Projet ANR-13-BSV6-0010 – InteGrape : Analyse intégrative des familles de gènes impliquées dans la biosynthèse des terpènes aromatiques chez la vigne
Programme : Blanc - SVSE 6 - Génomique, génétique, bioinformatique et biologie systémique (Blanc SVSE 6)
Année de financement : 2013
Coordinateur du projet : Monsieur Philippe Hugueney (UMR1131, Santé de la Vigne et Qualité du Vin, INRA Colmar)
Partenaires : Institut de Biologie Moléculaire des Plantes; Biométrie et Biologie Évolutive; Santé de la Vigne et Qualité du Vin
Montant : 400256.0 euros
Date de début : 2013
Durée : 42 mois
Résumé : Analyse intégrative des gènes de la vigne impliqués dans la biosynthèse des arômes des vins.Le génome de la vigne contient un grand nombre de gènes impliqués dans la synthèse des terpènes, composés qui jouent un rôle majeur dans les arômes des vins. Le but de projet est de comprendre l’impact de la diversité de ces gènes sur la richesse des arômes des raisins et des vins.
Impact de la diversité des gènes liés à la synthèse des terpènes chez la vigne sur le potentiel aromatique des vins. aromatique des vins.Les arômes synthétisés et accumulés dans les raisins ont une influence déterminante sur la qualité des vins. Le génome de la vigne possède de grandes familles de gènes terpène synthase (TPS) et cytochromes P450 (P450), impliqués dans la synthèse des terpènes, composés qui jouent un rôle majeur dans les arômes des vins. Le but de ce projet est de comprendre l’impact de la diversité de ces familles de gènes sur la richesse des arômes des vins, en combinant des approches de génomique comparative, fonctionnelle et évolutive. Cette approche intégrée permettra d’analyser les mécanismes évolutifs qui ont conduit à l’expansion de ces familles de gènes et d’évaluer les conséquences de cette expansion sur la production et la diversification des arômes de la baie de raisin et des vins. Les résultats de ces recherches trouveront des applications directes pour préserver les qualités aromatiques des cépages actuels dans un environnement changeant, et pour participer à la qualité irréprochable des nouvelles variétés de vigne en cours d'obtention.
Génomique comparative, fonctionnelle et évolutive pour comprendre la richesse des arômes des raisinsDifférentes approches complémentaires seront utilisées pour analyser l'impact de la diversité des gènes TPS et P450 sur les arômes des baies de raisin et des vins.- Les familles de gènes TPS et P450 seront analysées en détail dans le génome de référence de la vigne, et comparées dans une sélection de variétés de vigne et chez Vitis sylvestris, l'ancêtre sauvage de la vigne cultivée.- Les composés aromatiques des baies de raisin et des vins seront analysés par chromatographie gazeuse et chromatographie liquide couplées à la spectrométrie de masse à haute résolution.- Les gènes TPS et P450 potentiellement impliqués dans la biosynthèse de composés aromatiques seront choisis en fonction de leurs profils d'expression. La fonction des gènes sélectionnés sera caractérisée en utilisant une combinaison d’approches in vitro et in planta.- L'évolution des familles de gènes TPS et P450 sera analysée afin d’identifier les mécanismes qui ont conduit à leur amplification. La comparaison des familles de gènes TPS et P450 chez Vitis sylvestris et chez la vigne cultivée permettra de déterminer si la domestication s’est accompagnée d’une évolution dirigée du métabolisme des arômes.
Résumé de la soumission : Le  métabolisme secondaire de la vigne (Vitis vinifera) donne naissance à une exceptionnelle diversité de composés aromatiques qui contribuent grandement à la complexité des arômes des vins. L’analyse du génome de la vigne a montré une remarquable expansion de plusieurs familles de gènes liés au métabolisme secondaire, comparativement à d'autres plantes. Un exemple frappant de cette expansion est illustré par la famille des gènes codant pour les terpène synthases (TPS), responsables de la synthèse de molécules majeures des arômes du vin. En effet, la vigne possède la plus vaste famille de TPS de toutes les espèces végétales dont le génome a été séquencé. Fait intéressant, l'expansion de la famille des TPS de la vigne a été accompagnée par un essor parallèle de certaines sous-familles de cytochromes P450, en particulier celles dont l’implication dans l'oxydation des terpènes a récemment été montrée. Profitant de la disponibilité des séquences des génomes de plusieurs Vitis sauvages et cultivés, le projet InteGrape propose de combiner des approches de génomique comparative, de génétique, de génomique évolutive et fonctionnelle pour étudier conjointement les familles de gènes TPS et P450 chez la vigne. Cette approche intégrée permettra  d’analyser les mécanismes évolutifs qui ont conduit à l’expansion de ces familles, d’évaluer les conséquences de cette expansion sur la production et la diversification des arômes de la baie de raisin et d’étudier l'impact potentiel de la domestication de la vigne sur l'évolution des gènes lié au métabolisme des arômes.
Résultats : Les résultats obtenus seront rendus publics dès que les articles correspondants auront été publiés
Perspectives : Ces travaux permettront d’apporter des éléments de réponses aux questions suivantes :
- Qui sont les principaux gènes de la vigne qui modulent les qualités aromatiques des raisins et des vins ?
- Quels mécanismes évolutifs ont conduit à l'expansion des familles de gènes TPS et P450 dans le génome de la vigne?
- Quel est l'impact de l'expansion des familles de gènes TPS et P450 sur la production et la diversification des arômes de baies de raisin?
- La domestication de la vigne a t-elle impacté l’évolution du métabolisme des arômes?
Les résultats de ces recherches trouveront des applications directes pour préserver les qualités aromatiques des cépages actuels dans un environnement changeant, et pour participer à la qualité irréprochable des nouvelles variétés de vigne en cours d'obtention.
Publications et brevets : Les résultats obtenus seront rendus publics dès que les articles correspondants auront été publiés