR-like response and PR1 transcript accumulation. This compound should act in combination with other polyphenolic molecules to stimulate the full plant defense reactions.

Les effets de différentes activités anthropiques (vignoble, cuverie) sur les populations fongiques du raisin au vin ont été étudiés. Afin de caractériser ces effets, il était nécessaire d’avoir accès à la diversité globale des populations (pyroséquençage et IR-TF) mais également à la diversité intraspécifique (IR-TF). La spectroscopie a ainsi été validée pour sa capacité à caractériser la population globale et à discriminer les souches pour trois espèces de levures non-Saccharomyces (NS). Pour la première fois, il est démontré que la baie de raisin constitue une source limitée pour les levures NS alors que la cuverie semble constituer une source importante; l’air étant un vecteur important de dissémination de ces levures. De plus, la persistance et la réimplantation des levures NS dans le moût l’année suivante ont été démontrées. Les activités anthropiques étudiées modifient la diversité fongique. Une biodiversité plus faible pour les raisins de la modalité biologique a été mesurée pour les 3 millésimes considérés. Les populations fongiques sont ensuite fortement remaniées par l’étape de pressurage/clarification et l’influence de la flore de cuverie est confirmée. L’ajout de SO2 modifie les dynamiques des populations et favorise la domination de l’espèce S. cerevisiae. L’analyse chimique non-ciblée des vins montre pour la première fois que ces derniers peuvent être discriminés à la fin de la fermentation alcoolique en fonction de la protection phytosanitaire, que ces fermentations aient eu lieu en présence ou non de SO2. Ainsi, l'existence dans les vins de signatures de diversité chimique et microbiologique liées au mode de protection au vignoble est mise en évidence. / The effects of different anthropogenic activities (vineyard, winery) on fungal populations from grape to wine were studied. To characterize these effects, it was necessary to access to the overall diversity of populations (pyrosequencing and spectroscopy FT-IR) but also to intra-specific diversity (FT-IR). Spectroscopy FT-IR has been validated for their ability to characterize the global population and to discriminate the strains for three species of non-Saccharomyces yeasts (NS). For the first time, it is shown that the grape berry is a limited source for NS yeasts while the winery seems to be a significant source; the air is an important vector for dissemination of these yeasts. In addition, persistence of NS yeast strains from year to year in the winery has been demonstrated. The studied anthropogenic activities modify the fungal diversity. Thus, lower biodiversity of grapes from organic modality was measured for the three vintages considered. The pressing / clarification step revises strongly fungal populations and the influence of the winery flora is confirmed. The addition of SO2 changes the population dynamics and favors the dominance of the species S. cerevisiae. The non-targeted chemical analysis shows, for the first time, that these wines can be distinguished at the end of the alcoholic fermentation (with or without SO2) depending on plant protection. Thus, the existence in wines of chemical and microbiological signatures associated with vineyard protection mode is highlighted.

Qualité du fruit et la typicité des raisins de Bordeaux.La maturation de la pellicule du raisin est un phénomène complexe, caractérisé par de nombreux changements structuraux importants et par l’accumulation de composés œnologiques tels que les tannins. Malgré leurs propriétés biologiques et organoleptiques essentielles pour la qualité des fruits et des vins, peu de travaux concernent l’organisation et la localisation de ces composés au sein du tissu pelliculaire. Dans la pellicule, les tannins peuvent être plus ou moins liés aux constituants cellulaires modulant ainsi leur extractibilité lors des processus de vinification. Notre travail, basé sur des approches biochimiques, moléculaires et microscopiques, apporte des données nouvelles sur la biosynthèse, la localisation et l’organisation des tannins dans la pellicule. Au sein de ce tissu, nous avons souligné l’importance des tannins pariétaux et montré que leurs caractéristiques physico-chimiques dépendaient entre autre des changements structuraux des parois. Ainsi, cette organisation caractérise en partie la texture de la pellicule et conditionne la qualité du fruit. Pour appréhender l’évolution des critères de texture de la pellicule au cours de la maturation du raisin, l’analyse sensorielle des baies et la mesure par pénétrométrie s’avèrent être des outils pertinents. / Skin grape maturation is a complex phenomenon, characterized by an important number of structural changes as well as by phenolic compounds accumulation (i.e. tannins). Despite their biological and organoleptic properties in fruit and wine quality, few studies report both tannins organization and localization in skin tissue. In skins, tannins may be more or less related with cellular components, modulating their extractability during winemaking process.Our work, based on biochemical, molecular and microscopic approaches reveals new data on skin tannins biosynthesis, localization and organization. Within this tissue, we highlighted the parietal tannins importance, we evidenced that their physicochemical characteristics depend among other structural changes on cell walls. Thus, this organization partially characterized the skin texture and affects fruit quality. To understand the evolution criteria for skin texture during grape berry ripening, sensory analysis and measurements by penetrometer proved to be relevant tools.