Plusieurs mécanismes régulateurs répondant aux différents stress sont connus chez les bactéries Gram-positive (Sanders et al. 1999). Les différences entre les souches d’O. oeni concernant leur capacité à réussir la FML peut être reliée à leur résistance aux différents stress du milieu. La préexposition de ces cellules à un agent de stress dans des conditions non-létales améliore leur résistance lors d’une exposition ultérieure à des formes plus extrêmes de ce même genre de stress ou bien d’autres stress. Les bactéries acquièrent ainsi une résistance aux différentes conditions stressantes du milieu. Par exemple, un prétraitement d’O. oeni à un pH acide lui confère
ultérieurement une meilleure tolérance au SO2 (Guzzo et al. 1998). Plus la souche d’O. oeni utilisée
en vinification est capable de s’adapter rapidement aux conditions du milieu et plus on a des chances de réussir la FML d’où l’importance de comprendre les différents mécanismes de résistance chez ces bactéries lactiques.
Parmi ces mécanismes on parle souvent de « heat-shock proteins ». En effet, tous les organismes vivants, de la bactérie à l’homme, répondent aux variations de température en induisant la synthèse d’un groupe de protéines appelées ‘heat-shock’ protéines : HSP. Les températures induisant la synthèse des HSP sont souvent très proches des températures que l’organisme concerné doit affronter dans son environnement naturel : pour les bactéries thermophiles assurant des croissances à 50ºC, les HSP sont induites à partir de 60 ºC, pour les poissons vivant dans l’Arctique, les protéines sont induites à 5-10 ºC. Les HSP sont aussi inductibles par d’autres stress, tels que l’éthanol, les métaux lourds, les agents oxydatifs, l’acidité, les sulfites…C’est pourquoi elles sont appelées plus généralement des protéines de stress. Presque toutes sont présentes dans les cellules non choquées ou elles jouent souvent un rôle essentiel dans les conditions physiologiques normales. Elles sont surexprimées lors de chocs physico-chimiques modérés, pas nécessairement létaux, de façon à protéger la cellule de chocs éventuels plus sévères (Lindquist et Craig, 1988). On distingue plusieurs familles de HSP en fonction de leur poids moléculaire. La synthèse de protéines heat shock est induite chez O. oeni dans un milieu stressant comme le vin. La survie d’O. oeni dans le vin et sa capacité de réaliser la FML sont améliorées par prétraitement des cellules à une température de 42°C (Guzzo et al. 1997). Plusieurs de ces protéines jouent le rôle de molécules chaperonnes ou de protéases qui peuvent participer à la réparation ou à la dégradation des protéines dénaturées de la cellule (Craig et al. 1993).
Guzzo et al. (2000) ont étudié l’expression de 3 gènes de résistance chez O. oeni : le gène hsp 18 qui code pour une petite protéine de choc thermique appelée Lo18, le gène clpX qui code pour un composé de régulation ATPasique de la protéase ClpP et le gène trxA qui code pour une
thioredoxine. Ils ont constaté que le gène hsp 18 ne s’exprime que lorsque les cellules sont exposées à un stress comme lors d’un choc thermique à 42°C dans leur cas. Par contre, les gènes trxA et clpX s’expriment faiblement pendant les conditions physiologiques normales mais leur expression se trouve augmentée suite à un stress comme le choc thermique. L’expression de ces 3 gènes est réglée au niveau de la transcription et varie en fonction de la phase de croissance. En effet le gène clpX est hautement exprimé pendant la phase exponentielle de croissance et son expression diminue progressivement pendant la phase stationnaire pour disparaître à la fin de cette phase. Contrairement à clpX, le gène hsp18 s’exprime uniquement pendant la phase stationnaire et le gène trxA s’exprime d’une façon identique et à des taux élevés pendant toutes les phases de croissance.
D’autres mécanismes de résistance ont été identifiés chez les bactéries lactiques comme les transporteurs de substances toxiques « multidrug resistance transporters ou MDR », qui pour la plupart utilisent la force protomotrice plutôt que l’ATP comme force conductrice et travaillent en
tant qu’antiports H+/substance toxique (ex : le transporteur Lmrp de Lactococcus lactis, Bolhuis et
al. 1995). Les transporteurs bactériens MDR ATP-dépendants déjà connus sont les LmrA de Lactococcus lactis qui présentent une homologie structurale et fonctionnelle avec les MDR 1 P- glycoprotéine chez les hommes (van Veen et al. 1996) et les HorA de Lactobacillus brevis (Sakamato et al. 2001). Bourdineaud et al. (2004) ont exploité la présence d’un tel mécanisme de résistance chez O. oeni et ont pu identifier la présence d’un transporteur OmrA du type MDR ATP- dépendant. Ils ont montré que ce transporteur confère à O. oeni une résistance à différentes conditions toxiques comme le vin, les chocs thermiques et osmotiques etc… En plus de leur rôle important dans l’élimination des substances toxiques en dehors de la cellule, les transporteurs MDR facilitent la survie d’O. oeni durant les conditions stressantes en maintenant l’organisation des phospholipides membranaires et par conséquent en préservant la semi-perméabilité membranaire. Notons que les substrats de ces transporteurs présentent une seule caractéristique commune qui est le fait d’être amphiphile comme par exemple l’éthanol.
Un mécanisme impliquant le gène ftsH qui code l’expression d’une protéine ancrée à la membrane ATP-dépendante a été aussi décrit par Bourdineaud et al. (2003). Il s’agit d’une métalloprotéase qui en plus de son activité de protéase participe à l’assemblage des protéines dans la membrane et à la translocation des protéines exportées. Son expression est induite suite à un choc thermique ou osmotique et confère une meilleure protection des cellules à la toxicité du vin.
I-5-4 Fabrication de levures S. cerevisiae transgéniques capables de réaliser la FML : une