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Unité mixte de recherche Sciences pour l'

Fermentation alcoolique : Levures, Arômes, Métabolisme

L’objectif majeur de l’équipe FLAM est de maîtriser le procédé de fermentation œnologique, notamment afin de contrôler la qualité et le profil aromatique des vins.
FLAM bandeau reduit

Responsables Scientifiques : Carole Camarasa & Jean-Roch Mouret

Nos recherches portent donc sur l’étude des spécificités phénotypiques des différentes espèces de levures œnologiques et sur la compréhension de leur métabolisme ainsi que sur le développement de modes de contrôle de la fermentation innovants : gestion de la température, nutrition des levures, inoculation séquentielle de différentes espèces, contrôle prédictif basé sur la modélisation des principaux mécanismes…

Deux thématiques de recherche complémentaires…

  • Spécificités phénotypiques et fonctionnement du métabolisme des levures œnologiques

Un volet important de nos travaux est focalisé sur la compréhension du métabolisme et de sa régulation chez la levure Saccharomyces cerevisiae, qui est l’acteur microbien majeur de la fermentation œnologique. Il s’agit d’une part de déterminer l’origine métabolique des arômes fermentaires majeurs (alcools, esters) et de molécules volatiles plus atypiques et d’autre part, d’analyser l’incidence de paramètres environnementaux sur l’orientation des métabolismes carboné, azoté et des arômes.

Nos recherches s’intéressent également aux levures œnologiques non-Saccharomyces, qui, de par leurs propriétés phénotypiques particulières, peuvent contribuer à la qualité des vins. L’objectif est d’explorer la diversité phénotypique de ces espèces, en terme de production de métabolites, d’enzymes hydrolytiques mais aussi de besoins nutritifs, afin de mieux exploiter leurs potentialités dans le contexte de la fermentation œnologique.  

  • Contrôle du procédé de fermentation œnologique pour moduler le profil aromatique des vins

Notre objectif est de proposer des nouvelles stratégies de conduite de la fermentation œnologique visant à améliorer la qualité des vins, en intégrant les contraintes liées à l’environnement qui modulent la dynamique fermentaire mais aussi le métabolisme des levures. Dans ce contexte, l’incidence de macromolécules de la matière première (polyphénols, bourbes…) ou de paramètres technologiques sur la cinétique fermentaire ou de formation de molécules cibles est analysée.

L’ensemble de nos connaissances sont ensuite utilisées pour construire un modèle de la cinétique fermentaire et de la production d’arômes, avec pour objectif une gestion prédictive et optimisée du procédé et une modulation de la composition des vins.

… s’appuyant sur un développement d’outils et de méthodologies

  • Outils de fermentation* :
    robot
    • Fermentations à différentes échelles de 10 mL à 100 L, avec suivi en ligne de l’activité fermentaire
    • Fermenteurs équipés d’un système de suivi en ligne de production de molécules volatiles par chromatographie gazeuse
    • Fermenteur continu multi-étagé
    • Système d’information ALFIS : accès à distance et base de données

* : Les dispositifs à l’échelle pilote sont situés à l’Unité Expérimentale de Pech Rouge

  • Développement de méthodes d’analyses fines pour la quantification de molécules à l’état de trace
  • Analyse quantitative du métabolisme et de sa régulation
    hplc
    • Profil d’expression génique
    • Traçage isotopique 13C, 15N
  • Modélisation prédictive basée sur la combinaison de modèles phénoménologiques, stœchiométriques et physico-chimiques.

Contacts:

Carole Camarasa

Chargée de Recherches INRA

Tél : 04 99 61 23 36

Courriel : carole.camarasa@inra.fr

Photo_Carole_Camarasa

Jean-Roch Mouret

Chargé de Recherches INRA

Tél : 04 99 61 22 74

Courriel : jean-roch.mouret@inra.fr

Jean-Roch Mouret

Personnels :

Chercheurs, Enseignants-Chercheurs et Ingénieurs :

  • Audrey Bloem
  • Carole Camarasa (Resp. d’équipe)
  • Erick Casalta
  • Vincent Farines
  • Jean-Roch Mouret (Resp. d’équipe)
  • Valérie Nolleau
  • Jean-Marie Sablayrolles

Assistants-Ingénieurs et Techniciens :

  • Pascale Brial
  • Faiza Macna
  • Marc Perez
  • Christian Picou

Doctorants :

  • Guillaume Bergler
  • Thomas Ochando
  • Pauline Seguinot

Post doctorants :

  • Camille Duc
  • Stéphanie Rollero

CDD :

  • Adeline Andre

Publications :

2018

Aceves C, Athes V, Buche P, Della Valle G, Farines V, Fonseca F, Guillard V, Kansou K, Kristiawan M, Monclus V, Mouret JR, Ndiaye A, Neveu P, Passot S, Penicaud C, Sablayrolles JM, Salmon JM, Thomopoulos R, Trelea IC. (2018). The virtual food system: Innovative models and experiential feedback in technologies for winemaking, the cereals chain, food packaging and eco-designed starter production. Innovative Food Science and Emerging Technologies 46: 54–64.

Aguera E, Sire Y, Mouret JR, Sablayrolles JM, Farines V. (2018). Comprehensive study of the evolution of the gas-liquid partitioning of acetaldehyde during wine alcoholic fermentation. J Agric Food Chem. doi: 10.1021/acs.jafc.8b01855.

Bloem A, Rollero S, Seguinot P, Crépin L, Perez M, Picou C, Camarasa C. (2018). Workflow based on the combination of isotopic tracer experiments to investigate microbial metabolism of multiple nutrient sources. J Vis Exp. 22;(131). doi: 10.3791/56393.

Brice C, Cubillos FA, Dequin S, Camarasa C, Martínez C. (2018). Adaptability of the Saccharomyces cerevisiae yeasts to wine fermentation conditions relies on their strong ability to consume nitrogen. PLoS One. 13(2):e0192383. doi: 10.1371/journal.pone.0192383.

Camarasa C, Chiron H, Daboussi F, Della Valle G, Dumas C, Farines V, Floury J, Gagnaire V, Gorret N, Leonil J, Mouret JR, O'Donohue MJ, Sablayrolles JM, Salmon JM, Saulnier L, Truan G. (2018). INRA's research in industrial biotechnology: for food, chemicals, materials and fuels. Review article. Innovative Food Science and Emerging Technologies 46: 140–152.

Eder M, Sanchez I, Brice C, Camarasa C, Legras JL, Dequin S. (2018). QTL mapping of volatile compound production in Saccharomyces cerevisiae during alcoholic fermentation. BMC Genomics 19(1):166. doi: 10.1186/s12864-018-4562-8.

Englezos V, Cocolin L, Rantsiou K, Ortiz-Julien A, Bloem A, Dequin S, Camarasa C. (2018). Specific phenotypic traits of Starmerella bacillaris regarding nitrogen source consumption and central carbon metabolites production during wine fermentation. Appl. Environ. Microbiol. doi:10.1128/AEM.00797-18.

Legras J-L, Galeote V, Bigey F, Camarasa C, Marsit S, Nidelet T, Sanchez I, Couloux A, Guy J, Franco-Duarte R, Marina MH, Gabaldon T, Schuller D, Sampaio JP, Dequin S. (2018). Adaptation of S. cerevisiae to fermented food environments reveals remarkable genome plasticity and the footprints of domestication. Mol Biol Evol. doi: 10.1093/molbev/msy066.

Ochando T, Mouret JR, Humbert-Goffard A, Sablayrolles JM, Farines V. (2018). Vicinal diketones and their precursors in wine alcoholic fermentation: Quantification and dynamics of production. Food Res Int. 103:192-199. doi: 10.1016/j.foodres.2017.10.040.

Rollero S, Bloem A, Ortiz-Julien A, Camarasa C, Divol B. (2018). Altered fermentation performances, growth, and metabolic footprints reveal competition for nutrients between yeast species inoculated in synthetic grape juice-like medium. Front Microbiol. 9:196. doi: 10.3389/fmicb.2018.00196.

Rollero S, Bloem A, Ortiz-Julien A, Camarasa C, Divol B. (2018). Fermentation performances and aroma production of non-conventional wine yeasts are influenced by nitrogen preferences. FEMS Yeast Res. doi: 10.1093/femsyr/foy055.

Seguinot P, Rollero S, Sanchez I, Sablayrolles JM, Ortiz-Julien A, Camarasa C, Mouret JR. (2018). Impact of the timing and the nature of nitrogen additions on the production kinetics of fermentative aromas by Saccharomyces cerevisiae during winemaking fermentation in synthetic media. Food Microbiology 76: 29e39. doi.org/10.1016/j.fm.2018.04.005.

2017

Crépin L, Truong NM, Bloem A, Sanchez I, Dequin S, Camarasa C. (2017). Management of multiple nitrogen sources during wine fermentation by Saccharomyces cerevisiae. Appl Environ Microbiol. 83(5). pii: e02617-16. doi: 10.1128/AEM.02617-16.

Dequin S, Escudier JL, Bely M, Noble J, Albertyn W,  Masneuf-Pomarède I, Marullo P, Salmon JM, Sablayrolles JM. (2017). How to adapt winemaking practices to modified grape composition under climate change conditions? OenoOne, 51:205-214.

Mendes I, Sanchez I, Franco-Duarte R, Camarasa C, Schuller D, Dequin S, Sousa MJ. (2017). Integrating transcriptomics and metabolomics for the analysis of the aroma profiles of Saccharomyces cerevisiae strains from diverse origins. BMC Genomics 18(1):455. doi: 10.1186/s12864-017-3816-1.

Ochando T, Mouret JR, Humbert-Goffard A, Sablayrolles JM, Farines V. (2017). Impact of initial lipid content and oxygen supply on alcoholic fermentation in champagne-like musts. Food Res Int. 98:87-94. doi: 10.1016/j.foodres.2016.11.010.

Rollero S, Mouret JR, Bloem A, Sanchez I, Ortiz-Julien A, Sablayrolles JM, Dequin S, Camarasa C. (2017). Quantitative 13 C-isotope labelling-based analysis to elucidate the influence of environmental parameters on the production of fermentative aromas during wine fermentation. Microb Biotechnol. 10(6):1649-1662. doi: 10.1111/1751-7915.12749.