Un nouveau rapprochement en l’université d’Avignon et le CIRAD pour une meilleure compréhension de la physiologie de la qualité des fruits (tropicaux et tempérés) en post-récolte.

Dans le cas des fruits qui sont des produits frais vivants, c’est-à-dire possédant une activité physiologique, la notion de qualité est complexe car elle n’est pas stabilisée dans le temps. La qualité attendue par le consommateur (aspects sensoriels ou nutritionnels) doit répondre aussi à des critères d’aptitude de mise en marché (résistance aux flores d’altération, durée de conservation, tenue du fruit, durée de vie commerciale).

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Cette qualité résulte de l’incidence d’un ensemble interactif de facteurs propres à la plante (variété, stade de récolte) et extrinsèques à la plante (conditions de culture, traitements de conservation, conditions de maturation) qui vont moduler l’expression de son génome et affecter la composition du fruit. La connaissance de la physiologie du fruit est indispensable  afin de :
– créer de nouveaux itinéraires et traitements post récolte de conservation  et de maturation innovants et alternatifs
– les valider  par des descripteurs fiables du métabolisme,
– évaluer les interactions entre les stades de maturité à la récolte et ces techniques post récolte alternatives  sur l’élaboration et le maintien de la qualité.

L’équipe “Physiologie de la qualité des Fruits et Légumes” constituée par les chercheurs de l’UAPV et du CIRAD dans le cadre de l”UMR Qualisud” ( CIRAD/SupAgro/UAPV/UM1/UM2) propose ainsi d’évaluer le niveau de généricité (réponses communes) et le niveau d’adaptation (réponses spécifiques) de ces mécanismes et de ces relations, en utilisant des fruits modèles tropicaux et tempérés.

Plantes (un peu) stressées, produits de qualité

Les produits issus des plantes stressées seraient-ils plus riches en composés d’intérêt ?

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Laurent Urban

Pourrait-on, par exemple, exploiter les stress afin d’augmenter les concentrations en phytonutriments (vitamines et autres composés apportant de puissantes protections aux consommateurs contre les maladies cardio-vasculaires, les cancers etc…) des fruits et des légumes, ou encore les concentrations en composés colorants des plantes tinctoriales ?

L’idée de promouvoir le stress en agriculture peut paraître un peu provocante car y on prône traditionnellement des modes de conduite des cultures qui évitent au maximum les situations de déficit en eau et en éléments fertilisants, ainsi que les agressions par les maladies et les ravageurs. Mais nous disposons aujourd’hui de connaissances fondamentales et d’observations pratiques qui suggèrent fortement que le moment est venu de prendre des distances vis-à-vis de cette vision traditionnelle.

Aujourd’hui, nous savons que les stress impactent généralement de manière positive ce qu’on appelle le métabolisme secondaire. Nous savons aussi que beaucoup de produits du métabolisme secondaire sont impliqués dans les défenses des plantes contre les agressions par les maladies et les ravageurs, ainsi que dans l’adaptation des plantes aux stress environnementaux (le manque d’eau par exemple). D’où l’idée d’exploiter les stress pour stimuler les défenses naturelles des plantes et réduire ainsi le besoin de traiter les cultures avec des pesticides. Beaucoup de produits issus du métabolisme secondaire apparaissent également comme des composés d’intérêt nutritionnel ou économique (phytonutriments, substances colorantes, aromes, composés intéressant l’industrie cosmétique, molécules dotées de propriétés pharmaceutiques…). Beaucoup de ces produits sont aussi des antioxydants et pourraient contribuer à améliorer la durée de vie des produits après récolte, réduisant ainsi les pertes qui représentent environ 40 % de la production agricole à l’échelle mondiale.

Group of different fruit and vegetables

On le voit, il y a des enjeux majeurs à essayer de mieux comprendre les effets des stress, à tester différentes formes de stress et à apprendre à mieux les utiliser pour les insérer dans des systèmes de production innovants qui visent à mieux répondre à la demande des consommateurs, des citoyens et des acteurs économiques pour des produits plus sains (sans résidus de pesticides), apportant des bénéfices nutritionnels supérieurs, se conservant mieux (pour les produits frais) ou présentant une qualité technologique supérieure (pour les produits transformés ou extraits), issus de modes de production plus respectueux de l’environnement.

Toutes les actions que je poursuis et tous les travaux que je mène autour du stress en collaboration avec mes collègues de l’Université d’Avignon, du CIRAD et de l’INRA, et avec les partenaires de la recherche en région PACA, ont l’ambition de fonder de nouvelles pratiques agricoles, en rupture avec le paradigme dominant, permettant aux producteurs de se démarquer auprès des consommateurs sur le thème de la qualité. J’ai travaillé dans le passé sur les agrumes et le manguier et je travaille actuellement sur la laitue, la tomate, le fraisier et la garance. Je m’intéresse aussi (naturellement) à l’Agriculture Biologique.

Recherche de méthodes alternatives aux pesticides

Tests d’inoculation sur des feuilles détachées de laitue et fraisier par Botrytis cinerea. (J. Aarrouf et L. Urban)
Tests d’inoculation sur des feuilles détachées de laitue et fraisier par Botrytis cinerea. (J. Aarrouf et L. Urban)

+ Descritpion : Un grand nombre de plantes cultivées est sensible à divers pathogènes. L’application des pesticides constitue actuellement le principal moyen de protection des plantes contre ces bioagresseurs. Cette stratégie peut être efficace mais l’emploi répété de ces substances génère des problèmes de pollution, ainsi que l’apparition et l’extension rapide de souches de pathogènes résistants. Des mesures réglementaires européennes et mondiales visent à réduire l’utilisation des pesticides en faveur d’une agriculture plus respectueuse de l’environnement. C’est pourquoi des nouvelles stratégies de lutte contre les pathogènes sont mises en œuvre, actuellement, pour stimuler les mécanismes de défenses naturelles chez les plantes (SDN). Dans ce contexte, nous nous intéressons à l’application de certains agents non polluants (physiques ou biologiques) sur les plantes en croissance pour les préparer à se défendre (priming) contre des futures bioagresseurs. Nous avons choisi comme pathosystèmes pour ces travaux : Laitue/Botrytis cinerea et Fraisier/Botrytis cinerea

+ Compétences et techniques utilisées : Interaction plantes-microorganismes, culture contrôlée des plantes sous serre, traitements des plantes, tests phytopathologiques, analyses macro-microscopiques en épifluorescence, Analyses de la fluorescence du photosystème II par l’Hady PEA, dosages des pigments, dosages des composés phénoliques, dosages de la malondialdéhyde, dosages des protéines solubles.

+ Ce projet est soutenu par un travail de thèse, financé par le gouvernement Vénézuélien (2014-2017)

+ Financement : Tersys

Tests d’inoculation sur des feuilles détachées de laitue et fraisier par Botrytis cinerea.

Projet “laitue +”

Qualité et sénescence de la laitue: une approche moléculaire pour une meilleure compréhension de la réponse physiologique en post-récolte

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+ Description : Les fruits et légumes “4ème gamme” ont acquis de part leur praticité, une forte valeur “santé” pour les consommateurs. Conserver ces produits le mieux possible signifie moins de perte, en terme à la fois de gaspillage et de qualité organoleptique et nutritionnelle. Depuis une quinzaine d’années, des recherches basées sur l’association de traitements désinfectants, de températures et d’atmosphères modifiées, ont permis de stabiliser ces produits et de préserver leurs contenus en fibres, minéraux, vitamines et polyphénols.
Paradoxalement, l’essentiel des progrès en conservation est technologique et s’appuie sur des validations à partir de tests organoleptiques et biochimiques. Il apparait aujourd’hui important de produire de nouvelles pistes de recherche pour aborder la physiologie de la sénescence en post récolte.
Le présent projet a pour objectif d’étudier l’expression différentielle du transcriptome de laitues en réponse à des situations de conservation post-récolte. Les situations étudiées, combinant différentes conditions de lumière, de température et d’atmosphère, seront préalablement sélectionnées (sur indices physiologiques et biochimiques) pour leur capacité à réduire la sénescence. Au travers d’une collaboration avec la plateforme « biopuces et séquençage » de l’Institut de Génétique et de Biologie Moléculaire et Cellulaire (IGBMC) de Strasbourg, les variations d’expression de tous les gènes (ARN messagers) de la laitue seront analysées par une technique haut-débit de séquençage nouvelle génération (NGS). L’analyse des séquences sera menée avec l’aide des bio-informaticiens de l’IGBMC.
Le génome de la laitue, séquencé très récemment, sera donc mis à profit pour produire des informations et des pistes de recherche nouvelles en 4ème gamme et plus généralement en physiologie de la conservation post récolte.

+ Ce projet est soutenu par un travail de thèse (2013-2016)

+ Financement : UAPV

Projet “Inula montana”

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Description

Ce projet a pour objectif la valorisation de la biodiversité du territoire local (Parc Régional du Luberon) par l’étude d’une plante de la médecine traditionnelle provençale Inula montana utilisée dans les mêmes indications qu’Arnica montana, plante menacée et difficilement cultivable. Inula montana pourrait constituer une alternative à l’utilisation d’Arnica montana.

Les travaux porteront sur l’analyse des caractéristiques de croissance et de développement de la plante sauvage sur trois sites témoins identifiés sur le territoire du Parc du Luberon, la définition des conditions édaphiques et climatiques, la réalisation d’études phytochimiques et cytologiques.

Les profils phytochimiques d’Inula montana seront établis par UPLC et comparés à ceux d’Arnica montana pour laquelle les constituants sont connus grâce à des études metabolomiques.

La connaissance de la biologie de la plante permettra de déterminer les conditions favorables à sa domestication et à l’optimisation de la production des molécules d’intérêt.

La mise au point de l’extraction des principes actifs sera effectuée selon des procédés respectueux de l’environnement. Enfin le développement de formulations innovantes à visée anti-ecchymose et anti-traumatique seront envisagées.

Ces travaux doivent permettre d’ouvrir de nouvelles perspectives à l’agriculture de moyenne montagne dans un contexte où « le vivant » est appelé à retrouver sa place dans la société d’aujourd’hui.

+ Ce projet est soutenu par un travail de thèse (2014-2017)

+ Partenaires :

  • Parc Régional du Lubéron
  • Université Aix Marseille (Laboratoire de Pharmacognosie)
  • Plateforme de microscopie de l’INRA PACA.

+ Financement :

  • UAPV
  • Région PACA
  • Tersys

English : The objective of this project is to give value to the biodiversity present in Parc Régional du Luberon through studying Inula montana, a plant that owns its place in provencal traditional medicine. Inula montana is used in the same indications as those of Arnica montana. As the latter is difficulty cultivated and threatened, Inula montana may constitute a potential alternative. The work will focus on analysing the growth characteristics of the wild plant on three identified control sites localised on the territories of Parc Régional du Luberon and on defining the endaphic and climatic requirements. The project aims also to realize cytological and phytochemical studies of the plant. Moreover, the phytochemical profile of Inula montana will be established by UPLC and compared to that of Arnica montana whose constituents are already known through metabolomic analysis. Biological knowledge of the plant allows the determination of the favourable conditions for its domestication and optimization of production of molecules of interest. The extraction of active compounds will be conducted using environmental-safe methods. Innovative formulations intended as anti-bruising and anti-traumatic may be proposed. This work permits us to open new perspectives concerning agriculture in mountains with average elevations within a context that allows a living organism to have its place in today’s society.