Fiche de révision : Diversité microbienne en œnologie

📋 Plan du Cours

1. Définition et rôle des microorganismes
2. Diversité et tolérance microbiennes
3. Levures et altérations œnologiques
4. Bactéries et champignons d’altération
5. Caractérisation et dynamique microbiennes
6. Gestion des fermentations
7. Complexité aromatique et climat
8. Bioprotection et durabilité
9. Perspectives de recherche

📖 1. Définition et rôle des microorganismes

🔑 Notions clés & Définitions

• Œnologie : dictionnaire Robert - Science dédiée à l’étude du vin et aux techniques de fabrication et de conservation des vins.

📝 Points essentiels

• Les microorganismes interviennent principalement dans la fermentation alcoolique et la fermentation malolactique au cours de la fabrication du vin.

📐 Formule - Lors de la fermentation alcoolique anaérobie, les levures Saccharomyces cerevisiae convertissent les sucres en éthanol et en dioxyde de carbone selon $C_6H_{12}O_6 \rightarrow 2CO_2 + 2C_2H_6O$.

• La fermentation malolactique met notamment en jeu les bactéries lactiques Oenococcus oeni.

💡 Astuce mémo

Sucres → éthanol/CO₂ → acide malique transformé

📖 2. Diversité et tolérance microbiennes

★ À maîtriser

📌 Les genres non fermentaires, comme Cryptococcus et Rhodotorula, résistent peu aux conditions œnologiques, tandis que les espèces résistantes tolèrent l’éthanol, l’absence d’oxygène, le manque de nutriments et le SO₂, comme Brettanomyces bruxellensis. - Renouf et al., 2006

• Saccharomyces cerevisiae et Oenococcus oeni sont tolérants à l’éthanol mais sensibles au SO₂.

Compléments

• Les genres moyennement fermentaires résistent au choc osmotique et à l’acidité du moût, mais peu à l’éthanol.

💡 Astuce mémo

S. cerevisiae tolère l’éthanol, B. bruxellensis résiste aussi au SO₂

📖 3. Levures et altérations œnologiques

★ À maîtriser

• Saccharomyces cerevisiae présente les caractéristiques suivantes:
  • Bonne capacité fermentaire
  • Vitesse de fermentation rapide
  • Haute tolérance au pH, aux sucres et à l’éthanol
  • Risque d’altération faible
  • Production d’arômes

📌 Les levures non-Saccharomyces ont une faible activité et vitesse fermentaires, une faible tolérance à l’éthanol, contribuent à la complexité aromatique et présentent un risque élevé d’altération.

Compléments

• Les levures non-Saccharomyces peuvent consommer 50 % des sucres.

• Les principaux facteurs favorisant les altérations sont:
  • Carence en azote
  • Forte turbidité
  • Température élevée
  • pH faible
  • SO₂ insuffisant
  • Présence d’air
  • Sucres résiduels

💡 Astuce mémo

S. cerevisiae sécurise la fermentation, les levures non-Saccharomyces complexifient mais altèrent davantage

📖 4. Bactéries et champignons d’altération

📝 Points essentiels

• Les bactéries lactiques comprennent Oenococcus oeni et Lactobacillus plantarum pour la fermentation malolactique, ainsi que des lactobacilles, des bactéries hétérofermentaires et des pédiocoques responsables de diverses altérations.

• Les bactéries acétiques sont des microorganismes strictement responsables d’altérations et provoquent la piqûre acétique par production d’acide acétique et d’acétate d’éthyle.

• Dans le métabolisme de l’éthanol par les bactéries acétiques, l’éthanol est transformé en acétaldéhyde puis en acide acétique.

• La piqûre acétique correspond à une teneur en acide acétique de 0,5 à 0,8 g/l et à une teneur en acétate d’éthyle de 120 à 150 mg/l, avec une odeur de piqué et un caractère acescent.

💡 Astuce mémo

Éthanol → acétaldéhyde → acide acétique → piqûre acétique

📖 5. Caractérisation et dynamique microbiennes

★ À maîtriser

• Les principales méthodes de caractérisation sont:

  • Isolement sur boîte
  • PCR et metabarcoding
  • Spectrométrie de masse MALDI-TOF

• En metabarcoding, l’ADN total est extrait, un ou plusieurs marqueurs taxonomiques sont amplifiés, les amplicons sont séquencés puis analysés en bioinformatique pour identifier les organismes et leur abondance relative.

Compléments

• Les altérations fongiques des raisins peuvent produire de la géosmine, de l’octen-3-one, des goûts moisis terreux et des défauts de type GMT ou ACF.

• La diversité microbienne provient du vignoble ainsi que du matériel et de l’environnement du chai.

💡 Astuce mémo

Isolement → amplification → séquençage → bioinformatique

📖 6. Gestion des fermentations

📝 Points essentiels

• Les fermentations alcooliques spontanées impliquent un développement séquentiel des levures non-Saccharomyces aux premiers stades, sous 3 à 4 % d’alcool, puis de Saccharomyces en fin de fermentation, au-delà de 8 à 10 % d’alcool.

📌 La fermentation spontanée favorise la complexité aromatique mais peut provoquer des fermentations languissantes et des altérations microbiennes, tandis que la fermentation dirigée par levures sèches actives sécurise le procédé.

• La sélection des souches prend en compte:
  • Besoins nutritifs en azote et lipides
  • Résistance à l’éthanol
  • Résistance au stress osmotique
  • Résistance au pH
  • Absence de déviance sensorielle

📌 La co-inoculation ou l’inoculation séquentielle associe une levure non-Saccharomyces d’intérêt technologique à Saccharomyces cerevisiae, qui achève la consommation des sucres après 24 à 48 heures.

💡 Astuce mémo

Fermentation spontanée : flore indigène ; fermentation dirigée : souches sélectionnées

📖 7. Complexité aromatique et climat

★ À maîtriser

📌 Les arômes primaires proviennent du cépage et du terroir, tandis que les arômes secondaires proviennent du métabolisme fermentaire.

• Les principaux composés aromatiques fermentaires comprennent:
  • Alcools supérieurs
  • Esters d’acétates et éthyliques
  • Acides gras à moyenne chaîne
  • Composés soufrés

Compléments

• La libération de certains thiols variétaux peut résulter d’une hydrolyse séquentielle des précurseurs, avec une première étape par des arabinosidases, rhamnosidases, xylosidases ou apiosidases, puis une seconde étape par une β-glucosidase.

• Les levures peuvent contribuer à l’adaptation au changement climatique en favorisant la consommation préférentielle du fructose par Starmerella bacillaris et la production de lactate par Lachancea thermotolerans.

💡 Astuce mémo

Diversité métabolique → nouveaux arômes et adaptation au changement climatique

📖 8. Bioprotection et durabilité

★ À maîtriser

📌 La bioprotection par des levures non-Saccharomyces comme Metschnikowia pulcherrima consiste à coloniser fortement le milieu avant la fermentation alcoolique afin de réduire la flore d’altération et de constituer une alternative au SO₂.

• La fermentation alcoolique est un processus exothermique généralement conduit entre 12 et 20 °C, tandis que le débourbage à froid est réalisé à 10 °C.

Compléments

• La réduction des intrants chimiques répond à la demande sociétale et vise notamment à diminuer l’emploi d’antiseptiques, d’antioxydants et d’anti-oxydasiques.

📌 L’augmentation de la température des fermentations de jus blancs et rosés peut réduire le coût énergétique tout en maintenant la qualité aromatique grâce à l’adaptation du couple souche-nutrition.

💡 Astuce mémo

Colonisation maîtrisée → flore d’altération réduite → moins de SO₂ et d’énergie

📖 9. Perspectives de recherche

📝 Points essentiels

• Les perspectives portent sur les bases génétiques et métaboliques des propriétés spécifiques des levures non conventionnelles et sur leur capacité à produire des arômes moins conventionnels.

• La diversité microbienne en œnologie constitue une ressource pour améliorer la qualité et la complexité des vins tout en maîtrisant le procédé.

📊 Tableaux de synthèse

Principaux microorganismes œnologiques