Rôle de la voie GAD/GABA chez Saccharomyces cerevisiae en fermentation oenologique

par Benoît Bach

Thèse de doctorat en Biochimie et biologie moléculaire

Sous la direction de Sylvie Dequin.

Soutenue en 2007

à Montpellier 2 .


  • Résumé

    La voie de l’acide γ-aminobutyrique (GABA) est une alternative pour la conversion d’acide glutamique en acide succinique qui met en jeu une glutamate décarboxylase, une GABA amino-transférase et une succinate semi-aldéhyde deshydrogénase, codées respectivement chez S. Cerevisiae par GAD1, UGA1 et UGA2. L’analyse fonctionnelle de cette voie montre qu’elle ne contribue que de façon limitée au catabolisme de l’acide glutamique au cours de la fermentation œnologique. Par contre, le GABA exogène est efficacement converti en acide succinique par Uga2p et d'Uga1p, avec un rendement maximal de 0,7 mole/mole. Une partie du GABA est par ailleurs accumulée dans la cellule, très probablement dans la vacuole. Enfin, nous avons mis en évidence une voie alternative à Uga2p pour la dégradation du GABA, permettant sa réduction en acide γ-hydroxybutyrique (GHB), ensuite utilisé en tant que monomère pour la formation de polyhydroxybutyrates (PHB). L’impact du catabolisme du GABA sur le métabolisme de la levure a ensuite été étudié au niveau métabolique et transcriptomique. L’assimilation de GABA affecte l’expression de gènes impliqués dans des fonctions métaboliques (voie GABA, acides carboxyliques, composés azotés, stérols) et s’accompagne d’une réorientation des flux au niveau de l’acide pyruvique, cohérente avec les variations d’expression observées. Ces modifications, qui favorisent la voie TCA au détriment de la voie acide acétique/éthanol, traduisent la réponse métabolique de la levure à une demande accrue en d’acide 2-cétoglutarique pour la transamination du GABA d’une part, et d’autre part, aux variations de la disponibilité en cofacteurs rédox liées à l’activité de la déshydrogénase Uga2p. En plus d’apporter un nouvel éclairage sur le fonctionnement de cette voie métabolique et son rôle physiologique, ce travail révèle que le GABA, acide aminé présent dans le moût de raisin, peut être à l’origine d’une part importante de l’acide succinique des vins

  • Titre traduit

    Role of the GAD/GABA pathway in Saccharomyces cerevisiae during wine fermentation


  • Résumé

    The γ-aminobutyrate (GABA) shunt is an alternative route for the conversion of glutamate into succinate, which involves a glutamate decarboxylase, a GABA amino-transferase and a succinate semi-aldehyde dehydrogenase, encoded in S. Cerevisiae by GAD1, UGA1 and UGA2 respectively. A functional analysis of this pathway showed that glutamate is metabolised through this pathway at a very low rate. On the other hand, exogenous GABA is efficiently converted into succinate via Uga2p and Uga1p, with a yield up to 0,7 mol/mol. A significant part of GABA is accumulated intracellularly, probably in the vacuolar compartment. In addition, we demonstrated the existence in yeast of an alternative pathway for GABA degradation, which involves its reduction in γ-hydroxybutyrate (GHB), this compound being used as a monomer for the formation of polyhydroxybutyrates (PHB). The impact of GABA catabolism on yeast metabolism was then investigated at the metabolic and transcriptomic levels. Genes differentially expressed in the presence of GABA were mostly involved in metabolic functions (GABA pathway, carboxylic acids, nitrogen compounds, sterols). The assimilation of GABA resulted in fluxes redistribution at the pyruvate node, which was well correlated with the transcriptional changes. These modifications, which favour the TCA pathway at the expense of the ethanol/acetate route might reflect the metabolic response of yeast to a higher demand for α-ketoglutarate, used for GABA transamination and to the changes in the availability in redox cofactors due to the dehydrogenase activity of Uga2p. In addition of providing new insights on the role of the GABA pathway in yeast, this work also highlights the role of GABA, which is found in grape must, as a significant source of succinic acid in wine

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  • Détails : 1 vol. (223 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p. 185-203. Annexes

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