Formulations écocompatibles d'extraits de l'algue verte Ulva Lactuca pour la préservation des agrumes après récolte

Eco-compatible formulations of Ulva lactuca green algae extracts for citrus preservation after harvest

• Auteur / Autrice : Douaa Salim
• Direction : Pascale Satgé-De Caro, Asma Chbani
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences des Agroressources
• Date : Soutenance le 12/12/2019
• Etablissement(s) : Toulouse, INPT en cotutelle avec Université Libanaise. Faculté des Sciences (Beyrouth, Liban)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la Matière (Toulouse)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de Chimie Agro-industrielle (Toulouse ; 1995-....)
• Jury : Président / Présidente : Fawaz El Omar
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Pascale Satgé-De Caro, Asma Chbani, Cedric Bertrand, Marc El Beyrouthy, Chaker El Kalamouni
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Cedric Bertrand, Marc El Beyrouthy

Mots clés

Mots clés contrôlés

Antifongiques

Ulva lactuca

Agrumes

Mots clés libres

Ulva lactuca

Extraction

Solvant vert

Emulsifiant biosourcé

Activité anti-fongique

Contrôle post-récolte

Ulva lactuca

Extraction

Green solvent

Biosourced emulsifier

Antifungal activity

Postharvest contro

Résumé

La culture des agrumes est l'une des plus répandues, dans les pays méditerranéens. Cependant, ces agrumes sont exposés à de nombreuses maladies post-récolte, généralement causées par le pathogène « Penicillium digitatum ». Plusieurs fongicides chimiques utilisés pendant des décennies, se sont révélés nocifs pour la santé et l'environnement. Le contexte sociétal et règlementaire évoluant, de nouvelles stratégies sont envisagées pour tendre vers des solutions plus sûres. C'est pourquoi, les travaux visent à développer un biopesticide utilisant les molécules naturelles issues d'une algue verte pour la protection des agrumes. Or, l'action des molécules actives dépend de la méthode de formulation. Les algues vertes Ulva lactuca sélectionnées pour cette étude sont présentes en abondance sur les zones côtières Libanaises. Plusieurs extraits ont été réalisés par macération à l'aide de solvants verts (eau, éthanol, acétate d'éthyle) pour obtenir différentes compositions en métabolites secondaires. Parmi ces molécules lipophiles ou hydrophiles, certaines sont à l'origine de l'activité anti-fongique détectée pour les extraits. Le mécanisme d’action des fractions actives (extraits bruts et chlorophylles isolées) sur P. digitatum a été étudié en mesurant l’activité des enzymes de défense des cellules des agrumes. Les enzymes -1,3-glucanase et peroxydases ont été identifiées comme étant responsables de la dégradation de la paroi cellulaire fongique. De plus, afin de préserver l'activité des extraits aqueux pendant plusieurs mois, une microencapsulation par atomisation a été réalisée à l’aide de biopolymères. Afin de limiter la consommation en molécules actives et de faciliter leur adhérence à la surface des fruits, l'extrait aqueux d'Ulva lactuca a été formulé sous forme d'une émulsion huile-dans-eau. Pour cela, des émulsifiants biosourcés ont été synthétisés en respectant les principes de la chimie verte. Le caractère amphiphile de ces aconitates ayant été mis en évidence, ils se sont avérés capables de stabiliser une émulsion contenant l'extrait aqueux d’Ulva lactuca. Plusieurs tests microbiologiques ont montré l'efficacité des nouveaux ingrédients (fraction aqueuse et agent émulsifiant) vis-à-vis de la multiplication, de l’adhésion et de la germination du Penicillium digitatum. Ainsi, la mise en émulsion de l'extrait aqueux optimise son activité anti-fongique, en assurant une diffusion homogène des molécules actives vers la surface à traiter, puis en formant un film d’huile protecteur. Enfin, des tests in vivo sur 6 semaines ont montré que les émulsions et l’extrait aqueux permettent de réduire de façon importante le taux d’infection des oranges. En conclusion, ces travaux proposent des ingrédients naturels ou biosourcés mis en oeuvre par des procédés écocompatibles pour apporter une solution alternative à la conservation des agrumesaprès récolte

Citrus cultivation is one of the most widespread in the Mediterranean countries. However, these citrus fruits are exposed to many post-harvest diseases, usually caused by the pathogen "Penicillium digitatum". Several chemical fungicides used for decades have proven to be harmful to health and the environment. With the societal and regulatory context evolving, new strategies are being considered to move towards safer solutions. Therefore, the work aims to develop a biopesticide using natural molecules from a green alga for the protection of citrus fruits. However, the action of the active molecules depends on the method of formulation. The Ulva lactuca green algae selected for this study are abundant in the Lebanese coastal areas. Several extracts were made by maceration with green solvents (water, ethanol, ethyl acetate) to obtain different compositions of secondary metabolites. Among these lipophilic or hydrophilic molecules, some are at the origin of the anti-fungal activity detected for the extracts. The mechanism of action of active fractions (crude extracts and isolated chlorophylls) on P. digitatum was studied by measuring the activity of the defense enzymes of citrus cells. The enzymes -1,3- glucanase and peroxidases have been identified as being responsible for fungal cell wall degradation. In addition, in order to preserve the activity of the aqueous extracts for several months, microencapsulation by atomization was carried out using biopolymers. In order to limit the consumption of active molecules and to facilitate their adhesion to the fruit surface, the aqueous extract of Ulva lactuca was formulated in the form of an oil-in-water emulsion. For that, biosourced emulsifiers were synthesized respecting the principles of green chemistry. The amphiphilic character of these aconitates gives them, the ability to stabilize an emulsion containing the aqueous extract of Ulvalactuca. Several microbiological tests showed the effectiveness of the new ingredients (aqueous fraction and emulsifying agent) towards the multiplication, adhesion and germination of Penicillium digitatum. Thus, the emulsification of the aqueous extract optimized its anti-fungal activity,ensuring a homogeneous diffusion of the active molecules to the surface to be treated, then forming a protective vegetable oil film. Finally, in vivo tests over 6 weeks indicated that emulsions and aqueous extract can significantly reduce the infection rate of oranges. In conclusion, this work proposes natural or biobased ingredients implemented by ecocompatible processes to provide an alternative solution to citrus fruit postharvest preservation