Exploration du potentiel biotechnologique des levures endémiques et indigènes de la Réunion et de Madagascar à produire des molécules d'arômes

par Éric Grondin

Thèse de doctorat en Agroalimentaire et biotechnologie

Sous la direction de Thomas Petit et de Jean-Marie François.

Le président du jury était Laurent Dufossé.

Le jury était composé de Thomas Petit, Jean-Marie François, Laurent Dufossé, Sylvie Dequin, Pascal Bonnarme, Alain Shum Cheong Sing.

Les rapporteurs étaient Sylvie Dequin, Pascal Bonnarme.


  • Résumé

    Depuis quelques décennies, la communauté scientifique s'intéresse de plus en plus à la recherche de nouvelles levures pour de nouvelles applications dans le domaine des biotechnologies blanches. De l'étude de la biodiversité à l'étude des propriétés métaboliques, les recherches visant à sélectionner de nouvelles levures avec des propriétés intéressantes pour l'industrie se sont intensifiées. Localisées dans le Sud-Ouest de l'océan Indien, les îles de La Réunion et de Madagascar sont aujourd'hui considérées comme des Hot Spot de la biodiversité. La grande diversité de plantes et de fruits tropicaux fournis des habitats naturels pour la propagation de nombreux microorganismes tels que les levures. A l'instar de ce qui se passe chez les plantes endémiques, nous avons formulé l'hypothèse que certains microorganismes ne peuvent être trouvés nulle part ailleurs que dans ces îles tropicales. 101 souches de levures réparties en 26 espèces différentes ont ainsi été isolées dans cette étude à partir de 13 fruits tropicaux récoltés aléatoirement dans les régions d'Antsirabe à Madagascar et de St-Paul à La Réunion. L'identification des espèces a été réalisée par analyse des séquences des domaines D1/D2 de la grande sous-unité des gènes de l'ARN ribosomique (ARNr). Les souches caractéristiques ont ensuite fait l'objet d’une analyse systématique par micro-extraction en phase solide couplée à une analyse chromatographique en phase gazeuse et couplé à un spectromètre de masse (ET-MEPS-CPG/SM) pour déterminer leurs capacités à produire des arômes. Parmi elles, deux souches isolées sur le fruit du poc-poc (Physalis peruviana) et sur le cacao (Theobroma cacao var. Criollo) semblent appartenir à de nouvelles espèces, probablement endémiques de la zone géographique étudiée. En effet, ces souches, EGPOC17 et EB23, présentent un faible pourcentage d'identité avec les séquences de l'ARNr des levures Rhodotorula mucilaginosa (97,1% d'identité) et Candida pararugosa (97,4% d'identité). 52 composés organiques volatiles (COVs) différents, classés en cinq grandes classes de molécules, les acides, les alcools, les aldéhydes, les cétones et les esters ont ainsi été identifiés. Une analyse statistique a ensuite été réalisée pour tenter de classer ces souches par catégories en fonction de leurs caractéristiques métaboliques. Avec une production de 32 molécules différentes sur les 52 identifiées, la levure Saprochaete suaveolens (anciennement connue sous le nom de Geotrichum fragrans) est de loin la souche produisant le plus grand nombre de composés d'arômes, en particulier d'esters et de composés insaturés. D'autres souches comme Candida quercitrusa, Debaryomyces nepalensis, Pichia kluyveri et Sporidiobolus pararoseus semblent également être intéressantes pour la production d'acides, d'alcools et de cétones. Parmi les COVs identifiés, des composés comme le 2 méthylbut-2-énoate d'éthyle (tiglate d'éthyle), le 2-méthylbut-2-énoate de 3 méthylbutyle (tiglate d'isoamyle), le 2-méthylbut-2-énoate de butyle (tiglate de butyle), 3-méthylbut-2-énoate d'éthyle, 2-méthylbut-2-énoate de 2-méthylpropyle et le but-2-énoate d'éthyle ont été retrouvés spécifiquement chez la levure Saprochaete suaveolens. La présence de ces molécules, très peu décrites chez les levures dans la littérature, suggère des relations taxonomiques de type «arôme-espèce» ou «arôme-genre » chez les levures.

  • Titre traduit

    No English title available


  • Résumé

    In recent years, there has been an increasing interest in identifying and characterizing the yeast ecosystems associated with diverse types of habitat because of the many potential desirable technological properties of these microorganisms, especially in food applications. In this study, a total of 101 yeast strains were isolated directly from the skins of tropical fruits collected in several locations in the South West Indian Ocean (in the regions of Anstirabe in Madagascar and Saint Paul in Reunion Island). Species identification was determined by sequence analysis of the D1/D2 domains of the large subunit (LSU) ribosomal RNA gene. The strains were classified into 26 different species and tested for their potential to produce aromatic flavouring compounds. Among the isolated strains, two species isolated from the skins of Cape gooseberry and Cocoa beans appeared to represent putative new yeast species. Strains EGPOC17 and EB23 showed LSU D1/D2 sequence homologies of only 97.1% and 97.4% with the yeasts Rhodotorula mucilaginosa and Candida pararugosa, respectively. In total, 52 Volatile Organic Compounds (VOCs) were detected by Head Space Solid Phase Micro Extraction coupled to Gas Chromatography and Mass Spectroscopy (HS-SPME-GC/MS) analysis and these were classified into five main groups, namely, acids, alcohols, aldehydes, ketones and esters. In order to classify and discriminate the yeast biodiversity, statistical analysis was performed which allowed the yeasts to be categorized according to their flavour production. With a production of 32 compounds among 52 VOCs, Saprochaete suaveolens (Geotrichum fragrans) seemed to be the best producer of flavour compounds, especially esters and unsaturated compounds. Other yeast species including Candida quercitrusa, Debaryomyces nepalensis, Pichia kluyveri and Sporidiobolus pararoseus also appeared of potential interest based on their abilities to produce acid, alcohol and carbonyl compounds. Among the VOCs detected, 6 uncommon compounds namely ethyl but-2-enoate, ethyl 2-methylbut-2-enoate (ethyl tiglate), ethyl 3-methylbut-2-enoate, 2-methylpropyl 2-methylbut-2-enoate, butyl 2-methylbut-2-enoate and 3 methylbutyl 2-methylbut-2-enoate were identified as possible yeast species specific flavour markers.

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  • Détails : 1 vol. (210 p.)
  • Annexes : Bibliographie p. 180-202

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