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Plateau de chimie analytique - site Inra de Colmar. © Inra, P. Hugueney

Plateau de chimie analytique

Sommaire
Mis à jour le 06/01/2016
Publié le 16/12/2015

Le centre Inra de Colmar possède une expertise reconnue en chimie analytique et dispose d'équipements très performants dédiés à l’analyse et à la caractérisation des métabolites secondaires de la vigne. Les projets de recherche actuels se focalisent sur deux types de métabolites : les arômes des raisins et des vins et les métabolites de défense de la vigne.

Fig.1 Chromatographe en phase gazeuse Agilent 6890N équipé d’un spectromètre de masse MSD 5975B et d'un automate Gerstel "Multi Purpose Sampler". © Inra, E. Duchêne
Fig.1 Chromatographe en phase gazeuse Agilent 6890N équipé d’un spectromètre de masse MSD 5975B et d'un automate Gerstel "Multi Purpose Sampler" © Inra, E. Duchêne
Fig.2 Chaîne de chromatographie liquide UHPLC Dionex Ultimate 3000 couplée à un spectromètre de masse à haute résolution Thermo Exactive.. © Inra, E. Duchêne
Fig.2 Chaîne de chromatographie liquide UHPLC Dionex Ultimate 3000 couplée à un spectromètre de masse à haute résolution Thermo Exactive. © Inra, E. Duchêne
Pour l’analyse des métabolites volatiles (les arômes, en particulier), le plateau dispose de 3 appareils de chromatographie en phase gazeuse, dont l’un est couplé à un spectromètre de masse. Ce dernier est équipé d’un automate injecteur/échantillonneur Gerstel « Multi Purpose Sampler » (MPS) permettant la mise en œuvre entièrement automatisée de la technique de micro-extraction sur phase solide (SPME) (Fig.1). Les métabolites non volatiles sont analysés grâce à une chaîne de chromatographie liquide UHPLC (Ultra High Performance Liquid Chromatography) Dionex Ultimate 3000 RSLC couplée à un spectromètre de masse à haute résolution Thermo Exactive (Fig.2). Ce spectromètre basé sur la technologie Orbitrap permet d'obtenir une très grande précision de masse. Il peut être équipé, au choix, d'une source d’ionisation par electrospray (ESI) ou bien d'une source d’ionisation chimique à pression atmosphérique (APCI). Cet équipement est utilisé principalement pour le profilage métabolique à grande échelle et les analyses métabolomiques non ciblées, mais également pour l'analyse des produits de réactions enzymatiques et la résolution de la structure de molécules inconnues. Grâce à ces équipements, les travaux récents de l’UMR 1131 (Santé de la Vigne et Qualité du Vin-Inra/Université de Strasbourg) ont permis des avancées significatives dans la connaissance des arômes des raisins et du métabolisme de défense de la vigne. 

Fig.3 Découverte d'une nouvelle voie de biosynthèse du parfum des roses. © Science
Fig.3 Découverte d'une nouvelle voie de biosynthèse du parfum des roses © Science

En particulier, les chercheurs ont caractérisé plusieurs gènes impliqués dans la synthèse des stilbènes, qui sont les principales molécules de défense de la vigne contre les agents pathogènes (Schmidlin et al., 2008; Parage et al., 2012; Duan et al., 2015). Parallèlement, l'étude du déterminisme de la formation des arômes typiques des vins de muscat et gewurztraminer a abouti à la découverte d’une nouvelle stratégie de stimulation de la synthèse des terpènes chez les plantes (Duchêne et al., 2009; Hugueney et al., 2012). 

En collaboration avec deux équipes de l'Institut des Sciences de la Vigne et du Vin (ISVV) de Bordeaux, les chercheurs du centre ont également identifié un gène majeur de la biosynthèse des méthoxypyrazines, composés qui confèrent des arômes végétaux aux sauvignons (Guillaumie et al., 2013). 

Dans le cadre de différentes collaborations, les chercheurs ont participé à la caractérisation des composés aromatiques des fleurs d'Arabidopsis thaliana (Ginglinger et al., 2013) et à la découverte d'une nouvelle voie de biosynthèse du parfum des roses (Fig. 3, Magnard et al., 2015).

Financements

Les équipements de ce plateau ont été acquis grâce à des financements de l’INRA, de l’Université de Strasbourg, de l’Institut de Biologie Moléculaire des Plantes (IBMP), de l’Agence Nationale de la Recherche (ANR), de la Région Alsace, du Comité National des Interprofessions des Vins à Appellation d'Origine (CNIV), du Conseil Interprofessionnel des Vins d'Alsace (CIVA) et de l'Union Européenne.

Organismes financeurs Plateforme Metabolisme Secondaire. © Inra
Organismes financeurs Plateforme Metabolisme Secondaire © Inra

Références bibliographiques

Duan et al. (2015) Genetic diversity of stilbene metabolism in Vitis sylvestris. J Exp Bot 66: 3243-3257.

Duchêne et al. (2009) A grapevine (Vitis vinifera L.) deoxy-D-xylulose synthase gene colocates with a major quantitative trait loci for terpenol content. Theor Appl Genet 118: 541–552

Ginglinger et al. (2013) Gene coexpression analysis reveals complex metabolism of the monoterpene alcohol linalool in Arabidopsis flowers. Plant Cell 25:4640-57

Guillaumie et al. (2013) Genetic analysis of the biosynthesis of 2-methoxy-3-isobutylpyrazine, a major grape derived aroma compound impacting wine quality. Plant Physiol 162: 604-615

Hugueney et al. (2012) Brevet international Génoplante-Valor WO2012/052171: « 1-deoxy-D-xylulose 5-phosphate synthase alleles responsible for enhanced terpene biosynthesis »

Magnard et al. (2015) Biosynthesis of monoterpene scent compounds in roses. Science 349: 81-83.

Parage et al. 2012 Structural, functional, and evolutionary analysis of the unusually large stilbene synthase gene family in grapevine. Plant Physiol 160: 1407-19.

Schmidlin et al. (2008) A stress-inducible resveratrol O-methyltransferase involved in the biosynthesis of pterostilbene in grapevine. Plant Physiol 148:1630-9