Le vin dans Dr Stone : la fermentation alcoolique | Behind the Lore

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Au tout début de l’épisode pilote, Senku entreprend la première vraie production chimique de son « royaume de la science » : faire du vin. Il prend du raisin sauvage que Taiju a cueilli par hasard, l’écrase à la main, verse le tout dans une jarre primitive, brasse doucement chaque jour, attend trois semaines, et goûte. Le vin obtenu est, selon ses propres mots, « dix milliards de fois plus mauvais qu’un vin commercial », mais buvable.

Geste apparemment anodin, en réalité le premier domino narratif de toute la saison : sans vin, pas d’éthanol ; sans éthanol, pas de nital (mélange éthanol et acide nitrique) ; sans nital, pas de dépétrification.

Le sujet en profondeur

Le moût, un milieu sucré qui n’attend qu’un microbe

Le raisin mûr est un concentré de sucres. Son jus, appelé le moût une fois pressé, contient typiquement 170 à 220 g de sucres par litre, à parts à peu près égales entre glucose et fructose ^[Livre] . À cela s’ajoutent de l’eau (environ 75 %), des acides organiques (malique, tartrique), des composés azotés, des minéraux et des polyphénols. Un substrat idéal pour un microbe capable d’en tirer de l’énergie.

Or ce microbe ne se trouve pas n’importe où : il vit déjà sur la peau du raisin. La pruine, ce voile blanchâtre qui recouvre les grains, héberge une flore microbienne dense, entre 10⁴ et 10⁶ cellules par centimètre carré, dominée à plus de 90 % par Saccharomyces cerevisiae ^[Web] . C’est la même espèce qui fait lever le pain et fermenter la bière. Le génie de la vinification primitive, celle de Senku comme celle des Géorgiens du Néolithique, est d’avoir compris empiriquement qu’il suffit d’écraser le raisin et de le laisser tranquille pour que la magie opère.

Du glucose à l’éthanol, le mécanisme moléculaire

La fermentation alcoolique procède en deux temps. D’abord la glycolyse : une chaîne de dix réactions enzymatiques découpe une molécule de glucose à six carbones (C₆H₁₂O₆) en deux molécules de pyruvate à trois carbones, en produisant au passage deux molécules d’ ATP (l’énergie utile) et deux molécules de NADH (un transporteur d’électrons réduit). Cette glycolyse est le tronc commun de tous les êtres vivants : bactéries, levures, plantes, animaux.

C’est ensuite que la levure prend une route particulière. En anaérobiose (absence d’oxygène), elle ne peut pas envoyer son pyruvate dans le cycle de Krebs pour en tirer beaucoup plus d’énergie. Elle l’oriente alors vers une voie alternative : la pyruvate décarboxylase retire le CO₂ du pyruvate pour donner de l’acétaldéhyde, puis l’alcool déshydrogénase réduit cet acétaldéhyde en éthanol en consommant le NADH produit pendant la glycolyse ^[Wikipedia] .

Le bilan global est célèbre :

C₆H₁₂O₆ → 2 C₂H₅OH + 2 CO₂

Une molécule de glucose donne deux molécules d’éthanol et deux molécules de gaz carbonique. Sur le plan énergétique, la levure n’extrait que 2 ATP par molécule de glucose, contre 30 à 32 ATP en respiration aérobie. La fermentation est donc, pour la cellule, un plan B énergétique peu rentable mais qui marche sans oxygène. C’est précisément cette inefficacité métabolique qui produit l’éthanol consommé : ce que la levure ne sait pas utiliser comme énergie, elle le rejette dans le milieu.

Pourquoi un récipient fermé

Si on laisse le moût à l’air libre, deux choses désagréables se produisent. D’abord, les levures retrouvent l’oxygène et basculent en respiration aérobie : elles brûlent les sucres pour leur propre croissance sans produire d’éthanol, et on obtient un jus tiède et plat. Ensuite, une autre bactérie débarque, Acetobacter aceti, qui oxyde l’éthanol en acide acétique. C’est exactement le procédé du vinaigre. Le vin se transforme alors en piquette en quelques jours.

Senku le sait implicitement : sa jarre est fermée. Pas hermétiquement (le CO₂ produit doit pouvoir s’échapper, sous peine de faire exploser le récipient), mais juste assez pour exclure l’oxygène en continu et tenir l’Acetobacter à distance.

La limite naturelle des 16°

Une question revient toujours en cours de chimie : pourquoi un vin ne dépasse-t-il jamais naturellement 15 à 16° d’alcool ? La réponse est élégante : les levures s’auto-empoisonnent. L’éthanol est toxique pour Saccharomyces cerevisiae au-delà d’une certaine concentration. La membrane cellulaire se fluidifie, les enzymes se dénaturent, le métabolisme s’arrête. La levure meurt dans le produit qu’elle vient de fabriquer.

Cette limite (autour de 14 à 16° pour les souches les plus résistantes, parfois 18° pour les souches sélectionnées modernes) explique pourquoi tous les alcools « forts » de l’histoire humaine sont obtenus par distillation (chauffer pour séparer l’éthanol de l’eau) et pas par fermentation prolongée. Juste après cette scène, Senku annonce qu’il va distiller son vin pour en faire du brandy.

L’œil du fact-checker

À tester chez soi

Pour approfondir

• Fermentation alcoolique : fiche concept transverse
• Discipline chimie : toutes les fiches chimie du site
• À paraître : La distillation : principe physique de séparation par changement d’état
• À paraître : Le brandy : alcool fort obtenu par distillation d’un vin
• À paraître : L’acide nitrique : pivot chimique de la saison 1

Glossaire

Glycolyse ↗

Voie métabolique commune à presque tous les êtres vivants qui découpe une molécule de glucose en deux molécules de pyruvate, en produisant deux ATP au passage.

Anaérobiose ↗

Mode de vie ou de métabolisme qui se déroule en l'absence d'oxygène. À l'opposé de l'aérobiose.

ATP ↗

Adénosine triphosphate. Molécule qui sert d'unité d'énergie chimique dans toutes les cellules vivantes.

Pyruvate ↗

Composé organique à trois carbones, produit final de la glycolyse. Il peut ensuite être oxydé (avec oxygène) ou fermenté (sans oxygène).

Sources

1. Vin, Wikipédia FR ^[Wikipedia]
2. Fermentation alcoolique, Wikipédia FR ^[Wikipedia]
3. Patrick E. McGovern, Ancient Wine: The Search for the Origins of Viniculture, Princeton University Press, 2003 ^[Livre]
4. Émile Peynaud & Jacques Blouin, Le goût du vin, Dunod, 2013 ^[Livre]
5. INRAE, Saccharomyces cerevisiae : la levure du vin et du pain ^[Web]