PEAKYEAST — Évolution de la levure du vin Saccharomyces cerevisiae vers son pic adaptatif

Face aux changements climatiques, un des enjeux cruciaux de demain est de préserver la nature tout en assurant une alimentation de qualité à une population croissante. Le vin est l'une des principales richesses de l'économie française représentant 1,3% des exportations totales en 2012 (€ 5,6 milliards). Dans le contexte d’un marché international hautement concurrentiel, le maintien d’une haute qualité des vins minimisant les intrants chimiques requiert des innovations biologiques. Nous pensons que ces innovations peuvent émerger de l’utilisation de la communauté microbienne du moût de raisin, un acteur négligé de la vinification qui a des répercussions nombreuses sur les caractéristiques du vin. Bien qu'on connaisse des mécanismes spécifiques chez Saccharomyces cerevisiae à l’origine d’une meilleure croissance dans le moût de raisin, son niveau d’adaptation général au moût de raisin est inconnu. Par une approche d’évolution expérimentale, nous proposons d'étudier le potentiel adaptatif de S. cerevisiae dans des moûts de raisin incluant leur communauté microbienne. Nous souhaitons analyser l'impact i) du niveau de diversité génétique et ii) des transferts de gènes horizontaux (HGT) sur l’adaptation de S. cerevisiae à différents environnements biotiques et abiotiques. Pour cela, nous proposons de réaliser une expérience de sélection suivant un plan factoriel incluant cinq modalités de moût de raisin (contenant l’espèce Torulaspora delbrueckii, ou Hanseniaspora uvarum seules, les deux espèces ensemble, la totalité de la communauté microbienne, ou du moût de raisin stérile) et trois modalités de niveaux de diversité génétique dans les populations recombinantes de S. cerevisiae (souches de vin seules, souches de vin et apparentées, ou souches représentatives de l’ensemble de l’arbre phylogénomique de l’espèce). Les bases génétiques de l’adaptation seront étudiées par des études de génomique et phénotypage haut débit (fitness, capacité à fermenter, traits d’histoire de vie) des populations ancestrales et évoluées. Par ailleurs, l’existence d’HGT comme un mécanisme d'adaptation aux moûts de raisins sera étudiée par deux approches. D’une part, nous analyserons les génomes des levures non-Saccharomyces isolées à partir de moûts de raisins. D’autre part, nous réaliserons des évolutions expérimentales de S. cerevisiae possédant des HGT introduits expérimentalement (e-HGT). A la différence des études d’évolution expérimentale menées sur des milieux de laboratoire standard, les résultats de nos expériences effectuées dans un moût de raisin incluant sa microflore seront transférables à la recherche œnologique. Notre travail pourra avoir un impact sur la sélection de levain de vinification en fournissant de nouvelles combinaisons d’allèles favorables vis à vis de la vitesse et stabilité des fermentations. Par ailleurs, une meilleure connaissance de la niche écologique de la levure de vin, notamment de l'effet des interactions biotiques sur sa croissance et l’adaptation de différentes souches, aidera à mieux maitriser les fermentations alcooliques. En outre, nos résultats vont accroitre considérablement les connaissances sur l’occurrence et le rôle des HGT, et sur leur contribution à l’adaptation. Le projet bénéficiera de notre consortium d'experts parce qu'il requiert l'intégration de nouvelles approches (eHGT, évolution expérimentale dans des environnements complexes) et outils (phénomique sur plateforme robotique, génomique).