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Study of the sterol requirements of yeast strains yeast strains (Saccharomyces cerevisiae). Etude des besoins en stérols des souches de levures oenologiques (Saccharomyces cerevisiae)
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Edité par CCSD -
Sterols are part of the yeast lipidome and are essential for their growth, metabolism and viability,particularly under stress conditions encountered by the yeast during wine alcoholic fermentation.Ergosterol is the yeast sterol, synthesized in the presence of oxygen, while phytosterols (present in thesolid particles of grape musts) are sterols assimilated by Saccharomyces cerevisiae yeasts duringoenological fermentation (under anaerobic conditions). However, excessive clarification of grapemusts results in a loss of phytosterols, leading to sluggish or stuck fermentations. Little is known aboutthe physiological impact of phytosterols uptake compared to ergosterol and the influence of steroltype on fermentation kinetics parameters. The objective of this thesis was to better understand therole of sterols and to study the impact of sterol type on oenological fermentation. First, we comparedthe impact of ergosterol versus phytosterols on fermentation parameters and on the synthesis of keyfermentation metabolites for 27 S. cerevisiae strains under two stress conditions found in enology:sterol deficiency or osmotic stress (excess of sugars). Ergosterol is the sterol that allows a bettermaintenance of viability at the end of fermentation and, consequently, to finish the fermentationearlier, while phytosterols led to a reduction of acetate and glycerol quantities in the two conditionstested. Phenotypic diversity was revealed, indicating that S. cerevisiae strains are not equally resistantto stress conditions. Evaluation of the impact of sterol dose and type on the enological fermentationof 10 S. cerevisiae strains revealed that the differences between ergosterol and phytosterols on thefermentative performance of the strains were greater when sterols were the limiting nutrient. Theeffect of the timing of sterol addition, evaluated for two S. cerevisiae strains in a synthetic mustdeficient in sterols, showed a better efficiency at the beginning of fermentation compared to anaddition in the stationary phase: faster fermentation, increase in the production of fermentativearomas. Finally, transcriptomic analyses showed that the ability of certain strains to resist steroldeficiency was linked to their capacity to develop a "genetic" response specific to the type of sterol(ergosterol or phytosterols). Finally, the last part of this study validated the results obtained withsynthetic must in natural must. . Les stérols font partie du lipidome des levures et sont essentiels pour leur croissance, leur métabolismeet leur viabilité, en particulier vis-à-vis de conditions de stress rencontrées par la levure pendant lafermentation alcoolique en oenologie. L’ergostérol est le stérol levurien, synthétisé en présenced’oxygène, tandis que les phytostérols (présents dans les particules solides des moûts de raisin) sontdes stérols assimilés par les levures Saccharomyces cerevisiae lors de la fermentation oenologique (enanaérobiose). Cependant, une clarification excessive des moûts de raisin entraîne une perte de laquantité de phytostérols, ce qui peut conduire à des fermentations languissantes ou des arrêts defermentation. L'impact physiologique de l'assimilation des phytostérols par rapport à l'ergostérol etl'influence du type de stérol sur les paramètres de la cinétique de fermentation sont peu connus. Cettethèse a eu pour objectif mieux comprendre le rôle des stérols et étudier l’impact du type de stérol surla fermentation oenologique. Dans un premier temps, nous avons comparé l’impact de l’ergostérol parrapport aux phytostérols sur les paramètres fermentaires et sur la synthèse des métabolites clés de lafermentation pour 27 souches S. cerevisiae dans deux conditions de stress retrouvées en oenologie :carence en stérols ou stress osmotique (excès de sucres). L’ergostérol est le stérol permettant unmeilleur maintien de la viabilité en fin de fermentation et, par conséquent, de finir la fermentationplus tôt, tandis que les phytostérols ont conduit à une réduction des quantités d’acétate et glycéroldans les deux conditions testées. Une diversité phénotypique a été mise en évidence, indiquant queles souches S. cerevisiae ne résistent pas de la même manière aux conditions de stress. L’évaluation del’impact de la dose et du type de stérol sur la fermentation oenologique de 10 souches de S. cerevisiaea révélé que les différences entre ergostérol et phytostérols sur les performances fermentaires dessouches sont plus importantes quand les stérols sont le nutriment limitant. L’effet du timing d’ajoutde stérols, évalué pour 2 souches S. cerevisiae dans un moût synthétique carencé en stérols, a montréune meilleure efficacité en début de fermentation par rapport à un ajout en phasestationnaire : fermentation plus rapide, augmentation de la production d’arômes fermentaires. Enfin,des analyses transcriptomiques ont démontré que l’aptitude de certaines souches à résister à unecarence en stérols était liée à leur capacité à développer une réponse ”génétique” spécifique au typede stérol (ergostérol ou phytostérols). Enfin, la dernière partie de cette étude a permis de valider enmoût de raisin naturel les résultats obtenus en moût synthétique.
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