Les levures Saccharomyces cerevisiae jouent un rôle primordial lors de l’élaboration des vins. Elles sont responsables de la transformation des sucres du moût de raisin en alcool et sont à l’origine de diverses molécules qui ont un impact sur les propriétés sensorielles du vin. L’ajout de souches de Saccharomyces cerevisiae sélectionnées à partir de fermentations spontanées dans le moût de raisin –ou levurage– est une opération très répandue qui permet d’assurer le bon déroulement de la fermentation.
Or le moût de raisin n’est pas favorable à la multiplication de ces microorganismes. En effet il s’agit d’un milieu stressant car très acide, trop riche en sucres et en alcool, contenant des sulfites, très pauvre en composés essentiels (azote, lipides et vitamines) et dépourvu d’oxygène. Les levures utilisées en vinification résultent d’une forte sélection par l’environnement et d’une sélection patiente par l’homme. Comment arrivent-elles à s’adapter à cet environnement stressant et à y produire les arômes recherchés ?
Pour répondre à cette question, trois équipes de recherche de l’Inra de Montpellier, de Versailles-Grignon et de Colmar, en partenariat avec le Centre national de séquençage (Génoscope, Evry), ont réalisé le séquençage et l’analyse du génome de Saccharomyces cerevisiae EC1118, une des souches les plus utilisées pour inoculer le moût de raisin. Ils ont ensuite comparé son génome à celui d’une souche de laboratoire de référence.
La comparaison des génomes montre que celui de la souche EC1118 diffère en de nombreux points de celui de la souche Saccharomyces cerevisiae de référence. Tout d’abord plusieurs dizaines de milliers de mutations les séparent. Ses chromosomes présentent plusieurs réarrangements par rapport à ceux de la souche de référence, en particulier une translocation qui, en modifiant l’expression d’un gène clé, permet une meilleure résistance aux sulfites. Le plus surprenant est l’acquisition de trois larges régions comprenant plusieurs dizaines de nouveaux gènes, qui jouent un rôle durant la fermentation du moût de raisin puisqu’ils sont actifs pendant cette phase. Les fonctions prédites de ces gènes pourraient conférer un avantage écologique dans le moût de raisin : par exemple, un des « nouveaux » gènes permet aux levures du vin d’utiliser le fructose, qui est le sucre le plus abondant en fin de fermentation.
Si les deux premiers types de modifications étaient prévisibles, l'acquisition de nouveaux gènes était totalement inattendue comme modalité d’évolution chez la levure.
Le fait que ces « nouveaux » gènes soient retrouvés dans de nombreuses autres souches de levures du vin mais pas dans les souches de laboratoire de S. cerevisiae et qu’ils aient été conservés au cours de l’évolution suggère qu’ils leur apportent un avantage certain.
Les chercheurs apportent également ici un début d’explication sur l’origine de ces « nouveaux gènes » chez EC1118 : ils proviennent d’autres espèces de levures, certaines étant éloignées génétiquement des levures Saccharomyces cerevisiae. Un des donneurs est une levure appartenant à une espèce proche, non connue à ce jour, alors que les deux autres sont des espèces plus éloignées des Saccharomyces. L’une d’elles a pu être identifiée, il s’agit de Zygosaccharomyces bailii, fréquemment rencontrée comme contaminant dans le vin. Ainsi, la cohabitation dans le vin aurait pu faciliter l’acquisition de gènes, probablement par fusion cellulaire.
La connaissance du répertoire génique et des particularités d’EC1118 permet d'identifier les mécanismes qui ont participé à l’évolution et à l’adaptation de ces souches au processus de vinification.
L’enjeu des études actuelles est de relier les variations de séquence aux propriétés des souches. D'un point de vue industriel, ces connaissances sont essentielles pour identifier les gènes clés des propriétés technologiques et constituent une aide précieuse pour la sélection de souches.
Elles offrent également de nouvelles perspectives pour améliorer les performances des souches et les qualités organoleptiques du vin.
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