Analyse expérimentale et modélisation de l’hétérogénéité de la qualité et de la maturité des mangues

Effects of environmental factors on the variability of mango quality and maturity, experimental and modelling approaches

• Auteur / Autrice : Thibault Nordey
• Direction : Michel Génard, Mathieu Lechaudel
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie
• Date : Soutenance le 09/12/2014
• Etablissement(s) : Avignon
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale 536 « Sciences et agrosciences » (Avignon)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Plantes et Systèmes de Culture Horticoles [Avignon]
• Jury : Président / Présidente : Laurent Urban
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Mathieu Lechaudel, Laurent Urban, Hervé Cochard, Gerhard Buck-Sorlin
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Hervé Cochard, Gerhard Buck-Sorlin

Mots clés

Mots clés contrôlés

Plantes -- Effets de l'éthylène

Environnement -- Protection

Fruits -- Qualité

Mots clés libres

Mangue

Qualité

Maturité

Modèle

Environnement

Model

Quality

Maturity

Mango

Environment

Résumé

La qualité du fruit regroupe un ensemble d’attributs, comme le calibre, la teneur en composés solubles, l’acidité et la couleur, qui varient en fonction des conditions de croissance rencontrées par le fruit pendant son développement et au cours de son murissement. Ce travail de thèse vise à déterminer, par des approches expérimentales et de modélisation, l’impact des conditions de croissance de la mangue sur les processus impliqués dans l’élaboration de sa qualité et de son murissement. Les approches expérimentales ont révélé d’importantes variations de calibre, masse sèche, et maturité entre les mangues selon leur position dans l’arbre et la charge en fruits. Nos mesures ont suggéré que la croissance des mangues est impactée par la diminution des flux de xylème causé par l’embolisation des vaisseaux conducteurs de sève. En plus des différences mesurées entre les fruits, nos résultats ont indiqué des variations de couleur de peau et de pulpe, d’acidité et de teneur en composés solubles au sein même des mangues qui s’expliquent en partie par les gradients de maturité. L’établissement d’un modèle thermodynamique a permis de montrer que les microclimats au sein de l’arbre génèrent un gradient de température au sein de la mangue qui varie en fonction de la position dans l’arbre. Il a été montré que ce gradient de température n’explique pas les variations d’acidité, de couleur de pulpe et de teneur en composés solubles au sein de la mangue. L’utilisation d’un modèle simulant la synthèse de l’éthylène dans la mangue a mis en évidence que les différences de maturité entre les mangues dans l’arbre s’expliquent davantage par les différences de disponibilité carbonée que par les différences de température. L’intégration des résultats expérimentaux dans un modèle de croissance en matière fraiche a permis de confirmer que l’embolisation des vaisseaux conducteurs de sève est à l’origine du ralentissement de croissance de la mangue. Enfin, le couplage de tous ces modèles à un modèle de croissance en matière sèche a montré que les variations de calibre, teneur en matière sèche et maturité entre les mangues ne sont pas causées par les différences de température, mais par les différences de charge en fruits, de période de floraison, de masse sèche des fruits à la fin de la division cellulaire, et de transpiration.L’approche pluridisciplinaire, i.e., physique, écophysiologique et biochimique, utilisée dans ce travail de thèse a permis d’acquérir de nouvelles connaissances sur l’élaboration de la qualité du fruit et son murissement et ouvre de nouvelles perspectives de recherche.

One of the major difficulties involved in marketing fresh mango is to manage its quality. Mango quality includes several attributes such as size, total soluble solids content, acidity and color, all of which vary with growing conditions and during ripening. The aim of this thesis is to determine the impact of growing conditions on fruit quality and ripening through experimental and modeling approaches.Experimental studies have revealed that size, dry mass and maturity vary considerably between mangoes according to their position in the tree and fruit load. Measurements suggest that fruit growth is affected by the embolization of sap-conducting vessels. In addition to differences measured between mangoes, our results showed that quality attributes vary within fruits in relation to the maturity gradient.A physical model showed that climatic variations within the tree caused substantial temperature gradients within mangoes that change with the fruit position in the tree. These simulations revealed that quality differences within mangoes are not related to the temperature gradient, except for fruit color. Use of a model that simulates the biosynthetic pathway of ethylene indicated that maturity differences between mangoes are explained by differences in carbon supply and, to a much lesser extent, to differences in temperature. The integration of experimental results into a growth model revealed that the embolization of sap-conducting vessels caused the slowdown of fruit enlargement. Lastly, when all of these models were coupled to a model that simulates fruit growth in dry mass, it was demonstrated that variations in size, dry matter content and maturity between mangoes were caused by differences in fruit load, flowering time, fruit dry mass at the end of cell division and transpiration, rather than by differences in temperature.The multidisciplinary approach developed made it possible to better understand the processes involved in fruit quality and ripening and to open new areas of research.