How to better exploit the enzymatic and metabolic potential of Metschnikowia pulcherrima and Torulaspora delbrueckii for the production of aromas in wine fermentation | Vers une meilleure exploitation du potentiel enzymatique et métabolique de Metschnikowia pulcherrima et Torulaspora delbrueckii pour la production d’arômes en fermentation oenologique

English. steps of the winemaking process. These yeasts, poorly adapted to high ethanol concentration and limited oxygen availability, are later overcome by S. cerevisiae, required to complete the fermentation. Nevertheless, non-Saccharomyces yeasts may positively contribute to the organoleptic quality of wines. The main objective of this project is to provide a new knowledge on the physiology of Torulaspora delbrueckii and Metschnikowiapulcherrima, two non-Saccharomyces yeasts distributed by Lallemand SAS, to better exploit their potentialities during wine fermentation in particular for the production of aromas. The project was first focused on investigating T. delbrueckii and M. pulcherrima metabolisms, determining their fermentation performances and aroma production using various nitrogen sources. Strain-specific properties in terms of capability to consume the different nitrogen compounds and to synthetize volatile compounds were revealed, although the overall incidence of the nature of the nitrogen source was close to that of S. cerevisiae. The fate of some individual amino acids throughout the metabolic network has been then elucidated using isotopic tracer experiments, showing a different management of the nitrogen resource between the two non-Saccharomyces species: towardthe protein biosynthesis for T. delbrueckii and toward the synthesis of higher alcohols for M. pulcherrima. The second part was dedicated to the analysis of the non-Saccharomyces yeasts in sequential inoculation with S. cerevisiae, according to nutrient availability. Substantial variations were found in the response to sugar, nitrogen and lipids content of the production of fermentative and varietal (thiols) aromas between the two modalities of sequential fermentation and S. cerevisiae pure culture, related to interactions between S. cerevisiae and the non-Saccharomyces yeasts and their metabolic specificities. Finally, the benefit of the use of non-Saccharomyces yeasts was assessed in natural must, revealing the positive impact of non-Saccharomyces yeasts on the aroma profile of wines. This knowledge will allow to design fermentation management strategies making best use of T. delbrueckii and M. pulcherrima properties for the production of wines with a strong aromatic character.

French. 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-Saccharomycespeuvent 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 ladisponibilité 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.