Titre : Impact des enzymes de macération sur la composition en polysaccharides et en polyphénols des vins rouges

Auteur : Marie-Agnès Ducasse

Résumé : La transformation du raisin en vin est un procédé complexe. Des auxiliaires technologiques comme les enzymes ont été développés pour faciliter ce procédé et améliorer la qualité des vins. Cette qualité est influencée par les composés phénoliques : les anthocyanes sont responsables de la couleur rouge et les tanins de la sensation d’astringence. Les enzymes de macération qui dégradent les parois cellulaires du raisin sont utilisées pour améliorer les rendements en jus et l’extraction des pigments et des tanins. Cependant, ces traitements sont utilisés de manière empirique et leur impact sur la libération des polysaccharides pectiques constitutifs des parois et la composition en composés phénoliques des vins reste controversée. Dans cette étude, un enrichissement des vins enzymés en tanins et en RG-II et une diminution des polysaccharides riches en arabinose et en galactose libérés par la dégradation des parois ont été démontrés. Les vins enzymés présentent une intensité colorante plus élevée que les vins témoins expliquée par une augmentation des pigments issus des réactions entre anthocyanes et tanins. Les effets sont plus ou moins marqués suivant le millésime. Pour la première fois, les oligosaccharides des vins ont été isolés et caractérisés. Les structures des oligosaccharides présentes dans les vins témoins résultent de la dégradation des zones lisses des pectines, les vins enzymés renferment des composés provenant des zones hérissées des pectines. Pour comprendre l’impact des modifications induites par les enzymes sur la qualité et plus particulièrement la couleur et la stabilité des vins, l’évolution des polysaccharides et des polyphénols a été suivie en milieu modèle.

Ecole : Université Montpellier II-Sciences et Techniques du Languedoc

Accéder à la thèse

Titre : Évolutions structurales et propriétés biologiques des polyphénols au cours de la maturation des baies de vitis vinifera

Auteur : Nawel Benbouguerra

Résumé : Les polyphénols appartiennent à la famille des métabolites secondaires présents dans les plantes et majoritairement dans les baies de raisin. Ils jouent un rôle important dans la protection de la plante contre les stress biotiques et abiotiques. Ils ont un impact sur la qualité organoleptique des certains aliments comme ceux provenant du raisin et sont connus majoritairement pour leurs rôles bénéfiques pour la santé humaine. Une étude globale sur la composition phénolique et les activités biologiques (antioxydante, anti-inflammatoire et anti-diabète) des extraits phénoliques des pépins et pellicules de trois cépages rouges Merlot, Tannat et Syrah à différents stades de maturité a été réalisé durant cette thèse. Les extraits de pépins contiennent une teneur plus élevée de composés phénoliques que les extraits de pellicules pour tous les stades de maturation. La composition phénolique diffère selon le stade de maturité et le tissu de la baie de raisin (pépin ou pellicule). L’activité antioxydante des extraits a été déterminée par des tests spectrophotométriques (DPPH, ABTS et FRAP) et des paramètres électrochimiques. L’activité anti-inflammatoire a été suivie par l’inhibition de la production des EROs et NO par les cellules RAW 264.7 stimulées. L’activité anti-diabétique a été déterminée par la mesure d’inhibition de l’enzyme α- glucosidase. Les activités biologiques sont positivement corrélées avec la teneur en flavanols et négativement corrélées avec la teneur en anthocyanes et stilbènes. Les activités biologiques les plus importantes ont été mesurées avant la maturité pour tous les tests et dans les trois cépages étudiés.

Ecole : Université Montpellier

Accéder à la thèse

Titre : Utilisation de levures non Saccharomyces en œnologie : études des interactions entre Torulaspora delbrueckii et Saccharomyces cerevisiae en cultures mixte

Auteur : Quoc Phong Lai

Résumé : L’utilisation de souches de levures sélectionnées pour réaliser la FA est une pratique très répandue en œnologie. Après le développement de l’utilisation de levains de souche pure de Saccharomyces, l’innovation est aujourd’hui dans la mise en œuvre de levains mixtes de Saccharomyces et de non-Saccharomyces qui permettent de diversifier les produits finaux obtenus. La problématique réside dans l’existence d’interactions entre les souches rendant difficile la maîtrise de la fermentation. T. delbrueckii présente dans la flore indigène du mout de raisin est une des levures non-Saccharomyces les plus appropriées pour entrer dans la composition de ces levains mixtes. En effet, elle présente une bonne capacité fermentaire et peut permettre d’augmenter la complexité aromatique du vin ou encore de réduire son acidité volatile. L’objectif de ce travail était d’étudier les interactions pendant la FA entre des souches sélectionnées pour l’oenologie : une T. delbrueckii et une S. cerevisiae. Pour cela des expériences ont été réalisées dans des milieux synthétiques simulant le moût de raisins blancs. Le comportement des souches pures a tout d’abord été caractérisé. Il a été montré que la souche S. cerevisiae avait de meilleures performances fermentaires d’un point de vue cinétique que la souche T. delbrueckii. Toutefois, T. delbrueckii a montré des capacités acceptables pour épuiser les sucres et surtout a permis d’obtenir des profils aromatiques différents. Le comportement vis-à-vis de l’oxygénation des moûts de ces deux levures est assez semblable, T. delbrueckii étant cependant beaucoup plus sensible à ce paramètre que S. cerevisiae. L’interaction entre ces deux levures a ensuite était étudiée dans un bioréacteur à membrane sous anaérobie stricte dans différentes conditions : composition en azote assimilable du milieu et stratégie d’inoculation. Il a été clairement mis en évidence que T. delbrueckii était affectée par la présence de S. cerevisiae. Le type d’interaction soupçonné est celui d’amensalisme lié à l’excrétion par S. cerevisiae d’un constituant toxique pour T. delbrueckii. Dans ces conditions, la stratégie d’inoculation recommandée est l’ensemencement séquentiel des levures : T. delbrueckii en début de fermentation, puis l’ajout de S. cerevisiae 48 h après. Ceci permet à T. delbrueckii de se développer et d’exprimer son potentiel aromatique avant que S. cerevisiae ne soit introduit pour assurer une fin rapide de la fermentation. Toutefois, nous avons montré que même dans ces conditions, l’implantation de T. delbrueckii n’était pas garantie car, le moût n’étant pas stérile, une présence, même faible, de S. cerevisiae dans la flore naturelle peut inhiber sa croissance. Par ailleurs, il a été mis en évidence que dans les mouts à faible teneur en azote initial, ce constituant pouvait être épuisé au moment de l’inoculation de S. cerevisiae. Dans ces conditions, S. cerevisiae ne peut se développer et l’achèvement de la fermentation est alors problématique.

Ecole : Institut National Polytechnique de Toulouse – INPT

Accéder à la thèse

Titre : Oxydation des polyphénols des vins rouges

Auteur : Stacy Deshaies

Résumé : L’oxydation des polyphénols des vins rouges lors de leurs vieillissements implique des réactions très complexes mais constitue un véritable enjeu de recherche car elle va modifier leurs propriétés organoleptiques. Certaines voies de formation des produits d’oxydation des polyphénols ont été décrites dans la littérature. Cependant, de nombreuses études restent à faire, notamment sur la formation et l’identification de nouveaux composés d’oxydation de vins rouges. Au cours de ce travail de thèse, des protocoles de vieillissement et d’oxydation accélérés ont été mis au point sur vins rouges de Syrah (oxydation chimique, enzymatique et par chauffage). Une approche globale et semi-ciblée utilisant la spectrométrie de masse haute résolution a permis de comparer les évolutions naturelles et accélérées de vins de Syrah (3 millésimes différents 2018, 2014 et 2010). Cet axe a été complété par une approche électrochimique utilisant la voltammétrie cyclique et permettant, pour la première fois, de prédire la sensibilité d’un vin rouge face aux phénomènes de certaines dégradations oxydatives.L’hémisynthèse de marqueurs d’oxydation dimériques de catéchine obtenus par voie enzymatique a été réalisée et les structures de six d’entre eux ont été élucidées par RMN pour la première fois. Certains de ces marqueurs ont ensuite été identifiés dans des extraits plus complexes de pépins (Merlot, Tannat, Syrah) et de vins de Syrah précédemment utilisés. Un effet de la maturation des baies et des millésimes des vins a été observé.Finalement les produits d’oxydation des tannins et leurs cinétiques de formation ont été étudiés au sein de ces mêmes vins de Syrah (2018, 2014 et 2010) et comparé au vin de Syrah 2018 oxydé chimiquement. Cette étude a été menée en utilisant la dépolymérisation chimique suivie d’une séparation chromatographique liquide couplée à un spectromètre de masse (UHPLC-ESI-MS / MS) et a permis de mieux appréhender l’évolution des tannins au sein des vins.

Ecole : Université Montpellier

Accéder à la thèse

Titre : Étude des propriétés biologiques des constituants des vins de Champagne

Auteur : David Vauzour

Résumé : Il a été observé dans le cadre d’enquêtes épidémiologiques tentant d’expliquer le « French Paradox » qu’une consommation modérée et journalière de vin permet d’abaisser quantitativement les risques d’apparition d’accidents cardiovasculaires et/ou de cancer. La communauté scientifique s’est particulièrement intéressée aux vins rouges ou blancs, mais les études portant sur le vin de Champagne sont rares. Partant du Champagne en bouteille, il s’est donc agi dans un premier temps de préparer trois « blocs » représentant la totalité des constituants du Champagne en distinguant les Blancs de blanc des Blancs de noirs. Ils ont été séparés par Chromatographie de Partage Centrifuge, « bioguidée » en fonction des réponses des fractions à des tests d’activité biologique. Ainsi, en plus de celles connues jusque là, six nouvelles molécules ont pu être caractérisées par Résonance Magnétique Nucléaire et/ou spectrométries de masse et ultraviolette. Leurs propriétés biologiques ont alors été étudiées plus en détails, et en particulier dans les domaines de l’hémato-oncologie et de la neurobiologie. Des activités cytotoxiques et antiprolifératives sur des lignées cellulaires cancéreuses, un rôle protecteur sur des mitochondries isolées de cerveau de rat mises en anoxie et une inhibition de l’acétylcholinestérase, enzyme impliquée dans la maladie d’Alzheimer, ont clairement été identifiées in vitro pour les fractions issues des vins de Champagne. Leur pénétration au sein du cytoplasme de neurones, visualisée par des expériences de microscopie confocale de fluorescence, permet de faire l’hypothèse d’une action in vivo. L’analyse par cytométrie de flux des mécanismes biologiques impliqués dans les processus cytotoxiques et antiprolifératifs révèlent un phénomène apoptotique et une dérégulation du cycle cellulaire des lignées cancéreuses employées. De plus l’utilisation de puces à ADN nous a permis d’émettre des hypothèses quand aux voies de signalisation empruntées. En dehors de ces propriétés qui passent par des mécanismes moléculaires spécifiques, les constituants actifs du vin de champagne, assez largement représentés par des molécules polyphénoliques, ont fait l’objet de mesures de leurs propriétés rédox. L’étude menée in vivo sur la capacité antioxydante plasmatique de sujets sains après ingestion de deux coupes de Champagne démontre une contribution des substances naturelles des vins de Champagne dans la protection contre les espèces oxygénées réactives délétères pour l’organisme. Cette capacité antioxydante plasmatique est corrélée à une nette diminution du nombre de substances oxydantes plasmatiques, trente minutes après l’ingestion.

Ecole : Université Montpellier I

Accéder à la thèse

Titre : Vers une meilleure exploitation du potentiel enzymatique et métabolique de Metschnikowia pulcherrima et Torulaspora delbrueckii pour la production d’arômes en fermentation œnologique

Auteur : Pauline Seguinot

Résumé : Au cours de fermentations spontanées, de nombreuses levures indigènes de la flore du moût de raisin sont impliquées dans les premières étapes du procédé de vinification. Ces levures, peu adaptées aux fortes concentrations en éthanol et aux limitations en oxygène, sont par la suite remplacées par S. cerevisiae dont la présence est nécessaire au bon déroulement de la fermentation. Néanmoins, les levures non-Saccharomyces peuvent contribuer de façon positive à la qualité organoleptique des vins. L’objectif général de cette thèse est d’apporter de nouvelles connaissances sur la physiologie de Torulaspora delbrueckii et Metschnikowia pulcherrima, deux levures non-Saccharomyces distribuées par la société Lallemand, afin de mieux exploiter leurs potentialités en fermentation oenologique, notamment pour la production d’arômes. Une première partie du projet a été dédiée à l’étude du métabolisme de T. delbreuckii et M. pulcherrima, tout d’abord en déterminant leurs performances fermentaires et leur production d’arômes en utilisant différentes sources d’azote. Des propriétés spécifiques à T. delbreuckii et M. pulcherrima ont été identifiées au niveau de la capacité de consommation des composés azotées et du profil de formation des arômes, même si de façon globale, l’incidence de la nature de la source d’azote est similaire à celle de S. cerevisiae. Le devenir de certains acides aminés dans le réseau métabolique a ensuite été élucidé par des approches de traçage isotopique, montrant une gestion différente des acides aminés par les deux levures non-Saccharomyces : vers la biosynthèse des protéines pour T. delbreuckii et vers la formation d’alcools supérieurs pour M. pulcherrima. La deuxième partie du projet a porté sur l’étude des levures non-Saccharomyces en fermentation séquentielle avec S. cerevisiae, en fonction de la disponibilité en nutriments. Des variations dans la réponse de la production des arômes fermentaires et variétaux (thiols) aux teneurs en sucre, azote et lipides ont été mises en évidence entre les deux modalités d’inoculation séquentielle et des fermentations de S. cerevisiae en souche pure, qui s’expliquent par des interactions entre S. cerevisiae et les levures non-Saccharomyces et leurs particularités métaboliques. Enfin, l’intérêt de l’utilisation de levures non-Saccharomyces a été évalué en moût naturel, montrant la contribution positive de ces levures sur le profil aromatique des vins. Les connaissances apportées dans ce projet permettront de définir des stratégies de gestion de la fermentation utilisant au mieux les propriétés de T. delbreuckii et M. pulcherrima pour produire des vins présentant une typicité aromatique marquée.

Ecole : Université de Montpellier

Accéder à la thèse

Titre : Etude de la glycosylation de flavanols dans le raisin et incidence dans les vins

Auteur : Marie Zerbib

Résumé : Les flavan-3-ols appartiennent à la famille des polyphénols retrouvés dans diverses plantes et majoritairement dans le raisin. Ils jouent un rôle primordial dans les mécanismes de défense des plantes, influent sur les propriétés organoleptiques du vin et sont potentiellement bénéfiques au niveau de la santé humaine. La voie de biosynthèse des flavanols monomères est décrite dans la littérature. Cependant, les mécanismes de formation des proanthocyanidines (polymères) sont inconnus à ce jour. Des études ont montré que les flavanols glycosylés sont des intermédiaires potentiels dans la biosynthèse des PA et permettent le transport des unités de flavanols du cytoplasme vers la vacuole de la cellule, où a lieu la polymérisation. Un criblage global des flavanols glycosylés présents dans des raisins à trois stades de développement et dans des vins de différents cépages a été réalisé en analysant séparément les pellicules et les pépins de raisin par une méthode d’UPLC-DAD-ESI-MS. La teneur de ces composés dépend de paramètres de type variété du raisin, tissu biologique étudié et stade de maturité. La présence de dimères de flavanol glycosylés a été montrée pour la première fois dans le raisin. Grâce à l’hémisynthèse de la (+)-catéchine 4’-O--glucoside et 7-O--glucoside, certains monomères ont été caractérisés comme appartenant à la classe des -glucosides. Une étude quantitative a montré l’évolution des flavanols glycosylés au cours du développement de la baie de raisin (pépins et pellicules séparés) provenant de trois cépages différents. Les monomères et dimères d’ (épi) catéchine diglycosylés ont été découverts pour la première fois et uniquement dans les pépins. Une diminution en monomères d’ (épi) catéchine monoglycosylés a été observée dans la pellicule au cours de la maturation du raisin. Les dimères d’ (épi) catéchine monoglycosylés s’accumulent un peu après le stade de véraison et diminuent ensuite à maturité. Les monomères et dimères d’ (épi) catéchine diglycosylés s’accumulent dans les pépins au cours de la maturation. Finalement, l’évolution des teneurs en flavanols mono et diglycosylés au cours de microvinifications a été étudiée. On observe des profils d’extraction similaires pour les deux variétés utilisées (Grenache et Syrah). La quantité totale des différentes familles de composés augmente au cours de la vinification, et ensuite diminue en fin de FA. Certains composés sont dégradés préférentiellement, suggérant la présence d’activités glycosidases spécifiques du raisin ou de la levure.

Ecole : Université de Montpellier

Accéder à la thèse

Titre : Extraction des anthocyanes et des tanins en vinifications en rouge : étude de certains mécanismes et impact de la matière première

Auteur : Elissa Abi Habib

Résumé : Les polyphénols du raisin, principalement localisés dans la pellicule et les pépins, jouent un rôle clé dans le goût et la couleur des vins rouges. Leur extraction par diffusion a lieu pendant la macération. Elle est partielle, et modulée par plusieurs facteurs pouvant la favoriser ou au contraire la limiter. Après diffusion, les polyphénols subissent d’autres modifications liées à leur réactivité chimique. Il est par conséquent difficile de prévoir la composition finale d’un vin à partir de celle du raisin. Les objectifs de ce travail étaient d’identifier les facteurs impactant l’extraction des polyphénols. Dans ce but, deux variétés contrastées ont été étudiées : le Grenache et le Carignan. Les compositions en polyphénols des différents compartiments ont été déterminées, et l’analyse du matériel pariétal des pulpes et pellicules réalisées. Des études en milieux modèles ont été réalisées : diffusion des polyphénols à partir des pellicules et des pépins, pris ensemble ou séparément et en présence ou non des constituants insolubles de pulpe (CIPs), adsorption d’anthocyanes et de tanins purifiés sur les CIPs. Elles ont été comparées à des microvinifications. Les résultats obtenus ont permis de montrer que : i) l’extraction des anthocyanes est dépendante de la proportion d’anthocyanes p-coumaroylées ; ii) la diffusion des tanins à partir des pellicules et leur adsorption sur les CIPs sont influencées par la composition des parois cellulaires, notamment en termes d’extensines et d’AGP ; iii) cette adsorption est essentiellement irreversible, sélective (tanins de plus haut DPs et galloylés) et peu influencée par la présence des anthocyanes ; iv) les diffusions de tanins observées à partir des pépins seuls sont importantes mais dès qu’ils sont en présence de parois cellulaires de pellicules/des CIPs et/ou d’anthocyanes, leur concentration chute fortement, en lien avec de l’adsorption et/ou des précipitation et/ ou des réactions chimiques; v) si les CIPs peuvent adsorber des quantités importantes de tanins, cette adsorption déplace les équilibres solide/liquide en faveur de la diffusion. Ces résultats ont permis de rendre compte des différences observées en microvinification entre ces deux cépages et de progresser dans la compréhension de l’impact de la composition de la matière première.

Ecole : Montpellier SupAgro

Accéder à la thèse

Titre : Dynamique des communautés microbiennes de produits fermentés entretenus par ‘back-slopping’, une démarche de recherche participative

Auteur : Lucas von Gastrow

Résumé : Les aliments fermentés représentent une part importante de notre alimentation et des différentes cultures gastronomiques à travers le monde. Les microorganismes qui les composent se développent dans un environnement contrôlé par des humains et sont donc susceptibles d’être domestiqués. La communauté microbienne des aliments fermentés étant généralement relativement simple, ils peuvent constituer de bons modèles en écologie microbienne et pour les études de domestication des microorganismes.Ma thèse a porté sur les communautés microbiennes du levain de panification et d’un lait fermenté traditionnel breton nommé Gwell. Ces deux produits sont entretenus par back-slopping, c’est à dire qu’une partie d’une production précédente est utilisée pour inoculer la suivante. Ils sont ainsi entretenus par les producteurs parfois pendant plusieurs années de manière continue.La première partie de ma thèse a consisté à étudier la dispersion des microorganismes. J’ai montré que la farine apportée au cours des back-slopping n’introduisait pas de nouveaux microorganismes fermentaires dans le levain de panification mature, et que les échanges de ferments entre producteurs de Gwell avaient donné lieu à deux lignées de Gwell dont les communautés microbiennes étaient distinctes.La seconde partie de ma thèse a porté sur la stabilité des communautés microbiennes au cours de leur entretien par les producteurs. Les résultats obtenus ont montré que les boulangers conservaient pour la plupart l’espèce fermentaire majoritaire de leur levain tant qu’ils ne changeaient pas de locaux ni de personne en charge du levain ou n’initiaient pas un nouveau levain. En ce qui concerne le Gwell, nous avons réalisé avec trois producteurs un essai d’évolution expérimentale en fromagerie. Nous avons montré qu’une fréquence accrue de back-slopping du Gwell entraînait une acidification plus rapide du lait, car l’espèce de bactérie principalement responsable de l’acidification dans le Gwell était plus résistante aux chocs thermiques et était donc favorisée. Nos résultats suggèrent de plus que les bactéries du Gwell se sont adaptées sur le long terme aux pratiques de back-slopping de leur producteur.Ma thèse a été menée avec une approche de recherche participative, les producteurs prenant part à une ou plusieurs étapes du processus de recherche, de l’élaboration des questions de recherche à l’analyse des résultats. Cette approche a permis de mettre en commun nos connaissances scientifiques et empiriques des produits fermentés et d’échanger des savoirs. Ces échanges ont pris la forme de formations, de réunions de préparation des expérimentations, de synthèse des résultats, ou de manière informelle, chemin faisant au cours de la réalisation du projet de recherche.

Ecole : Université Montpellier

Accéder à la thèse

Titre : Déterminants du comportement des pigments au cours de la fermentation alcoolique des vins rosés

Auteur : Cécile Leborgne

Résumé : La couleur est essentielle pour la perception de la qualité des vins rosés et constitue un élément clé de l’acte d’achat des consommateurs, du fait de leur conditionnement en bouteilles de verre transparent. Ce projet vise à comprendre les mécanismes impliqués dans l’évolution de la couleur lors de la vinification des vins rosés en analysant l’impact des procédés sur les pigments afin de mieux les maîtriser. Les premiers résultats obtenus ont révélé une grande diversité de couleur des vins rosés qui s’explique par leurs compositions phénoliques très différentes. La couleur des vins rosés clairs est principalement due à des pigments dérivés résultant des réactions des anthocyanes avec les acides phénols et l’acide pyruvique, un métabolite de la levure. Au contraire, la couleur des vins rosés foncés est due, d’une part, aux anthocyanes et aux flavanols pour la composante rouge a*, en lien avec l’extraction, d’autre part, pour la composante jaune b *, à des produits d’oxydation découlant de la réactivité des anthocyanes et de l’éthanal. Cette première approche a permis d’identifier les pigments impliqués dans la couleur des vins rosés afin de pouvoir ensuite les étudier lors de la fermentation alcoolique.Cette thèse se concentre sur une étape primordiale de la vinification réputée pour avoir un impact fort sur la couleur, la fermentation alcoolique. Dans les conditions expérimentales choisies, le pH, la température ainsi que la concentration en sulfite lors de la fermentation alcoolique n’ont eu aucun impact significatif sur la composition pigmentaire finale des vins fermentés en laboratoire. Cependant, les mécanismes impliqués lors de la fermentation alcoolique ont été fortement impactés par la matière première (cépage). De plus, l’adsorption sélective de certains pigments sur les lies a accentué cet effet cépage. En effet, une part non négligeable de la couleur des vins rosés a été adsorbée sur les parois de levures mettant en lumière l’importance de ce phénomène dans la vinification des vins rosés. Une dernière approche non ciblée a permis de valider le protocole de fermentation alcoolique en laboratoire et de confirmer les hypothèses précédentes de la prédominance de l’effet cépage sur les phénomènes impliqués lors de la fermentation. De plus, l’approche non ciblée a permis de révéler une composition particulière du Cinsault avec la présence en grande quantité de pigments polymérisés. Ces résultats ont permis de rendre compte de la diversité de couleur des vins rosés et de progresser dans la compréhension des mécanismes impliqués lors de la fermentation alcoolique.

Ecole : Montpellier SupAgro

Accéder à la thèse