Variations dans les réseaux de régulation chez une levure œnologique et impacts sur les propriétés fermentaires

par Christian Brion

Thèse de doctorat en Biotechnologie, microbiologie

Sous la direction de Bruno Blondin.

Le président du jury était Sylvie Dequin.

Le jury était composé de Gianni Liti, Pierre Nicolas.

Les rapporteurs étaient Jean-Marie Beckerich, Jean-Marie François.


  • Résumé

    Les souches Saccharomyces cerevisiae présentent une forte diversité phénotypique, notamment au niveau des propriétés fermentaires parmi les souches œnologiques. Les bases moléculaires de ces différences de comportements ainsi que les mécanismes d'adaptation à l'environnement œnologique sont encore mal connues. Les variations d'expression génique contribuent à cette diversité phénotypique, cependant les réseaux et les gènes concernés sont peu décrits. Afin d'aborder ces questions, nous avons développé une approche intégrée « génétique-génomique » qui combine la cartographie de QTL en fermentation alcoolique et les profils d'expression d'une population recombinée. La recherche de QTL d'expression nous a permis de détecter 1465 eQTL correspondant à des régulations locales ou distantes dont certaines regroupées en hotspots. Nous avons déterminé qu'une duplication d'un segment chromosomique est impliquée dans le contrôle de la cinétique de fermentation. Nos données ont révélé que les perturbations d'expression concernent de nombreux réseaux métaboliques. Nous avons caractérisé plus finement les sources de variations d'expression qui affectent les systèmes de détoxification, et avons montré que les modifications de régulation de plusieurs exporteurs membranaires sont liées à des mutations dans des facteurs de transcription. Nous avons également décrypté les variations contrôlant les gènes du métabolisme de la thiamine. Nous montrons qu'une altération du senseur Thi3p, conduit à privilégier l'expression des gènes de biosynthèse de la thiamine chez la souche œnologique aux dépens d'un gène de pyruvate décarboxylase. Ces travaux nous ont ainsi permis d'accéder à une partie des bases moléculaires responsables de la diversité et de l'adaptation des souches aux conditions œnologiques.

  • Titre traduit

    Variations in regulatory networks in wine yeast and impacts on fermentation properties


  • Résumé

    Saccharomyces cerevisiae strains have a high phenotypic diversity, particularly in terms of fermentation properties among wine strains. The molecular bases underlying these behavior differences and the mechanisms of adaptation to the wine environment are still poorly known. Changes in gene expressions contribute to this phenotypic diversity. However, the regulatory networks and the genes involved are badly described. To address these questions, we developed an integrated “genetics-genomics” approach that combines QTL mapping in alcoholic fermentation and expression analysis of a recombinant population. The search for expression QTL allowed us to detect 1465 eQTL corresponding to local or distant regulations, several of them being grouped into hotspots. We highlighted that a duplication of a chromosomal segment is involved in the control of the fermentation kinetics. Our data showed that the expression disturbances are involved in many metabolic networks. We characterized more precisely the sources of expression variations affecting the detoxification systems, and showed that the changes in regulation of several membrane exporters are linked to mutations in transcription factors. We have also deciphered the variations controlling genes of the thiamine metabolism. We showed that an alteration of the sensor Thi3p tends to favor the expression of genes for the thiamine biosynthesis in wine strain at the expense of a gene encoding a pyruvate decarboxylase. This work allowed us to access some of the molecular bases responsible of the diversity and the strains adaptation to oenological conditions.


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