Diversité phénotypique de Brettanomyces bruxellensis et adaptation aux procédés fermentaires

Abstract

Brettanomyces bruxellensis est une levure associée à de nombreux procédés fermentaires, parfois considérée comme un agent d’altération (par exemple pour la production de vin, de bioéthanol, de bière), parfois comme un microorganisme nécessaire et bénéfique (bières de spécialités, kombucha). Des travaux antérieurs montraient un regroupement génétique des isolats de B. bruxellensis en fonction de leur procédé d’origine (vin, bière, etc.), suggérant une adaptation aux environnements anthropisés. Toutefois, la diversité phénotypique de l‘espèce restait mal décrite, notamment au regard des sous-populations génétiques connues. Les principaux objectifs de cette thèse étaient donc d’étudier la diversité phénotypique de B. bruxellensis et d’identifier les caractères possiblement impliqués dans son adaptation aux environnements fermentaires. Pour cela, environ 150 souches représentatives de la diversité génétique connue de B. bruxellensis ont été caractérisées dans 5 environnements (moût de raisin, vin, moût de brasserie, bière et kombucha). Une trentaine de caractères ont été mesurés, incluant notamment des paramètres de cinétiques fermentaire et de croissance, des traits d’histoire de vie (taille des cellules, viabilité, etc.), des métabolites d’intérêt technologique (sucres consommés, acides produits, etc.). Nos résultats montrent que la variabilité des phénotypes relevés dépend fortement du milieu considéré, mais aussi des souches et des interactions génotype-environnement. Certains paramètres sont de plus impactés par le facteur « sous-population » : par exemple, la population allotriploïde associée au vin présente une capacité de croissance bien supérieure dans le vin en comparaison des autres populations et des autres milieux. La capacité d’assimilation des nitrates (qui pourrait sous-tendre à l'adaptation à certains environnements) a également été étudiée. La majorité des souches de B. bruxellensis sont capables d’assimiler les nitrates comme seule source d’azote, à l’exception de deux sous-populations qui semblent avoir perdu ce caractère et qui présentent des variations dans le nombre de copies des gènes clés impliqués dans le métabolisme des nitrates.L’objectif finalisé de cette thèse était de mieux caractériser les conséquences de la variabilité phénotypique de B. bruxellensis vis-à-vis de des procédés de stabilisation microbiologique. L’efficacité de deux procédés innovants en cours de développement pour l’œnologie (traitement aux ultraviolets de type C et lumière pulsée) a été évaluée sur une collection de levures œnologiques incluant de nombreuses souches de B. bruxellensis. Ces traitements se sont révélés particulièrement efficaces contre les espèces de levure responsables des contaminations œnologiques (B. bruxellensis incluse). Ce travail constitue la première étude à large échelle de la diversité phénotypique de la levure B. bruxellensis dans les niches écologiques qu’elle colonise et de ses conséquences sur le plan fondamental (adaptation aux milieux anthropisés) et appliqué (efficacité des procédés de stabilisation microbiologique).