Brassins et expériencesTentative de sélection variétale sur une souche Wyeast 3787

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Tentative de sélection variétale sur une souche Wyeast 3787

Message par Aza- »

AVERTISSEMENT : je ne suis pas biologiste. Certains faits exprimés ci-dessous peuvent être contestables et/ou approximatifs. N’hésitez pas à me corriger !

Expérience de sélection variétale sur une souche de levure belge type Wyeast 3787

Quelques concepts

La sélection naturelle est le phénomène par lequel les espèces (animales, végétales, …) évoluent et s’adaptent à leur environnement.
En simplifiant grossièrement le trait, on peut dire que si une mutation confère à un individu un avantage reproductif dans son environnement, cette mutation va, au cours des générations, s’imposer et devenir la norme.

L’environnement est l’intégralité des conditions dans lequel l’individu vit. Si celui-ci change, l’espèce tendra à évoluer au fil des générations pour s’adapter à cet environnement. Ce changement qui entraîne une modification génétique est appelé pression de sélection.

La sélection variétale est un ensemble de procédés artificiels qui visent à sélectionner et fixer des caractères génétiques pour créer une nouvelle variété.

Quelques exemples
rose.png
maïs.png
chien.png
Et les levures dans tout ça ?

Une levure est un champignon unicellulaire. Sa multiplication est majoritairement asexuée.
AVERTISSEMENT SUPPLÉMENTAIRE : bien qu’il existe chez les levures une reproduction sexuée, pour la clarté de l’explication, nous ne parlerons que de la reproduction non sexuée appelée bourgeonnement.

Les éléments extérieurs peuvent amener des mutations génétiques sur ces levures. Ces mutations sont ensuite transmises aux cellules filles lors du bourgeonnement.

Un des gros avantages de la levure pour ce type d’expérience est que ça période de doublement est d’environ 100 minutes. Ainsi, chaque jour de culture, une quinzaine de générations se succèdent, ce qui facilite la fixation des mutations.


Méthodologie de l’expérience

Bien que l’utilisation de certains outils externes puisse augmenter le nombre de mutations chez les levures (les UV par exemple), nous ne procéderons uniquement que par mutation naturelle.

Les leviers

Le levier le plus important va être la sélection. Pour ce faire nous séparerons notre culture, au terme de sa croissance, en deux parties que nous garderons ou écarterons.
erlenmayer.png
Dans une moindre mesure, nous utiliserons aussi une modification de l’environnement en cultivant notre levure dans un milieu modifié.

Modus operandi – Phase 1 : culture

Chaque culture est placée dans un contenant en verre, placé à température ambiante et est agitée par agitateur magnétique pendant 3 jours. Au terme de l’agitation et après une décantation naturelle de 2 à 3 heures, le surnageant est séparé du floculat.

La culture 1 se fera dans un moût standard (1,040SG) à partir d’une souche pure de Wyeast 3787.
À son terme, nous récupérons le surnageant (libellé E1S) et le floculat (libellé E1F).
Une nouvelle culture est initiée pour chacun des échantillons E1S et E1F.
Sur la culture ensemencée avec l’échantillon E1S, on ne récupère que le surnageant (E2S). On procède de même pour l’échantillon E1F mais on récupère le floculat (E2F).

Lors de la culture ensemencée avec l’échantillon E3S, on sépare le surnageant en 2.

Les lignées S et F sont menées à terme au bout de 5 cultures.
Le deuxième échantillon E3S est utilisé pour mener une culture dans un moût à 1,120SG. On récupère le surnageant (libellé E1S’). Par culture successives, on obtient un échantillon E4S’.

Représentation graphique des lignées
lignées.png
Modus operandi – Phase 2 : Isolation

Ayant effectué toutes ces manipulations dans des conditions sanitaires ménagères et donc relatives, j’ai décidé de passer par une phase d’isolation. Pour ce faire, j’ai réalisé deux étalements sur gélose pour chaque lignée avec des résultats inégaux.

En parallèle, les originaux sont conservés en solution isotonique pour sauvegarde.
IMG_20190117_113617.jpg
IMG_20190117_113833.jpg

Modus operandi – Phase 3 : utilisation

Une fois la gélose peuplée, une dizaine de colonies ont été prélevées pour chaque lignée. Ces prélèvements ont été ensuite mis en culture dans 25ml de moût à 1,040 puis 300ml.

En parallèle, un pied de cuve a été réalisé avec la souche pure de Wyeast 3787 qui servira de témoin.

Ces pieds de cuve serviront ensuite à ensemencer un même brassin séparé en 4.

La recette

Pour tester cette expérience, j’ai décidé de garder une recette proche d’une recette déjà brassée.

─────────────────────
B019 - Belgian multiverse
Belgian Dubbel
─────────────────────

IBU 28
BU/GU 0,47
Couleur 14 EBC

DI 1,060
DF 1,015
ABV 5,9%

Taille du batch 17,0 L
Volume avant ébullition 20,4 L
Efficacité 69 %

─────────────────────
FERMENTESCIBLES
─────────────────────

Pilsner vieux silo 3500 g (70.7%)
Sucre Candi (Clear) 450 g (9,1%) [J'ai oublié de le mettre.... D'où la faible efficacité...]
Froment Blond (Malt) 400 g (8,1%)
Avoine, flocons 300 g (6,1%)
Froment, flocons 250 g (5,1%)
Special B 50 g (1,0%)

─────────────────────
HOUBLONS
─────────────────────

Admiral [0,4 oz] 60 min (21,5 IBU)
Saaz [0,5 oz] 10 min (3,1 IBU)
Styrian Goldings [0,5 oz] 10 min (3,3 IBU)

─────────────────────
DIVERS
─────────────────────

Orange peau [13,85 ml] 15 min (Épice)
Coriandre [9,23 ml] 15 min (Épice)
Irish Moss [3,46 ml] 15 min (Clarifiant)
Nutriment levures [1,73 ml] 15 min (Autre)

─────────────────────
LEVURES
─────────────────────

Trappist High Gravity 3787 [0 g] 75% (Culture)

─────────────────────
EMPÂTAGE
─────────────────────

Empâtage [67°C] Infusion (60 min) 0,0 L
Mash Out [75°C] Température (10 min) 0,0 L
IMG_20190121_130530.jpg
IMG_20190121_131153.jpg
Attentes et résultats

Le but de l’expérience est multiple.
  1. Montrer que la dégénérescence génétique de la levure est réelle et rapide
  2. Obtenir des souches diversifiées qui auront des caractéristiques propres et prévisibles à partir d’une souche parente
  3. Démontrer qu’il est aisé d’obtenir des résultats en ce sens, même en l’absence de matériel complexe
Les résultats escomptés

Voici les résultats que j’anticipe sans pour autant les avoir encore observés

La souche F sera très floculente et aura une atténuation moindre

La souche S sera moins floculente et aura une atténuation supérieure

La souche S’ sera très peu floculente, aura une forte atténuation et une grande résistance à l’alcool

Les résultats déjà observés

Il y a déjà une très forte différence de floculation entre les différentes souches. Le trouble du surnageant disparaissait en quelques dizaines de minutes à température ambiante sur la souche F alors qu’il persistait jusqu’à la mise au frais sur les souches S et S’.

Les inconnues 

Je me demande si le profil aromatique de la souche mère va être conservé par les souches filles. Je me demande également à quel point les différents brassins vont être différents.

Et ensuite

Concernant ces souches, je souhaite les conserver et les utiliser de manière différenciée selon ce que je cherche sur mon brassin. Tout cela dépendra également des résultats obtenus.

Un autre test similaire a été lancé en parallèle sur une souche de Wyeast 008 (levure neutre type américaine) pour un projet de brassin. Le but étant d’avoir une atténuation très faible, j’attends surtout le résultat d’atténuation de l’expérience sur Wyeast 3787.

PS : vous êtes toujours là ? Félicitations, je sais pas si j'aurais pu tout lire :D
Vous ne pouvez pas consulter les pièces jointes insérées à ce message.
Dernière modification par Aza- le 22 janv. 2019 8:42, modifié 1 fois.
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Re: Tentative de sélection variétale sur une souche WLP3787

Message par Meishir »

Super intéressant, même si ce n'est tout de suite pour moi.

Questions de nul :
- la réalisation d'un starter à une densité supérieure à 1040 induit une amélioration de la résistance à l'alcool au-delà de la valeur max de la souche mère ou faut-il répéter l'opération pour constater une évolution significative ?
- si la quantité de levures dans le floculat parait "facilement estimable" (pesée) sans un matériel sophistiqué, le calcul du nombre de levures du surnageant nécessite l'usage systématique d'un microscope ?
- le taux d'atténuation du floculat / surnageant tend-il vers les valeurs extrêmes indiquées par le producteur ou sont-elles en dehors de ces bornes ?
Si je brasse, affirmatif ! Quoi des noms ? No comment ... (Serge Gainsbourg ?)
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Re: Tentative de sélection variétale sur une souche WLP3787

Message par Aza- »

Certaines de ces questions ne sont pas encore levées.
Meishir a écrit : - la réalisation d'un starter à une densité supérieure à 1040 induit une amélioration de la résistance à l'alcool au-delà de la valeur max de la souche mère ou faut-il répéter l'opération pour constater une évolution significative ?
L'avenir dira, mais il me semble logique qu'en récupérant les cellules non mortes dans un moût passé de 1120 à (??? autour de 1020) donc autour de 13% permet au moins de sélectionner les cellules qui résistent à ce taux.
Meishir a écrit :- si la quantité de levures dans le floculat parait "facilement estimable" (pesée) sans un matériel sophistiqué, le calcul du nombre de levures du surnageant nécessite l'usage systématique d'un microscope ?
J'ai rien estimé du tout pour le coup. Je me suis juste à chaque fois assuré que j'avais une bonne quantité de cellules pour réensemencer (à l’œil). Le surnageant était systématiquement décanté au frigo.
Meishir a écrit :- le taux d'atténuation du floculat / surnageant tend-il vers les valeurs extrêmes indiquées par le producteur ou sont-elles en dehors de ces bornes ?
C'est une donnée que je pourrais avoir, mais que je n'ai malheureusement pas (pensé à) mesurer dans les cultures. J'aurai la réponse dans quelques semaines.
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Re: Tentative de sélection variétale sur une souche WLP3787

Message par lezius »

Aza- a écrit :PS : vous êtes toujours là ? Félicitations, je sais pas si j'aurais pu tout lire :D
En tout cas, t'as réussi à l'écrire :)

Expérience sympa, j’attends les résultats :) (et les commentaire du coyotl ;) )

-- edit -- je supprime la partie ou le différence de DI - Df de la Yellow Belly Peanut Butter Biscuit Stout* mon fait lire deux fois 1120 su lieu de 1120 et 1020 :D
-- edit 2 -- * Merci Bellebouche pour la découverte qui rentre dans mon top 4 à coté de la Monter Ale, de la Mashtag2014 et de la Martin's IPA :)
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Re: Tentative de sélection variétale sur une souche WLP3787

Message par Cede »

Intéressant, j'attends la suite.

Je pense qu'il est temps que tu t'achètes un microscope :)
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Re: Tentative de sélection variétale sur une souche WLP3787

Message par Aza- »

@lezius : je crois que j'ai lu avant ton edit. La souche mère est de toute façon donnée pour 11% de tolérance à l'alcool. Je ne pense pas que je l'ai faite monter beaucoup.

Et la partie atténuation est celle où je doute le plus. Depuis que j'ai tout couché sur papier (enfin forum), j'ai imaginé un autre procédé pour plus jouer sur ce paramètre. Peut-être une autre expérience.

@Cede : oui, je sais. Faut que j'attende que ma barre de WAF se re-remplisse.
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Re: Tentative de sélection variétale sur une souche WLP3787

Message par goulven »

:clap: Bravo pour ton expérience! Effectivement il va falloir que tu t'équipe maintenant tu est allé jusque là :wink:

Un point que je voudrais soulever: dans un moût a 1120, la levure va être stressée et la population va décroître, donc pas les mêmes conditions de culture pour l'étape suivante. N'aurai t'il pas fallu des étapes intermédiaires a ce stade pour offrir les mêmes conditions (taux d'inoculation) ?

Autre point: La souche sur laquelle tu est parti, est dite 'pure', c'est a dire qui présente génétiquement les meilleures caractéristiques. En admettant faire cette expérience très loin, ne retrouverions nous pas la même souche? (je n'y connais rien en génétique)

Superbe démarche sinon.
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Re: Tentative de sélection variétale sur une souche WLP3787

Message par Aza- »

goulven a écrit :Un point que je voudrais soulever: dans un moût a 1120, la levure va être stressée et la population va décroître, donc pas les mêmes conditions de culture pour l'étape suivante. N'aurai t'il pas fallu des étapes intermédiaires a ce stade pour offrir les mêmes conditions (taux d'inoculation) ?
Ce n'est pas ce que j'ai observé. J'ai toujours récupéré au moins autant (en volume) de levure que j'en ai inoculé.
Est-ce que le choc osmotique a été violent ? Oui, sûrement et tant mieux.
Pour cette expérience, tuer / fragiliser certaines cellules est voulu. Cela permet de trier celles qui sont génétiquement plus apte pour une tâche. C'est justement en changeant l'environnement, qu'on applique une pression sélective.
En les habituant petit à petit, certaines cellules moins résistantes au choc osmotique auraient pu survivre et n'auraient pas été écartées.

goulven a écrit :Autre point: La souche sur laquelle tu est parti, est dite 'pure', c'est a dire qui présente génétiquement les meilleures caractéristiques. En admettant faire cette expérience très loin, ne retrouverions nous pas la même souche? (je n'y connais rien en génétique)
Je ne suis pas du tout un expert en génétique, mais je ne pense pas que ça marche comme ça.
Les souches "pures" ne sont pas pures dans le sens "idéales". Elles ne sont pas une croisée des chemins vers laquelle toute descendance tendrait.
Je ne connais pas le process exact des labos, mais j'imagine que pour garantir la pureté dans le temps d'une souche, toutes les cellules vendues sont juste cultivée à partir des mêmes cellules-mère qui sont conservées dans le temps. C'est plus ou moins confirmé par la vidéo de Fermentis sur la chaîne BrassamTV.

En partant de ce principe, ce serait comme dire : j'ai un œuf, je casse le jaune, si je le bats assez longtemps, le jaune va forcément se reformer à l'identique. En terme de probabilité, c'est possible (que les mutations finissent par s'annuler) mais c'est extrêmement improbable.
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Re: Tentative de sélection variétale sur une souche Wyeast 3

Message par lexman »

Hello,

Super intéressant, pour le brasseur amateur, cela veut dire que récupérer des fonds de cuve n'est pas un geste si anodin sur le résultat final de la bière ! Pour les aspects génétiques, je voulais juste ajouter qu'aujourd'hui on sait que l'environnement a la capacité de modifier l'expression des gènes, notamment par méthylation de l'hélice double d'ADN (mais sans modification de celui-ci) et que ces méthylation sont en partie transmissibles aux générations suivantes. C'est ce qu'on appelle l'épigénétique. Dans ton expérience, peut-être que tu as sélectionné non pas des individus différents génétiquement, mais qui parce qu'ils étaient dans des micro-environnements différents ont finalement "méthylé" différemment l'ADN. Mais le résultat est le même puisqu'on voit l'incidence sur les générations suivantes...
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Re: Tentative de sélection variétale sur une souche Wyeast 3

Message par Aza- »

lexman a écrit :Super intéressant, pour le brasseur amateur, cela veut dire que récupérer des fonds de cuve n'est pas un geste si anodin sur le résultat final de la bière !
Tu mets le doigt sur mon idée de départ.
Dans le milieu brassicole, on lit partout deux choses :
  • Il faut éviter de récupérer des cellules stressées
  • Il faut éviter de multiplier les cultures de cultures (on parle en générale de 5 cultures successives maximum)
La raison est la dérive génétique.

En partant de ce constat là, et en sachant que l'Homme a toujours pratiqué la sélection variétale, il me semblait intéressant d'essayer de guider cette dérive génétique pour créer de nouvelles souches aux caractéristiques pré-déterminées.
lexman a écrit :Pour les aspects génétiques, je voulais juste ajouter qu'aujourd'hui on sait que l'environnement a la capacité de modifier l'expression des gènes, notamment par méthylation de l'hélice double d'ADN (mais sans modification de celui-ci) et que ces méthylation sont en partie transmissibles aux générations suivantes.
J'ai en effet entendu parler de ça. Mais je ne suis pas assez calé en génétique / biologie pour bien maîtriser ces concepts.
Pour mon expérience, le fait que "ça mute" est en fait suffisant. Peu importe la source de ces mutations.