Les levures non-Saccharomyces réduisent les résidus de pesticides jusqu'à 53 % dans une étude sur la fermentation du vin

Une étude récente de l'Université de Montpellier a permis de mieux comprendre comment les levures de vin interagissent avec le cuivre et les pesticides pendant la fermentation, avec des implications importantes pour la qualité du vin et la sécurité de l'environnement. L'étude, publiée dans la revue OENO One, a porté sur 13 souches de levures de vin, dont la très répandue Saccharomyces cerevisiae et plusieurs espèces non-Saccharomyces telles que Metschnikowia, Starmerella et Torulaspora. L'équipe a cherché à comprendre comment ces levures réagissent au cuivre et à un mélange de 23 pesticides couramment utilisés dans les vignobles, et avec quelle efficacité elles peuvent éliminer ces substances du moût de raisin au cours des premières étapes de la fermentation.

L'étude a été motivée par les préoccupations actuelles concernant la présence de substances xénobiotiques (composés chimiques étrangers tels que les pesticides et les métaux lourds) dans le jus de raisin et le vin. Dans la viticulture conventionnelle, les pesticides de synthèse sont largement utilisés pour protéger les vignes contre les maladies et les parasites. Les vignobles biologiques, tout en évitant la plupart des produits chimiques de synthèse, ont souvent recours à des traitements à base de cuivre pour lutter contre les infections fongiques. Ces deux approches peuvent laisser des résidus dans les raisins récoltés, qui se retrouvent ensuite dans le moût et potentiellement dans les vins finis. Ces résidus ne sont pas seulement un problème de santé, ils peuvent aussi interférer avec le processus de fermentation lui-même.

Pour étudier ces questions, les chercheurs ont procédé à des fermentations contrôlées en utilisant du moût de raisin synthétique additionné de cuivre ou d'un mélange de pesticides à des concentrations reflétant celles que l'on trouve dans les conditions réelles des vignobles. Ils ont surveillé la croissance des levures, l'activité de fermentation (mesurée par la libération de CO2), la viabilité des cellules et les niveaux de cuivre et de pesticides restant dans le moût au fil du temps.

Les résultats ont montré que le cuivre, même à des concentrations typiques des vignobles biologiques (jusqu'à 7,5 mg/L), avait peu d'effet sur la croissance de la plupart des souches de levure ou sur les performances de fermentation. Seules quelques souches - une Saccharomyces cerevisiae et deux non-Saccharomyces - ont montré une viabilité réduite ou une fermentation plus lente lorsqu'elles étaient exposées au cuivre. Pour la plupart des levures, le cuivre a été efficacement éliminé du moût dans les 48 heures suivant la fermentation. Cette élimination est restée stable même après l'ajout d'éthanol pour simuler la fin de la fermentation, ce qui suggère qu'une fois séquestré par les cellules de levure, le cuivre n'est pas facilement relâché dans le vin.

En revanche, l'exposition aux pesticides a eu un effet beaucoup plus prononcé sur l'activité de la levure. Toutes les souches testées ont montré un certain degré de ralentissement de la fermentation en présence de pesticides, les levures non-Saccharomyces étant particulièrement sensibles. Le taux maximal de production de CO2 a chuté de manière significative pour de nombreuses souches, ce qui indique que les pesticides peuvent directement inhiber le métabolisme des levures ou réduire la viabilité des cellules. Cependant, malgré cette inhibition, la plupart des levures ont conservé une viabilité élevée (plus de 90 %) après 70 heures de fermentation.

En ce qui concerne la détoxification, c'est-à-dire la capacité des levures à éliminer ces substances du moût, les résultats sont mitigés. La plupart des souches pouvaient éliminer efficacement le cuivre, indépendamment de leur espèce ou de leur taux de croissance global ; cette capacité semblait dépendre fortement de la souche plutôt que de l'espèce. On pense que le mécanisme implique la fixation des ions de cuivre à l'intérieur des cellules ou sur les parois cellulaires par l'intermédiaire de protéines telles que les métallothionéines ou d'autres composants cellulaires.

La détoxification des pesticides était moins efficace et plus variable selon les souches et les types de pesticides. Alors que toutes les levures ont réduit dans une certaine mesure les niveaux totaux de pesticides dans le moût (avec des concentrations résiduelles allant de 47 % à 76 % des niveaux initiaux après 70 heures), les levures autres que Saccharomyces cerevisiae ont généralement obtenu de meilleurs résultats à cet égard. Certains pesticides ont été facilement éliminés par toutes les souches (comme le cyazofamid et le zoxamide), tandis que d'autres (comme le folpel) ont entièrement résisté à la détoxification. L'efficacité n'est pas corrélée à la taille de la population de levures ou à l'activité globale de fermentation, mais semble liée aux propriétés spécifiques de chaque souche.

L'étude a également montré que l'exposition aux pesticides modifiait le métabolisme des levures de manière subtile. Les souches sensibles ont augmenté leur production de glycérol - un composé impliqué dans l'osmorégulation - et d'acétate, qui est important pour la biosynthèse des lipides et l'intégrité des membranes. Ces changements peuvent refléter une réponse adaptative au stress causé par des xénobiotiques perturbant les membranes.

Ces résultats ont des implications pratiques pour les viticulteurs et les producteurs biologiques qui cherchent à minimiser les résidus chimiques dans leurs produits. En sélectionnant soigneusement des souches de levure dotées de fortes capacités de détoxification, en particulier parmi les espèces non-Saccharomyces, il pourrait être possible de réduire les niveaux de cuivre et de pesticides dans le moût de raisin avant la mise en bouteille. Cela pourrait améliorer la qualité du vin tout en répondant aux préoccupations des consommateurs concernant les contaminants chimiques.

Les chercheurs soulignent que des travaux supplémentaires sont nécessaires pour comprendre pleinement les mécanismes génétiques et physiologiques à l'origine de ces processus de détoxification. D'autres études devront également examiner si des résultats similaires sont observés dans le jus de raisin naturel (qui contient des polyphénols et d'autres solides) plutôt que dans des milieux synthétiques, ainsi que la manière dont différentes combinaisons ou concentrations de pesticides affectent les performances de la levure.

L'étude met en évidence la résistance et la diversité des levures de vin face aux contaminants environnementaux introduits par l'agriculture moderne. Elle met également en évidence des solutions biologiques - utilisant des micro-organismes sélectionnés - pour relever des défis qui ont traditionnellement été gérés par des moyens chimiques ou physiques uniquement. Alors que l'intérêt pour les pratiques de vinification durable ne cesse de croître, ces résultats pourraient contribuer à orienter les stratégies futures pour des vins plus propres et des écosystèmes viticoles plus sains.