Titre : Incidence de la viticulture biologique sur la genèse des thiols variétaux dans les vins de Côtes de Gascogne

Auteur : Gabriel Dournes

Résumé : Les thiols variétaux (3-sulfanylhexan-1-ol, 3SH et son acétate, 3SHA) sont des arômes puissants qui donnent des notes de pamplemousse et de fruits de la passion à certains vins. Ces notes aromatiques et leurs puissances font la typicité des vins des Côtes de Gascogne. Dans cette appellation, l’évolution des pratiques vers la viticulture biologique met en évidence des verrous techniques quant à la production de ces arômes. Ce travail vise à comprendre l’effet du mode de culture sur la production de ces thiols dans les vins des deux cépages emblématiques de la région, le Colombard et le Gros Manseng. Pour cela, l’effet du cuivre a été étudié au travers des différentes étapes de la vinification, de la parcelle au vin fini.Le suivi d’un réseau de parcelles au sein de l’appellation nous a permis de caractériser précisément le potentiel aromatique de type thiol de ces cépages, permettant ainsi de les classer parmi les plus concentrés en précurseurs de thiols, avec le Sauvignon blanc. Ces données d’observation sur les trois millésimes ont également montré un effet négatif de la pratique biologique sur la concentration en précurseurs de thiols dans les raisins des deux variétés, le Gros Manseng semblant être le plus impacté. L’étude au chai n’a pas révélé de comportement particulier des matrices biologiques par rapport aux conventionnelles. Quelle que soit le mode de conduite et le type de cépage, l’extraction des précurseurs de thiols est inférieure à celle du Sauvignon blanc, ce qui soulève la nécessité d’optimiser les étapes d’extraction pour ces deux cépages. Le cuivre n’est pas affecté par les étapes pré-fermentaires alors qu’il diminue de manière significative au cours de la fermentation alcoolique. Au cours de cette étape, nous avons identifié plusieurs effets du cuivre sur le développement des thiols variétaux. Tout d’abord, un effet oxydatif important, quel que soit le cépage. Cette oxydation diminue considérablement la fraction des thiols réduits (odorants) dans le vin fini. Ensuite, et uniquement pour le Gros Manseng, il y a une augmentation de la production de thiols totaux au cours de la fermentation. Cependant, cette augmentation ne permet pas de compenser les pertes dues à l’oxydation liée au cuivre. Enfin, nous avons identifié un nouvel intermédiaire S-conjugué et N-acétylé dans l’interconversion des précurseurs durant la fermentation, le N-acétyl-S-(1-hydroxyhexan-3-yl)-cystéine (NAC3SH). Ce composé produit uniquement par la levure en présence de cuivre lors de la fermentation complète notre connaissance de cette voie de dégradation et la rapproche un peu plus de la voie de détoxification des xénobiotiques. Le NAC3SH, lorsqu’il est produit par la levure, joue également le rôle de précurseur et permet la libération de 3SH et 3SHA en matrice synthétique. Similairement aux autres précurseurs, la révélation du NAC3SH en 3SH semble être diastéréoisomère dépendante, l’isomère (R,S) étant converti plus efficacement que le (R,R) par la levure X5.

Ecole : Montpellier Supagro

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Titre : Impact de l’équilibre source/puits de carbone sur l’accumulation de précurseurs aromatique glycosylés dans les fruits de la vigne (Vitis vinifera L.)

Auteur : Hubert Alem

Résumé : Les composés aromatiques sont des métabolites secondaires qui jouent un rôle clé dans la qualité du raisin. Les terpènes, les C-13 norisoprénoïdes, les phénols et les alcools non terpéniques sont les composés aromatiques les plus importants dans les raisins et peuvent être accumulés sous forme de molécules libres volatiles ou glyco-conjugués. Le groupe des précurseurs aromatiques glycosylés (GAP) est le plus important et il est présent dans toutes les variétés de Vitis vinifera (L.), l’espèce la plus largement utilisée pour la production de vin. Les GAP représentent 80 à 90% du potentiel aromatique du raisin selon le cultivar. Les pratiques agronomiques telles que l’irrigation, les systèmes de formation, l’effeuillage et l’éclaircissage des régimes peuvent avoir un impact sur le développement de la plante et des fruits. La modification de la relation source/puits (S/P) dans le but d’augmenter la qualité des raisins et une pratique très courante en viticulture. Ces pratiques comprennent l’éclaircissage, l’écimage et le contrôle du nombre de bourgeons par plante. L’éclaircissage, est une pratique très rependue en viticulture et ayant un impact direct sur le rapport S/P, alors qu’il n’y a pas beaucoup de travaux sur l’effet réel de l’éclaircissage sur l’accumulation des GAP. Dans de nombreux cas, les cahiers des charges des AOP et d’IGP prévoient une limite du rendement en fruits par hectare. Ensuite, les viticulteurs régulent les rendements en gérant le nombre de bourgeons/hectare et/ou en éclaircissant les fruits.L’objectif principal de nos travaux etait d’analyser l’impact des modifications du rapport S/P sur la biosynthèse des GAP. Les GAP ont été choisis car : i) ils sont présents dans tous les cultivars de Vitis vinifera, ii) ils représentent la plus grande source de molécules aromatiques potentielles et iii) car ces molécules incorporant des groupes glycosylés, leur accumulation dépend de la fourniture en hydrates de carbone donc potentiellement de la balance carbonée de la plante.L’objectif principal de nos travaux a concerné l’étude de l’impact du rapport source/puits sur la biosynthèse des GAP, et sa modulation éventuelle en fonction du génotype. Cinq questions ont été abordées : 1) L’influence du génotype sur la biosynthèse des GAP et son accumulation à un stade de maturité donné. 2) L’influence de l’année sur la croissance du raisin et l’accumulation des GAP. 3) L’impact de l’équilibre S/P sur la biosynthèse des GAP exprimé en concentration (µg/L) et en quantité (µg/baie) en fonction du développement du raisin. 4) La relation entre les métabolismes primaire et secondaire (GAP et anthocyanes) et leur modulation en fonction de l’équilibre S/P. 5) Influence de la date d’éclaircissage sur la dynamique de biosynthèse des GAP.Les résultats ont montré que les teneurs en composés aromatiques glycosylés variaient en fonction du génotype. Les variétés dont les raisins contiennent des composés terpéniques (Muscat à petits grains blancs et l’hybride V. vinifera x Muscadinia rotundifolia G5) ont présenté les plus grandes teneurs en GAP aussi bien en concentration qu’en quantité par fruit. Ces mêmes génotypes ont montré les valeurs les plus élevées du rapport GAP/sucre. En général, les génotypes produisant des baies non colorées ont présenté des ratios GAP/sucre plus élevés que les variétés à baies colorées.

Ecole :  Montpellier SupAgro

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Titre : Modélisation de la synthèse des arômes durant la vinification

Auteur : François Beaudeau

Résumé : Même si la viticulture représente une faible part de la surface agricole mondiale, le marché du vin représente une part importante de la valeur économique de la production agricole. La fermentation alcoolique, étape clé de la vinification, fait l’objet de recherche pour améliorer les qualités du vin. Dans ce contexte, le projet StarWine a pour but d’améliorer les connaissances de l’effet de l’azote initial et ajouté et de la température sur la production d’arômes pendant la fermentation alcoolique et de proposer une stratégie de conduite pour contrôler le profil aromatique du vin. Cette thèse a eu pour but de construire un modèle de la synthèse des arômes prenant en compte la température et un ajout d’azote pendant la fermentation, modèle qui sera utilisé pour construire la loi de commande pour la gestion du profil aromatique des vins. Il existe peu de modèle, dans la littérature, de la cinétique principale et un seul modèle de la synthèse des arômes lors de la fermentation œnologique. De plus, aucun de ces modèles ne prend en compte l’ajout d’azote en cours de fermentation alors que c’est une pratique courante chez les vignerons. Le modèle construit durant cette thèse ne prend en compte que cinq arômes (alcool isoamylique, isobutanol, acétate d’isoamyle, hexanoate d’éthyle et octanoate d’éthyle) ayant une grande importance sur le profil aromatique du vin et considérés comme représentatifs de l’ensemble des arômes. La calibration et la validation du modèle a ont été effectuées grâce à des données de fermentations réalisées au laboratoire SPO de l’INRAe de Montpellier et à l’unité expérimentale Pech Rouge de l’INRAe à Gruissan avec la souche EC1118 de la levure œnologique Saccharomyces cerevisiae, à différentes températures (entre 18 et 28°C), avec différentes concentrations initiales en azote (de 70 à 210 mg/L) et des ajouts d’azote réalisés à 20 g/L de CO2 dégagé de différentes concentrations (entre 50 et 150 mg/L). Dans un premier temps, deux modèles de la cinétique principale ont été élaborés (consommations du sucre et de l’azote et productions de la biomasse, de l’éthanol et du CO2) pour des fermentations à 24°C. Ces modèles considèrent l’azote intracellulaire, ce qui permet d’avoir une croissance résiduelle malgré la carence en azote, et l’activité cellulaire qui permet de tenir compte de la perte d’activité métabolique en cours de fermentation. Un modèle a été sélectionné par rapport à l’adéquation aux données de validation et à la sensibilité des modèles. Puis l’effet température sur la cinétique principale a été intégrée dans ce modèle. Ce modèle permet de simuler correctement les cinétiques principales lors de fermentations œnologiques anisothermes. Un modèle de la synthèse des arômes a ensuite été construit pour compléter le modèle de la cinétique principale. Pour les cinq arômes, le modèle élaboré présente une discontinuité lors de l’ajout d’azote. Pour l’acétate d’isoamyle, un modèle sans discontinuité a été également proposé mais il présente des capacités de prédiction moins bonnes que le modèle avec discontinuité. Le modèle complet (cinétique principale et production des arômes) permet de simuler de manière correcte les productions de CO2, éthanol, acétate d’isoamyle, isobutanol, alcool isoamylique et hexanoate d’ethyle pour des fermentations isothermes entre 18 et 28°C. Par contre il devra être améliorer pour la prédiction des concentrations en octonoate d’éthyle et également pour la prise en compte de la variation de température en cours de fermentation.

Ecole : INSA de Toulouse

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Titre : Etude des effets combinés de l’azote et de la température sur la synthèse des arômes en fermentation œnologique

Auteur : Joséphine Godillot

Résumé : Aujourd’hui, la demande est orientée vers des vins disposant de profils sensoriels fruités et floraux. Afin d’être en adéquation avec les attentes des consommateurs, il est nécessaire de développer des stratégies de contrôle du procédé de vinification pour obtenir les propriétés organoleptiques souhaitées. L’objectif général de ce travail est donc d’étudier les effets individuels et combinés de deux paramètres clés de la fermentation sur le métabolisme de la levure et la synthèse des arômes fermentaires : l’azote et la température. La première partie de ce travail de thèse a été consacrée à l’étude de l’impact du timing d’ajout d’azote en cours de fermentation sur la synthèse des composés d’arôme par la levure. En ce sens, une étude mélangeant modélisation statistique et analyse de l’expression des gènes notamment impliqués dans la synthèse des arômes par la levure a permis de déterminer le timing optimal de l’ajout d’azote en cours de fermentation pour maximiser la teneur en arômes positifs (principalement les esters d’acétate). Ensuite, une évaluation des effets combinés de l’azote et de la température sur le métabolisme levurien a été effectuée grâce à un outil de suivi en ligne des arômes fermentaires. Une température idéale de synthèse a été identifiée pour chaque composé suivi. Enfin, l’examen de l’impact des ajouts d’azote et de la température sur les cinétiques fermentaires et aromatiques pour un pilotage de la fermentation a été étendue à l’étude de profils anisothermes de température. Des profils comprenant une baisse de température ont été identifiés comme les plus favorables à la synthèse et l’accumulation des esters d’éthyles dans le liquide.

Ecole : Montpellier SupAgro

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Titre : Impact des paramètres environnementaux sur la synthèse des arômes fermentaires par Saccharomyces cerevisiae en fermentation œnologique

Auteur : Stéphanie Rollero

Résumé : Les arômes fermentaires (alcools supérieurs, esters) jouent un rôle important dans le profil organoleptique des vins jeunes. Leur production dépend à la fois de la souche de levure utilisée et des paramètres environnementaux. Pour comprendre le rôle de trois facteurs clés (température, azote, lipides) sur la production des arômes fermentaires, nous avons réalisé une étude comparative entre une souche évoluée aromatique Affinity™ ECA5 et sa souche ancestrale Lalvin EC1118®. Dans un premier temps, les effets combinés des trois paramètres environnementaux ont été étudiés grâce à un plan expérimental de Box-Behnken. L’azote est le facteur ayant la plus grande influence sur la majorité des composés volatils; cependant son effet est différent selon la molécule ciblée et les interactions entre facteurs sont importantes. Par ailleurs, si les deux souches répondent dans le même sens aux changements de conditions de fermentation, les intensités de réponse sont très différentes. Pour avancer dans la compréhension des mécanismes mis en jeu et en particulier dans l’analyse de l’interaction azote / lipides, nous avons combiné des études de suivi cinétique précis de la production des arômes fermentaires et une approche transcriptomique. Ces études ont révélé des différences entre les deux souches dans la chronologie de formation des arômes, suggérant des modifications dans la régulation de leur synthèse. En particulier, le rendement de conversion entre alcools supérieurs et esters d’acétate est largement supérieur chez Affinity™ ECA5, mais diminue fortement après addition de phytostérols, en lien avec une répression des gènes de la voie de synthèse des stérols. Ces résultats montrent une gestion différente des lipides par la souche évoluée et suggèrent qu’une plus grande disponibilité en acétyl-CoA pourrait être à l’origine des propriétés aromatiques de cette souche. Enfin, une approche quantitative basée sur la filiation isotopique de sources d’azote marquées 13C a été réalisée. Cette étude confirme le rôle clé de l’acétyl-CoA dans une gestion différentielle du pool d’α-cetoacides responsable de la surproduction des alcools supérieurs chez Affinity™ ECA5. Globalement, ce travail a permis d’identifier les paramètres les plus efficaces pour orienter le métabolisme fermentaire vers la production d’arômes ainsi que certains mécanismes impliqués. Il a également permis de mieux caractériser le métabolisme de la souche évoluée Affinity™ ECA5. Les connaissances acquises constituent une avancée importante pour une amélioration de la gestion de la nutrition en fermentation œnologique.

Ecole : Montpellier SupAgro

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Titre : Production d’arômes non-conventionnels par les levures au cours de la fermentation œnologique

Auteur : Guillaume Bergler

Résumé : L’arôme d’un vin se compose de plusieurs milliers de composés volatils, dont certains sont synthétisés par les levures pendant la fermentation œnologique. Les arômes fermentaires les plus abondants sont des alcools supérieurs, leurs esters acétiques, les acides à moyenne chaine et leurs esters éthyliques. D’autres molécules sont formées à de faibles concentrations pendant la fermentation qui peuvent toutefois, du fait de leurs propriétés organoleptiques, contribuer de façon significative à la qualité sensorielle des vins. Ainsi, la présence de ces arômes non-conventionnels, comme les terpènes aux notes florales, les dérivés benzéniques aux notes vanillées ou amandées, et les lactones, aux arômes fruités, est recherchée dans les vins et spiritueux, pour se démarquer dans un marché mondial de plus en plus concurrentiel. Peu d’informations sont disponibles quant aux capacités intrinsèques des levures œnologiques à synthétiser ces molécules. L’objectif général de ce travail a été d’évaluer et d’exploiter les capacités de production d’arômes non-conventionnels des levures pendant la fermentation œnologique. Le premier volet a consisté à développer et valider une méthode d’analyse spécifique de ces composés, basée sur une extraction par Dispersive Liquid-Liquid Microextraction (DLLME) couplée à une analyse par GC-MS. Cette méthode a été appliquée pour établir une image complète des capacités de production d’arômes non-conventionnels par une collection de 40 souches œnologiques au cours de fermentation sur milieu synthétique et moût naturel (2 moûts de composition très différente). Ce travail a, en particulier, mis en exergue les propriétés spécifiques de Starmerella bacillaris 3800, capable de produire de grandes quantités de terpènes et de dérivés benzéniques via son métabolisme, et de Saccharomyces cerevisiae L15, pour sa capacité de production de lactones. Dans un deuxième temps, une étude des voies métaboliques menant à la production de ces composés a été menée. Celle-ci a permis de mettre en évidence le rôle de la phénylalanine et du tryptophane dans la synthèse de certains dérivés benzéniques chez Starm. bacillaris, dont le benzaldéhyde et l’alcool benzylique. De plus, la leucine n’est pas le précurseur direct de la synthèse des terpènes chez cette souche, qui sont probablement synthétisés à partir acétyl-CoA, via un intermédiaire métabolique de la voie des stérols, l’isopentenyl pyrophosphate. La dernière partie de ce travail a été d’évaluer l’incidence d’une inoculation séquentielle Starm. bacillaris / S. cerevisiae, sur le déroulement du procédé fermentaire et la qualité des produits. Cette étude a été réalisée à l’échelle pilote, avec des fermenteurs équipés d’un système de suivi en ligne en phase gazeuse des arômes majoritaires. Ces données dynamiques ont été complétées par la détermination des profils de composés volatils dans les vins et leur analyse sensorielle (tests triangulaires et épreuves descriptives). Cela a permis de discriminer les vins produits par fermentation séquentielle et en souche pure de S. cerevisiae, à la fois par analyse chimique et sensorielle. Ce projet a permis d’apporter de nouvelles connaissances sur les capacités intrinsèques des levures œnologiques à produire des composés d’arômes non-conventionnels qui permettent une meilleure diversification de l’offre et une réelle typicité des vins. Ce savoir a également permis de définir une stratégie d’amélioration par évolution dirigée de la souche Starm. bacillaris 3800 pour la production de benzaldéhyde, qui a été initiée en fin de thèse.

Ecole : Montpellier SupAgro

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Titre : Potentiel aromatique des raisins de Vitis vinifera L. Cv. Petit Manseng et Gros Manseng. Contribution à l’arôme des vins de pays Côtes de Gascogne

Auteur : Laurent Dagan

Résumé : Deux voies de synthèse ont permis d’obtenir les précurseurs S-conjugués à la cystéine, du 3-sulfanylhexan-1-ol (3MH) et de la 4-méthyl-4-sulfanylpentan-2-one du raisin, et leurs analogues deutérés. Ces composés de synthèse ont permis la mise au point d’une nouvelle méthode de dosage direct par dilution isotopique et analyse CPG-SM, qui a été appliquée au dosage du P3MH des raisins de Petit et Gros Manseng de l’appellation Côtes de Gascogne. Ainsi, les variations dans le raisin des glycosides, des précurseurs cystéinylés (P3MH) et des précurseurs du sulfure de diméthyle (PDMS) ont été étudiées en fonction du cépage, du millésime, du site et de la maturité. L’étude de ces 3 composantes variétales du raisin révèle des différences entre les deux cépages : les raisins de Petit Manseng sont en effet plus riches en glycosides de monoterpénols et en précurseurs d’arômes soufrés (P3MH, PDMS). Les teneurs en glycosides varient selon le millésime et les conditions pédoclimatiques, alors que la maturité est le facteur prédominant expliquant l’augmentation du PDMS. Enfin, les variations des teneurs en P3MH ne sont pas liées de façon simple aux paramètres étudiés. Par ailleurs, les dosages en dilution isotopique du DMS, du 3MH et de l’ac3MH réalisés sur des vins secs et des vins moelleux de Petit et Gros Manseng, et l’analyse sensorielle de vins enrichis en glycosides, montrent que ces composés odorants et les aglycones formés à partir de ces précurseurs sont des marqueurs de l’arôme de ces vins. Toutefois, l’absence de relation entre le potentiel soufré du raisin et les composés odorants correspondants du vin montre l’importance des conditions de vinification sur l’extraction du potentiel et sa transformation. Enfin, le développement d’une méthode d’analyse du sotolon, nous a permis d’évaluer son faible intérêt pour l’arôme de ces vins.

Ecole : ENSA, Montpellier

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Titre : L’eugénol, marqueur de qualité du raisin Baco blanc : de sa tolérance à Botrytis cinerea à la production d’eau-de-vie blanche d’Armagnac

Auteur : Xavier Hastoy

Résumé : Le Baco blanc (Vitis vinifera x V. labrusca x V. riparia), seul hybride autorisé dans une production AOC française, est une variété emblématique de l’Armagnac. Les raisins, les vins et les eaux-de-vie dont ils sont issus, sont spécifiquement concentrés en eugénol, un phénylpropène plutôt connu en œnologie pour être apporté par l’élevage en barrique. Molécule aromatique aux multiples propriétés, l’eugénol est en particulier identifié comme un composé antifongique.Ces travaux ont confirmé l’action de l’eugénol sur Botrytis cinerea, par action directe en contact avec le champignon ou par fumigation, en conditions in vitro. Si les CI50 étaient trop élevées (environ 250 ppm) pour identifier dans l’eugénol un facteur majeur de résistance du Baco blanc à la pourriture grise, les CI10 déterminées étaient très proches des concentrations en eugénol dans les pellicules. Plus encore, la cinétique de l’eugénol dans les raisins de Baco blanc, établie au cours du développement de la baie, a permis d’identifier la véraison comme le stade phénologique où l’eugénol était le plus concentré. Le lien étroit que ce phénylpropène entretient avec la maturité et son induction par agression abiotique, a permis de poser l’hypothèse de l’eugénol comme marqueur biochimique de la résistance ontogénétique du Baco blanc à B. cinerea.Plus qu’une simple barrière de défense au vignoble, l’eugénol a pu être identifié dans les eaux-de-vie blanches produites à partir de Baco blanc comme important dans leurs caractéristiques organoleptiques. Bien que non identifié directement dans l’aromatique de ces eaux-de-vie, ce phénylpropène participe sans doute à des phénomènes d’interactions perceptives. Il a été montré l’importance des esters fermentaires et notamment de l’acétate d’isoamyle dans ces interactions. Un travail avec un panel de professionnel a également permis la création d’une fiche de dégustation propre à ce type d’eau-de-vie. Cette approche a initié la discrimination des eaux-de-vie en fonction de la variété avec lesquelles elles sont produites et notamment d’approcher l’originalité aromatique du Baco blanc, dans une diversité de profils existants.L’eugénol est un composé à valoriser au cours de la vinification des vins de base destinés à la distillation afin de renforcer le caractère spécifique des eaux-de-vie. Par ailleurs, l’existence des deux formes de l’eugénol, libre et liée, a permis d’entrevoir le potentiel encore inexploité. La maturité du raisin et l’utilisation de préparations enzymatiques libératrices d’arômes ont été identifiées comme les facteurs les plus déterminants dans les teneurs retrouvées en eugénol. Une récolte précoce a permis une plus grande concentration dans les vins et les eaux-de-vie. De la même manière, l’utilisation d’enzyme β-glucosidase a induis une augmentation de 35 % de la concentration en eugénol dans les eaux-de-vie. L’efficacité de certaines préparations enzymatiques libératrices d’arômes autres que les β-glucosidase a laissé entrevoir l’existence de plusieurs formes précurseurs de l’eugénol. Si aucune identification parfaite n’a pu être réalisée, le développement de méthodes d’identification putatives ainsi que le dosage de certains glycosides ont été mis en œuvre. Le géoside a pu être détecté comme un précurseur spécifique et majoritaire de l’eugénol dans les raisins de Baco blanc.

Ecole : ISVV – Institut des Sciences de la Vigne et du Vin, Villenave d’Ornon

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