Les cibles des études sont d'abord les gènes impliqués dans l'adaptation exceptionnelle de ces bactéries à l’environnement particulièrement hostile qu’est le vin. Des gènes codant pour des protéines "de stress" ont été retrouvés par analogie avec d'autres bactéries lactiques mieux connues. Certains permettraient à la cellule de refouler des molécules toxiques. D'autres ont des fonctions plus complexes. Mais tous sont présents chez toutes les souches d'O. oeni et donc n'expliquent pas que certaines se multiplient dans le vin et pas d'autres.
Une étude en cours a pour objectif de comparer la totalité du génome de deux souches de bactéries On réalise en quelque sorte la soustraction de deux génomes de façon à mettre en évidence les différences. La comparaison du génome d'une souche banale à celui d'une souche intéressante pour la vinification a fait ressortir une soixantaine de régions, représentant environ 3% du génome total. Il reste à prouver que certaines, probablement impliquées dans des mécanismes de tolérance à l'agressivité du milieu, peuvent servir de marqueurs pour la sélection de futurs levains malolactiques plus efficaces.
Les méthodes d’analyse de segment d’ADN ont permis un progrès considérable tant sur le plan de l’acquisition des connaissances fondamentales que dans l’élaboration de protocoles de diagnostic microbiologique.
Contrôle des levains industriels et de leur implantation
Chez les industriels sélectionneurs et producteurs de levains de S. cerevisiae ou d'O. oeni, l'investissement pour une préparation commerciale est lourd. Le succès est lié d'abord à l'étape de sélection. Il est donc important pendant la sélection, puis lors de la préparation industrielle, mais aussi plus tard, une fois la commercialisation réalisée, que l'identité de la souche puisse être contrôlée.Les mêmes analyses permettent au producteur de vin de s'assurer que le levain sélectionné qu'il a ajouté dans la cuve s'est effectivement bien implanté et a dominé la microflore indigène pendant la vinification.
Seules les "méthodes moléculaires" reposant sur l'analyse de l'ADN conduisent au résultat. Les souches de S. cerevisiae ou d'O. oeni sont contrôlées au niveau de l'espèce, puis au niveau de la souche elle-même par un assortiment de méthodes d'empreintes génétiques permettant de souligner les différences entre les génomes.
Détection des microorganismes d'altération
Parmi tous les microorganismes arrivés dans la cuve avec la vendange, certains peuvent altérer plus ou moins gravement la qualité du vin. Généralement, ils sont en petit nombre et l'activité intense qui règne pendant les fermentations, alcoolique puis malolactique, ne leur laisse que peu de chance de se multiplier. Toutefois, ils sont rarement éliminés. Il suffit que les conditions du milieu leurs soient à un moment plus favorables pour qu'ils se développent. Ces levures ou bactéries sont qualifiées d'indésirables parce qu'elles transforment des composés du jus de raisin, ou du vin, en des produits gênants, soit par leur impact sensoriel soit par leur influence sur la santé. Les déviations observées sont souvent nommées "maladies des vins" et certaines étaient déjà décrites par Pasteur.
Les levures ou bactéries en cause sont détectées par les méthodes issues de la génétique. Dans le mélange de microorganismes extraordinairement divers hébergé par un jus de raisin ou un vin, il est possible de repérer une souche de levure, ou de bactérie, dont le génome porte un gène, ou un ensemble de gènes, responsables de transformations indésirables.
Les principales levures d'altération appartiennent surtout à l'espèce Brettanomyces bruxellensis. Ces levures produisent des substances volatiles désagréables, qui s'accumulent en fin de vinification ou pendant l'élevage du vin.
Les principales autres "maladies" des vins sont liées à des bactéries lactiques. Certaines souches, ont les équipements enzymatiques particulier pour transformer des composants du vin en éléments indésirables.
Il en est ainsi des bactéries lactiques qui :
- produisent à partir de petites concentrations en sucres de très grandes molécules de sucre (des exopolysaccharides) dont la structure et les interactions avec les autres composants du vin augmentent la viscosité du vin et le rendent impropre à la commercialisation, nommée la maladie de la Graisse par Pasteur,
- dégradent le glycérol par une voie métabolique particulière conduisant à l'acroléine, substance inacceptable tant pour la santé qu’ au plan sensoriel, maladie de l’amertume identifiée par Pasteur,
- accumulent dans le vin des amines biogènes, tyramine et histamine, qu'elles produisent en décarboxylant la tyrosine et l'histidine du vin. Ces molécules lorsqu'elles sont ingérées en forte concentration peuvent être à l'origine de chocs allergiques plus ou moins graves selon les consommateurs. Cependant leur concentration dans les vins, même les plus altérés, est largement inférieure à celles rencontrées dans d'autres aliments. Toutefois par mesure de précaution, certains pays ont déjà adopté une réglementation qui rend impossible la commercialisation de vins contenant des amines biogènes.
Les recherches conduites sur des souches de ces bactéries récoltées dans des vins altérés ont abouti à identifier et séquencer les gènes clés déterminant ces capacités métaboliques spécifiques.
Le vinificateur peut ainsi évaluer les risques de déclenchement de ces altérations en faisant contrôler les vins stockés en cuve ou en barrique, ou avant leur conditionnement.
La plupart du temps ces altérations microbiennes ne sont caractérisées pour la première fois par un producteur qu'après l'incident qui survient soit dans la cuve, ou les barriques, pendant les mois qui suivent les fermentations, soit ce qui est beaucoup plus grave dans la bouteille.
Dans ce dernier cas, le préjudice commercial est quelquefois très important, et il n'y a pratiquement aucun remède. Quand il s'agit d'un vin en cuve ou barrique, selon le degré d'altération, il est encore temps de réagir en traitant le vin par filtration par la chaleur ou par addition de SO2 autorisé pour éliminer les microorganismes.
Après cet incident, l'identification précise du problème, c'est-à-dire celle du microorganisme responsable, est indispensable. Le producteur fait alors rechercher la présence de cette levure ou bactérie dans tous les lots de sa cave de vinification par les méthodes moléculaires. Si nécessaire, il décide de prendre les précautions les plus drastiques pour les éliminer. Lors du millésime suivant, la détection sera réalisée beaucoup plus tôt dans les étapes de vinification.
Ces méthodes moléculaires sont performantes mais délicates. Peu (ou pas) d'œnologues sont encore formés et ne peuvent assurer ces analyses en routine. Actuellement seuls quelques laboratoires très avertis en microbiologie proposent ces prestations.
Ce sont notamment deux laboratoires issus l'un de l'Université de Bourgogne (Institut universitaire de la Vigne et du Vin, Institut Jules Guyot), l'autre de l'Université Victor Segalen Bordeaux 2 (Faculté d'œnologie). Dans ce dernier cas, le laboratoire MICROFLORA® bénéficie des résultats des études de génétiques sur les levures et les bactéries lactiques obtenus au Laboratoire de Biotechnologie et Microbiologie Appliquée de l'Université de Bordeaux.
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