Biochimie et biologie structurale appliquées à l’oenologie : étude des protéines de raisin Thaumatin-like et Chitinase

par Doriane Le Bourse

Thèse de doctorat en Biochimie et biologie structurale

Sous la direction de Philippe Jeandet.

Soutenue le 09-12-2011

à Reims , dans le cadre de Ecole doctorale Sciences, technologies, santé (Reims, Marne) .


  • Résumé

    Les protéines de raisin thaumatin-like et chitinase sont d’un intérêt majeur, tant pour la recherche viticole de par leur implication dans les mécanismes de défense de la vigne, que pour la recherche en oenologie en raison de leur présence en quantité majoritaire dans le pool protéique d’un jus de raisin. La mise au point d’un protocole de quantification par chromatographie liquide et dosage immuno-enzymatique utilisant des gammes de protéines purifiées à partir de jus de raisin a permis de caractériser la diminution de la concentration de ces deux protéines au cours du procédé de vinification. Les propriétés tensioactives des deux protéines thaumatin-like et chitinase purifiées ont été évaluées, révélant que ni l’une ni l’autre ne pouvait à elle seule expliquer la formation et la stabilisation des bulles et de la mousse d’un Champagne. Une étude structurale de la protéine thaumatin-like VVTL1 a ensuite été menée dans l’optique de mieux comprendre les mécanismes chimiques, biologiques et physiques dans lesquels elle peut être impliquée. Une structure de VVTL1 a été modélisée par homologie et l’analyse de ses modes normaux a permis de révéler un mécanisme de type mâchoire autour d’une cavité acide, site potentiel de l’activité enzymatique de la protéine. Un feuillet beta en épingle à cheveux isolé dans la structure s’est révélé être très conservé et absolument spécifique à la superfamille des protéines thaumatin-like, ouvrant peut-être la voie vers l’élucidation complète du rôle biologique de ces protéines. Dans une seconde approche, la détermination de la structure d’un peptide sélectionné dans la séquence de VVTL1 par modélisation sous contraintes RMN a posé les bases d’une étude modèle de l’adsorption des protéines à la surface de la bentonite, argile utilisée pour la clarification des vins.

  • Titre traduit

    Biochemistry and structural biology for oenology : study of thaumatin-like and chitinase grape proteins


  • Résumé

    Grape proteins thaumatin-like and chitinase are of major interest, as much by the vine defense mechanisms they are involved in as by their dominance over the grape juice protein pool. Liquid chromatography and immunoassays allowed both proteins to be quantified in grape juice and Champagne, showing that their concentration decreases through winemaking. The involvement of these proteins in gas/liquid interfaces was also studied on the purified fractions from grape juice previously made for quantification standards. Results clearly indicated that neither thaumatin-like nor chitinase could alone explain bubble formation and foam stabilization in Champagne. A first study of the three-dimensional structure of the main thaumatin-like protein VVTL1 using homology molecular modeling was then achieved and normal modes analysis was performed on the VVTL1 model. It revealed a jaw-like mechanism opening and closing an acidic cleft assessed to be the enzymatic binding site. An isolated beta hairpin turned out to be highly conserved and specific to the thaumatin-like superfamilly. This domain could provide a first clue to unravel the mystery of the protein biological activity in the field of plant-pathogen interactions. A second approach was set up for the structure determination of a VVTL1 peptide using molecular modeling under NMR restraints. It could lead to a model study of protein adsorption on bentonite, a clay used for wine clarification.


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