En s’appuyant sur un dispositif expérimental au champ précis et robuste de l’UEPR (unité expérimentale INRAe de Pech-Rouge), dédié aux variétés résistantes, nous proposons de caractériser les effets de la sécheresse sur l’accumulation des précurseurs de thiols, sur une gamme de variétés résistantes au mildiou et à l’oïdium et aux métabolismes contrastés (raisins aromatiques ou non aromatiques, teneurs en sucre normale ou réduite, i.e. VDQA).
Lancement : 2022
Porteur du projet : Institut Agro 2 Place Pierre Viala – 34060 Montpellier Cedex 02
Correspondant technique : TORREGROSA Laurent / ROLAND Aurélie
Le déploiement de nouvelles variétés résistantes aux maladies fongiques est un enjeu majeur pour la viticulture française. Un premier groupe de variétés INRAe est en cours de déploiement (ResDur1) et d’autres génotypes sont en cours de sélection, notamment pour limiter la concentration en sucres à maturité (Ojeda et al. 2017). Les expérimentations sur les performances agronomiques et la qualité des vins de ces variétés, dites VDQA (Vins De Qualité à teneur modérées en Alcool) sont encourageantes. Mais, les effets de la contrainte hydrique sur l’accumulation des composés aromatiques sont encore mal connus, alors que la sécheresse sera une limitation majeure imposée par le changement climatique. Les précurseurs de thiols sont à l’origine d’arômes variétaux tels que le 3-mercaptohexan-1- ol (3MH) ou la 4-méthyl-4-mercaptopentan-2-one (4MMP). Ces composés s’accumulent dans les feuilles et dans les raisins mais les teneurs retrouvées dans les feuilles sont particulièrement élevées au regard de celles contenues dans les baies (Kobayashi et al., 2010 ; Roland et al., 2010a). Un premier travail a décrit la composition en précurseurs glutathionylés et cystéinylés du 3MH (Nicolini et al., 2020) dans les raisins de 64 variétés résistantes. On sait que le Floréal, comme les variétés classiques, réagit favorablement aux pulvérisations foliaires d’azote en augmentant les teneurs en précurseurs aromatiques dans le raisin (Dournes et al., 2020). Mais, les premiers résultats sur l’effet de la sécheresse sur l’accumulation de précurseurs de thiols obtenus sur variétés non-résistantes ont donné des résultats contradictoires (Peyrot des Gachons et al., 2005 ; Cataldo et al., 2019), non exploitables pour raisonner la conduite des nouvelles variétés résistantes en cours de déploiement ou de sélection. En s’appuyant sur un dispositif expérimental au champ précis et robuste de l’UEPR (unité expérimentale INRAe de Pech-Rouge), dédié aux variétés résistantes, nous proposons de caractériser les effets de la sécheresse sur l’accumulation des précurseurs de thiols, sur une gamme de variétés résistantes au mildiou et à l’oïdium et aux métabolismes contrastés (raisins aromatiques ou non aromatiques, teneurs en sucre normale ou réduite, i.e. VDQA). Remarque : Ces expériences feront partie d’une thèse de doctorat (Luciana Wilhelm) démarrée au 1/1/2021 dans le cadre du projet Resist’EAU. La thèse, encadrée par H. Ojeda (UEPR), A. Pellegrino (UMR LEPSE), L. Torregrosa (UEPR et UMR LEPSE) a pour objectif de caractériser la réponse éco-physiologique d’un panel de nouvelles variétés résistantes vis-à-vis de la sécheresse. Le programme de la thèse est initialement centré sur les mécanismes d’acclimatation physiologique, notamment la gestion de l’assimilation du carbone et son allocation dans les organes végétatifs et reproducteurs. Les propriétés productives sous contraintes hydriques de ces variétés seront analysées : composantes du rendement, composition des baies en métabolites primaires (sucres, acides organiques) et secondaires (anthocyanes) et cations majeurs. L’obtention du financement permettra de rajouter un volet sur les composés aromatiques en faisant effet levier avec le dispositif Resist’EAU.
1) répondre à une question scientifique (caractérisation du potentiel aromatique de type thiols de variétés résistantes et réponses au déficit hydrique)
2) produire des connaissances pour mieux choisir ces variétés et/ou adapter leur parcours hydrique. Livrables Transférables (méthodes d’anal., OAD, …) Méthodes à intégrer dans les programmes de sélection de variétés résistantes aux maladies et plus tolérantes à la sécheresse. Connaissances pour le pilotage des parcours hydriques à appliquer aux nouvelles variétés. Appliqués (articles techniques, plaquettes, …) Articles/communications de vulgarisation sur : i) L’aide au choix variétal lors de déploiement ii) La maîtrise du potentiel aromatique de type thiol par le pilotage de l’irrigation. Revues ciblées : Revue des Oenologues, ou Revue Française d’Oenologie ou équivalents. Fondamentaux (articles scientifiques, thèse, rapport …) Une publication scientifique sur l’effet de la limitation du flux de carbone vers le raisin sur l’accumulation des précurseurs de thiols (revue ciblée : Food Chem) Un chapitre de thèse sur le sujet (doctorante : Luciana Wilhelm) Une communication orale dans un congrès scientifique (ClimWine Bordeaux, GiESCO Ithaca).
Les expérimentations proposées seront réalisées dans le cadre d’une collaboration entre l’UEPR (unité expérimentale INRAe de Pech-Rouge, Gruissan), où seront réalisées les expérimentations biologiques et l’UMR SPO, où seront réalisées les analyses chimiques (en vert les équipes et structures associées au projet). L'Unité Expérimentale de Pech Rouge (UEPR) est la seule structure d’expérimentation et de transfert INRAE à vocation de recherche intégrée en viticulture-œnologie. L’UEPR regroupe 25 permanents en 3 équipes de recherches : Viticulture / Qualité Raisin (VQR), Technologies Innovantes / Œnologie (TIO) et Service Technique de Caractérisation des Produits (STCP). L’UMR SPO regroupe 56 permanents (INRAE, Institut Agro – Montpellier SupAgro, Université Montpellier) et 50 non permanents, en 3 équipes de recherches : 1. Adaptation, Diversité et Écologie des Levures (ADEL), 2. Biomolécules d'Intérêt en Œnologie (BIO), 3. Fermentation, Levure, Arôme, Métabolisme (FLAM). Les structures collectives de l’UMR SPO permettent d’offrir des solutions techniques de pointe aux équipes de recherche : la plateforme Polyphénols, labellisée nationalement (RIO, IBiSA, CNOC) et des plateaux techniques de pointe pour l’analyses des composés volatils, le pilotage de la fermentation et l’analyse sensorielle, Remarque : La demande de subvention concerne les coûts de préparation des échantillons et de l'analyse des précurseurs de thiols dans les feuilles et les raisins pendant la période de maturation des raisins. Les autres coûts de fonctionnement et de personnels liés à l’expérimentation (gestion des plantes, de la contrainte hydrique, suivi phénologique, caractérisation écophysiologique, dosage des sucres, acides organiques et cations majeurs) étant pris en charge par le programme Resist’EAU. > Dispositif pour l’étude Resis’THIOLS Variétés Blanches : Floréal (variété aromatique), G5 (variété aromatique et à faible teneur en sucres à maturité = VDQA) et 3159B (variété à teneur en sucres normale = non VDQA). Variétés Rouges : Artaban (variété aromatique), 3176N (variété à teneur en sucres normale = non VDQA) et G14 (variété à faible teneur en sucres à maturité = VDQA) Parcours hydriques : contraintes faibles (�b > -0.3 MPa) à fortes (�b < -0.8 MPa) modulé plante à plante. Suivi du développement du raisin : pour déterminer l’Arrêt du Déchargement Phloémien = maturité physiologique (ADP) dans les raisins, mises en œuvre d’une méthode non destructives par imagerie des grappes. Caractérisation écophysiologique : pour chaque individu : potentiel de base, photosynthèse, transpiration, conductance stomatique et efficacité d’utilisation en eau. Composition en métabolites primaires et cations majoritaires : par HPLC (UEPR). Échantillonnage de raisins à des niveaux contrastés de stress hydrique (�b post véraison de - 0.4 à -1.2 MPa) (15 ceps en contrainte modérée, 15 ceps en contrainte forte), prélèvement de lots de 50 baies par cep à l’Arrêt du Déchargement Phloémien (ADP) = 180 échantillons. Échantillonnage de feuilles : sur les vignes de Floréal, de la véraison à l’ADP (durée 5 semaines), prélèvement de 1 feuille adulte par plante par semaine à des niveaux contrastés de stress hydrique = 150 échantillons
Analyse des précurseurs de thiols (330 échantillons) : L’ensemble des échantillons de feuilles et de raisins seront analysés par UPLC-MS/MS et dilution isotopique pour quantifier précisément les teneurs en précurseurs glutathionylés et cystéinylés du 3MH et de la 4MMP (4 cibles analytiques). Ces analyses seront réalisées par la doctorante du projet Resist’eau, sous la supervision du Dr. Aurélie Roland de l’UMR SPO (Roland et al., 2010b ; Bonnaffoux et al., 2017). Cette analyse repose sur le principe de dilution isotopique pour garantir la fiabilité des résultats. Bonnaffoux H., Roland A., Rémond E., Delpech S., Schneider R., Cavelier F., 2017. First identification and quantification of S-3-(hexan-1-ol)-γ-glutamyl-cysteine in grape must as a potential thiol precursor, using UPLC-MS/MS analysis and stable isotope dilution assay, Food Chemistry, 237, 877-86. doi: 10.1016/j.foodchem.2017.05.116. Poni, S., Cataldo, E., Salvi, L., Paoli, F., Sbraci, S., & Battista Mattii, G. (2019). Influence of water stress on grape quality and aroma precursors in Sauvignon Blanc grown in Bolgheri area (Tuscany). BIO Web of Conferences, 13. https://doi.org/10.1051/bioconf/20191303001. Dournes, G., Casalta, E., Samson, A., Aguera, E., Mouret, J.-R., Roland, A. (2020). Characterization of the thiol aromatic potential of a new resistant grape variety: Floreal. Proceeding of XIIIth International Terroir Congress. Adelaide (Australia). Kobayashi, H., Takase, H., Kaneko, K., Tanzawa, F., Takata, R., & Suzuki, S. (2010). Analysis of S-3-(hexan1-ol)-glutathione and S-3-(hexan-1-ol-L-cysteine in Vitis vinifera L. cv. Koshu for aromatic wines. American Journal of Enology and Viticulture, 61(2), 176-185. Nicolini G., Roman T., Flamini R., Tonidandel L., Gardiman M., Larcher R., 2020. 'Thiol precursors in Vitis mould-tolerant hybrid varieties', Journal of Science Food and Agriculture, 100: 3262-68. doi: 10.1002/jsfa.10344 Ojeda, H., Bigard, A., Escudier, J.L., Samson, A., Caillé, S., Romieu, C., Torregrosa, L. (2017) De la vigne au vin : des créations variétales adaptées au changement climatique et résistant aux maladies cryptogamiques : Approche viticole pour des vins de type VDQA. Revue des Oenologues 44, 22-27. Peyrot des Gachons, C. P., Leeuwen, C. V., Tominaga, T., Soyer, J.-P., Gaudillère, J.-P., & Dubourdieu, D. (2005). Influence of water and nitrogen deficits on fruit ripening and aroma potential ofVitis viniferaL cv Sauvignon blanc in field conditions. Journal of the Science of Food and Agriculture, 85(1), 73-85. https://doi.org/10.1002/jsfa.1919. Roland, A., Schneider, R., Razungles, A., & Cavelier, F. (2011a). Varietal Thiols in Wine: Discovery, Analysis and Applications. Chemical Reviews, 111, 7355-7679. https://doi.org/dx.doi.org/10.1021/cr100205b. Roland, A., Vialaret, J., Moniatte, M., Rigou, P., Razungles, A., & Schneider, R. (2010b). Validation of a nanoliquid chromatography-tandem mass spectrometry method for the identification and the accurate quantification by isotopic dilution of glutathionylated and cysteinylated precursors of 3- mercaptohexan-1-ol and 4-mercapto-4-methylpentan-2-one in white grape juices. Journal of Chromatography A, 1217(10), 1626-1635. https://doi.org/10.1016/j.chroma.2010.01.031.