Environmental and genetic factors affecting Saccharomyces cerevisiae performance during second fermentation

La méthode traditionnelle utilisée pour produire des vins mousseux (comme cava et champagne) est caractérisée par une seconde fermentation qui a lieu à l'intérieur de la bouteille. Cette deuxième fermentation présente des caractéristiques très spécifiques telles qu’une teneur élevée en éthanol, la pression croissante de CO2, une basse température et une faible disponibilité des nutriments. Dans cette thèse, on a tout d'abord analysé l'effet des facteurs environnementaux sur la cinétique de fermentation de Saccharomyces cerevisiae au cours de la seconde fermentation. Deuxièmement, on a analysé l'effet de pratiques communes, telles que l'ajout de nutriments au vin de base, sur la composition finale du vin mousseux. Enfin, nous avons cherché à identifier la base génétique de la variabilité phénotypique observée pendant la seconde fermentation en utilisant une approche Quantitative Trait Locus (QTL). Les résultats obtenus ont permis de déterminer la température, le vin de base utilisé, la souche de levure et la source d'azote utilisée dans l'acclimatation de levure comme les facteurs qui ont la plus grande incidence dans la cinétique de la seconde fermentation. Deuxièmement, par rapport à la composition finale du vin mousseux, nous avons trouvé que l'addition d'azote dans le vin base favorise la libération des acides aminés. Bien que l'ajout de levure sèche inactive favorise la libération des polysaccharides et les propriétés moussantes du vin mousseux. Enfin, on a pu identifier quatre gènes dont la variation allélique explique la variation phénotypique observée parmi les souches.

The traditional method used to produce sparkling wines (such as cava and champagne) is characterized by a second fermentation that takes place inside the bottle. This second fermentation has very specific characteristics such as a high ethanol content, increasing CO2 pressure, low temperature and low nutrient availability. In this thesis, we have firstly analyzed the effect of environmental factors on fermentation kinetics of Saccharomyces cerevisiae during the second fermentation, by monitoring the second fermentation development using aphrometers. Secondly, we analyzed what is the effect of common practices such as adding nutrients to the base wine on the final composition of the sparkling wine by HPLC analysis of content of amino acids and polysaccharides and its foaming capacity (mosalux) of the sparkling wine. Finally we aimed to identify the genetic basis of the second fermentation using Quantitative Trait Locus (QTL) mapping and validation approach. The results obtained enabled us to identify the temperature, the base wine used, the yeast strain and source of nitrogen used in the acclimatization of yeast as the factors that have the highest impact in the second fermentation kinetics. Secondly, with respect to the final composition of sparkling wine, we have found that the addition of nitrogen to the wine base favors the release of amino acids. While the addition of inactive dry yeast, promotes the release of polysaccharides and favors the foaming properties of the sparkling wine. Finally, could identify four genes whose allelic variation explains the phenotypic variation observed among strains.