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31326 Castanet Tolosan cedex - France

Dernière mise à jour : Mai 2021

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Biopolymères Interactions Assemblages

Paroi Végétale et Polymères Pariétaux (PVPP)

Membres de l'équipe - Contexte et objectifs - Axes de recherche - Programmes et partenaires - Publications et résultats marquants

Bandeau PVPP

Membres de l'équipe

Co-animatrices : Anne-Laure Chateigner-Boutin & Estelle Bonnin

Chercheurs et ingénieurs : Johnny Beaugrand,  Estelle Bonnin, Anne-Laure Chateigner-Boutin, Marie-Françoise Devaux, Mathilde Francin-Allami, Marc Lahaye, Fabienne Guillon, Marie-Christine Ralet-Renard, Luc Saulnier, Richard Sibout

Techniciens et assistants-ingénieurs : Camille Alvarado, Axelle Bouder, Sylviane Daniel, Sylvie DurandLaurent Helary, Lucie Le Bot

Doctorants : MingRui ChenMarie Berger,Camille Costes, Laura Rezette, Yuki Aoi, Nicolas Reynoud (co-direction équipe ELIPS), Xavier Falourd (co-direction équipe BIBS), Yuzi Wang (co-direction équipe MC2), Maud Dufour (co-direction équipe MC2)

Thèses soutenues récemment : Amandine Leroy (2022), Maxime Gautreau (2021), Emmanuelle Richely (2021), Thang Le (2020), Kévin Vidot (2019), Mehdi Cherkaoui (2019)

Contexte et objectifs

La paroi végétale est une structure complexe et dynamique qui varie selon l’espèce, l’organe et le tissu végétal considéré. La paroi évolue tout au long du cycle de vie de la plante pour répondre à ses besoins physiologiques ou pour parer aux contraintes environnementales (thermique, hydrique, attaque de pathogènes…).

Dans l’objectif de comprendre cette dynamique, nous investiguons les mécanismes de biosynthèse, d’assemblage, de remodelage et de dégradation des polymères pariétaux (polysaccharides, lignines), ceci afin d’en comprendre leurs propriétés. Nos recherches sont centrées sur des plantes cultivées telles que les céréales: blé, maïs, sorgho (céréale dont la culture en Europe s’intensifie en raison de sa résistance au réchauffement climatique), les fruits charnus (la pomme, la tomate) et sur les plantes modèles Arabidopsis thaliana et Brachypodium distachyon

anticorps FerAra en MET
Grain de Blé (400°J) immuno-marqué avec l’anticorps dirigé contre les Féruloyl-Arabinoses (microscopie électronique)

Les perspectives appliquées de ces recherches sont d’optimiser la qualité et l’utilisation des productions végétales, par exemple la texture des fruits et la biodégradation des co-produits agricoles, de même que de maîtriser l’impact des parois en tant que fibres alimentaires dans l’alimentation humaine/animale ou dans la conception de nouveaux matériaux.

Nos mots clefs : Fruits, Céréales, Polysaccharides, Enzymes, Parois végétales, Biosynthèse, Bioconversion, Biomécanique, Texture, Fibres alimentaires

Axes de recherche

Les activités de l’équipe sont regroupées autour de deux axes de recherche:

Axe 1- La compréhension des mécanismes biologiques et physico-chimiques qui pilotent les assemblages pariétaux

→    La paroi cellulaire : un assemblage dynamique de polymères

La paroi végétale est un élément à la fois rigide et dynamique qui diffère des autres éléments de la cellule. Souvent représentée comme un enchevêtrement de plusieurs polymères, la paroi est restructurée tout au long de la vie de la cellule, dès les premiers moments de sa formation et de sa différentiation jusqu'à la mort cellulaire.

Mots clefs: biosynthèse, interactions, assemblage, remodelage

2_Grain de Brachypodium distachyon immuno-marqué avec un anticorps dirigé contre les β-Glucanes (microscopie fluorescence)
Grain de Brachypodium distachyon immuno-marqué avec un anticorps dirigé contre les β-Glucanes (microscopie fluorescence)

1.2 Les changements climatiques et la paroi : à l'interface "cellule - environnement"

Axe 2- L'impact de la diversité des parois végétales sur les propriétés et les qualités d’usage des produits végétaux

→    La biomasse : un réservoir de molécules pour la bioraffinerie

La composition de la paroi végétale a une influence prépondérante sur la valorisation de la biomasse ligno-cellulosique. C'est un réservoir majeur de matières premières pour la production de matériaux biosourcés et de molécules d’intérêt (molécules à activité biologique, molécules plateformes, synthons etc). Nous travaillons à la fois sur des cultures dédiées et sur des co-produits végétaux.

Mots clefs : architecture, variabilité, récalcitrance

Biomasse noix et citrons
→    La texture des fruits : une combinaison complexe de paramètres physico-chimiques

La texture des fruits charnus (pommes, tomates…) est un critère de qualité important pour l’ensemble des acteurs de la filière depuis le producteur jusqu’au consommateur. Elle détermine l’aptitude au transport et à la conservation, elle est source d’appréciation ou de rejet par le consommateur et détermine les procédés de transformation. Cette texture résulte d’un ensemble de facteurs associés à la mise en place des tissus et au métabolisme cellulaire en fonction du développement et de la physiologie des fruits. 

Mots clefs : fermeté, granulosité, farinosité, acidité, amertume, astringence

Pomme Ariane au Bleu de Toluidine en fond clair.png
Coupe de pomme Ariane colorée au Bleu de Toluidine (microscopie visible)
→    Matériaux biosourcés et fibres : exploiter l’ingéniosité de la matière végétale

Nous progressons dans la connaissance de l’aptitude du matériel végétal à devenir une source de nouveaux biopolymères ou de fonctions dédiées pour des agro-matériaux toujours plus nombreux. En adéquation avec les préoccupations sociétales liées à la mutation agro-écologique et avec la bio-économie en particulier sur les productions végétales, l’équipe PVPP mène des travaux de recherche fondamentale et de recherche appliquée avec des filières non alimentaires en vue de produire des matériaux et composites biosourcés.

fibres biosourcées
Le lin comme source de fibres biosourcées
→    Qualité des grains de céréales : s'intéresser aux fibres que cache la graine

Nous étudions le rôle des parois cellulaires dans la qualité des grains de céréales. Les parois constituent en partie les fibres alimentaires dont le rôle bénéfique sur la santé humaine est démontré et elles ont donc un rôle dans la teneur en fibres des produits céréaliers. Les parois des grains de certaines céréales pourraient au contraire avoir des effets délétères comme contribuer à limiter la digestibilité notamment des protéines chez l’homme ou induire des effets néfastes sur la santé digestive de certains animaux d’élevage (ex : poulet). Les parois influencent également la qualité de transformation des grains de céréales en produits alimentaires (ex. aptitude au broyage et au fractionnement du grain pour l’obtention de farine, aptitude à la panification du blé), et non alimentaires (agrocarburants, agromatériaux).

Aleurone
Immunomaquage des polysaccharides des parois de la couche aleurone du grain de blé. Arabinoxylanes (AX) et Beta-Glucanes mixtes (MLG) sont marqués par des anticorps spécifiques couplés à des sondes fluorescentes (rouge: AX ; Vert: MLG; la couleur jaune indique la co-localisation des deux polymères)

Programmes et partenaires

DEMETER/ C'est un programme européen FACCE-JPI-Surplus dédié à la valorisation de co-produits issus des productions maraîchères.
FLOWER / Ce projet a pour objectif de développer des renforts à base de fibres de lin produits localement et à un coût inférieur pour l’industrie des composites. Les résultats de ce projet permettront d’obtenir comme alternatives viables des composites plus légers, durables, rentables et respectueux de l’environnement  pour les secteurs automobile, du nautisme et de la publicité sur lieu de vente.
SOLUSERRE/ Le projet vise à concevoir une formulation permettant la fabrication d’accessoires de maraichage, cultures des tomates ou concombres, en matériaux biodégradables et autorisant le compostage domestique.
EVAGRAIN / L'objectif est de concevoir d'une part, un système d'aide à la décision (Decision Support System, DSS) qui fournira une évaluation générale de la valeur d’usage du blé tendre pour différentes utilisations et d'autre part, de concevoir des tests analytiques innovants en temps réel qui permettront un diagnostic plus complet et plus rapide de la qualité du blé.