Exploration  du phénomène d'heterosis chez deux espèces de levure d'oenologie : Saccharomyces cerevisiae et S. uvarum

Résumé

Malgré son potentiel, l’hétérosis a rarement été étudié, et encore moins exploité, chez les levures, espèces d’intérêt biotechnologique majeur. Ce travail avait pour objectif d’explorer ce phénomène chez deux espèces de levure, Saccharomyces cerevisiae et S. uvarum, dans des conditions proches de celles de l’œnologie. Pour la première fois des hybrides interspécifiques ont été inclus dans un dispositif diallèle complet. Un autre aspect original de ce travail résidait dans l’approche intégrative choisie, qui combinait l’étude de phénotypes aux niveaux métabolique, cellulaire et populationnel. Un panel de 66 souches (55 hybrides et leurs 11 parents) a été analysé pour 35 caractères à deux températures et avec trois réplicats, soit au total 396 fermentations alcooliques. Ces données nombreuses et complexes nous ont conduits non seulement à utiliser, mais aussi à développer divers outils statistiques et de modélisation originaux pour l’interprétation des données. Après avoir vérifié que les interactions nucléo-cytoplasmiques n’influençaient pas la variation des caractères étudiés, nous avons tout d’abord montré que les sources de variation (effet souche, effet température et interactions souche*température) différaient selon les types de caractères. Nous avons ensuite comparé globalement les trois groupes d’hybrides : intraspécifiques S. cerevisiae*S. cerevisiae, intraspécifiques S. uvarum*S. uvarum et interspécifiques S. cerevisiae*S. uvarum, et avons observé que l’hybridation interspécifique pouvait engendrer des phénotypes présentant de meilleures aptitudes œnologiques et une homéostasie supérieure à celle des hybrides intraspécifiques. Ce dernier résultat pourrait expliquer que l’hybridation interspécifique soit si fréquente chez les levures naturelles et domestiquées.

mots clés

Titre traduit

Exploitation of the heterosis phenomenon within two yeast species : Saccharomyces cerevisiae and Saccharomyces uvarum
Résumé

Despite its biotechnological interest, heterosis has not commonly been studied or exploited in the yeast genus. This work aimed to explore this phenomenon within two yeast species well adapted to oenological conditions, Saccharomyces cerevisiae and S. uvarum. Eleven parental strains and their 55 intra- and inter-specific hybrids were phenotyped under enological conditions, at two temperatures in three replicates. A total of 396 alcoholic fermentations were characterized in depth through 35 phenotypic traits with original statistical and modeling tools. We first showed that, depending on the types of trait - kinetics parameters, life-history traits, enological parameters and aromas -, the sources of variation (strain, temperature and strain*temperature effects) differed in a large extent. Then we compared globally three groups of hybrids and their parents at two growth temperatures: intraspecific hybrids S. cerevisiae*S. cerevisiae, intraspecific hybrids S. uvarum*S. uvarum and interspecific hybrids S. cerevisiae*S. uvarum. We found that hybridization could generate multi-trait phenotypes with improved oenological performances and better homeostasis with respect to temperature. These results could explain why interspecific hybridization is so common in natural and domesticated yeast, and open the way to applications for wine-making.