Le camembert et le brie n’ont pas toujours eu cette belle surface blanche immaculée et cotonneuse qu’on leur connaît aujourd’hui, comme l’atteste une peinture du XIXe siècle de Marie-Jules Justin (Symphonie des fromages en Brie Majeure, ci-dessous), où l’on peut voir un brie avec une surface orangée et de larges zones d’une moisissure grise bleue. Des photos d’archives montrent des bries de couleur gris-bleu encore en 1953.

Avant l’utilisation de Penicilium camemberti, le brie n’avait pas l’aspect qu’on lui connaît aujourd’hui (illustration : Symphonie des fromages en brie majeur, huile sur toile de Marie-Jules Justin, fin XIXᵉ siècle)

Le brie est un vieux fromage datant d’avant l’invasion romaine de la Gaule (Ier siècle), alors que les premiers écrits faisant mention de camembert en Normandie datent seulement de 1703. Une légende raconte même que c’est Marie Harel, originaire de Crouttes dans l’Orne, qui aurait inventé le camembert en 1791. La moisissure blanche, nommée Penicillium camemberti, qu’on inocule aujourd’hui dans le lait en début de processus de fabrication du brie et du camembert, est donc récente. C’est cette moisissure qui donne aux bries et camemberts leur croûte blanche à l’aspect cotonneux et leurs arômes si typiques.

Une moisissure « domestiquée »

Pour mieux comprendre l’évolution de ces moisissures, nous avons cherché à reconstruire leur histoire évolutive. En analysant une soixantaine de génomes, nous avons pu établir l’arbre généalogique de différents Penicillium venant du fromage ou d’autres substrats, et nous avons étudié leurs caractéristiques d’aspect et de croissance. Nous avons révélé que la moisissure blanche et cotonneuse utilisée pour affiner le brie et le camembert, Penicillium camemberti, et la moisissure grise utilisée pour les fromages de chèvre, Penicillium biforme, sont issues d’un réel processus de domestication.

De la même façon que l’être humain a domestiqué le chien à partir du loup en sélectionnant des comportements et des apparences spécifiques, il a domestiqué les moisissures en choisissant d’utiliser celles qui donnaient le meilleur fromage, poussant plus ou moins vite, dégradant plus ou moins vide les gras et protéines du lait, et donnant les aspects les plus appétissants.

Les deux espèces domestiquées Penicillium camemberti et Penicillium biforme montrent en effet des caractères avantageux pour l’affinage des fromages par rapport à leurs cousins qui se trouvent sur d’autres substrats, par exemple dans du matériel végétal moisi : des expériences au laboratoire ont montré qu’elles sont plus blanches, poussent plus rapidement sur du fromage dans des conditions proches de celles de cave d’affinage, produisent moins, ou même pas du tout, d’une toxine : l’acide cyclopiazonique, potentiellement dangereuse pour l’être humain, et elles empêchent plus efficacement d’autres micro-organismes indésirables de contaminer les fromages.

L’arbre généalogique que nous avons reconstruit à partir des génomes a de plus montré que la domestication de ces moisissures s’est produite en plusieurs étapes. Un premier événement de domestication a conduit à l’émergence de la moisissure grise bleue Penicillium biforme, qu’on utilise pour les fromages frais de chèvre. Un deuxième événement de domestication, plus récent, a donné la lignée clonale blanche et cotonneuse si typique en surface des camemberts et bries, Penicillium camemberti.

Blanc coton vs gris rêche ?

Il y a encore eu ensuite, et très récemment, une diversification de Penicillium camemberti en deux variétés, très proches génétiquement, mais avec pourtant des aspects très différents, et utilisées pour affiner différents types de fromages : la variété pour les fromages de type camembert et brie est de couleur blanche et très cotonneuse, pousse peu horizontalement mais plutôt assez haut verticalement ; au contraire, la variété utilisée pour les fromages de type Saint Marcellin est plus grise et moins duveteuse, et ne produit pas du tout de la toxine que nous avons étudiée.

L’aspect blanc et cotonneux du camembert est dû à une moisissure, Penicillium camemberti © Charly Triballeau/AFP

Ainsi, de la même façon que l’être humain a sélectionné des comportements et des apparences spécifiques chez les chiens pour en faire différentes races, il a sélectionné différentes moisissures pour différents types de fromages, menant à une diversification en plusieurs variétés.

Cette histoire évolutive est en accord avec des traces écrites rapportant que le biochimiste Georges Roger, en 1897 et à la demande de la société d’agriculture de Meaux, a isolé le Penicillium blanc d’un brie et a réussi à le cultiver en laboratoire, permettant d’inoculer le lait avec la « bonne » moisissure. La notoriété du Penicillium blanc isolé par Roger arrive en Normandie par l’ancien collaborateur de Georges Roger, Émile Louise, alors directeur de la station agronomique de Caen, qui conseille en 1901 aux fromagers d’ensemencer les camemberts avec les spores du Penicillium blanc.

L’étude des gènes pour améliorer l’affinage

Les analyses des génomes des différentes espèces de Penicillium ont permis de comprendre quels changements génétiques étaient à l’origine des aspects différents et des capacités de croissance différentes entre ces moisissures. La comparaison des données génétiques a permis de détecter de nombreux transferts de gènes entre différentes moisissures du fromage, pourtant très distantes génétiquement. Ces transferts de gènes très récents impliquent notamment des gènes permettant de mieux utiliser le lactose, le sucre présent dans le lait, ou de mieux exclure des micro-organismes qui pourraient contaminer le fromage. L’incorporation de ces nouveaux gènes a donc probablement été sélectionnée car ils permettaient d’améliorer l’affinage des fromages.

Les données génétiques et historiques ont aussi montré que les différents événements de domestication ont chacun causé une grande perte de diversité génétique, due à la sélection par l’être humain des quelques moisissures les plus avantageuses pour l’affinage des fromages. En particulier, Penicillium camemberti apparaît comme le résultat de la sélection d’un unique individu de moisissure.

Une forte sélection permet ainsi une culture homogène avec la meilleure moisissure à un moment donné pour un certain type de fromage, mais elle conduit à une très faible diversité génétique, qui peut s’avérer ensuite un énorme désavantage. Une faible diversité génétique empêche en effet de continuer le processus d’amélioration variétale et de diversification, d’adaptation à de nouveaux usages, conditions ou substrats, et entraîne même à terme une dégénérescence des espèces, surtout dans une espèce que l’on multiplie de façon asexuée comme les moisissures.

Les premiers écrits faisant mention du plus célèbre des fromages normands datent de 1703. Depuis1983, le camembert de Normandie est protégé par une Appellation d’Origine contrôlée (AOC) © Charly Triballeau/AFP

Du bon usage de la reproduction sexuée

En effet, des mutations désavantageuses s’accumulent inexorablement, et ne peuvent être réparées ou remplacées en utilisant la diversité et la recombinaison comme dans une population naturelle qui se reproduit de façon sexuée et avec de la diversité. De fait, nous avons remarqué que les variétés de Penicillium camemberti produisent très peu de spores, ce qui pose des problèmes pour la conservation, le repiquage et l’inoculation du champignon dans le lait au début du processus de fabrication du fromage, ce qui est fait habituellement pour le camembert.

Une possibilité de générer de la diversité génétique serait d’induire une reproduction sexuée chez Penicillium camemberti. En effet, les moisissures sont en général capables de se reproduire de façon sexuée ou asexuée suivant les conditions, et il « suffirait » d’arriver à identifier les bonnes conditions pour stimuler la reproduction sexuée chez Penicillium camemberti, pour croiser entre eux différents individus et ainsi générer de la variabilité génétique, au lieu de toujours le faire pousser sur un milieu favorisant sa croissance en forme de moisissure, sans brassage génétique.

Croiser des individus différents permettrait de générer de la diversité génétique dans leurs descendants, et ainsi d’éviter la dégénérescence et de continuer à sélectionner de nouvelles propriétés intéressantes pour les fromagers. Au-delà de ces intérêts pour les fromagers, l’étude de la domestication des moisissures du fromage permet de mieux comprendre comment les êtres vivants s’adaptent à de nouveaux environnements et se diversifient en de nombreuses espèces différentes.

Les camemberts et les bries d’aujourd’hui sont tous affinés avec la même lignée clonale de Penicillium camemberti, qui recouvre ces fromages d’un duvet blanc.

Cette analyse a été rédigée par Jeanne Ropars, chargée de recherche CNRS en biologie évolutive et Tatiana Giraud, directrice de recherches en biologie évolutive (toutes deux à l’Université Paris-Saclay). L’article original a été publié sur le site de The Conversation.