Etude des facteurs environnementaux influençant le métabolisme des anthraquinones de la garance : extraction et étude chromatographique

Study of the environmental factors that influence anthraquinones metabolism of madder : extraction and chromatographic study

• Auteur / Autrice : Jean-Baptiste Mazzitelli
• Direction : Catherine Vieillescazes, Carole Mathe, Laurent Urban
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie
• Date : Soutenance le 20/12/2017
• Etablissement(s) : Avignon
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale 536 « Sciences et agrosciences » (Avignon)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de chimie appliquée (Marseille)
• Jury : Président / Présidente : Claire Elfakir
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Florine Poiroux, Jawad Aarrouf
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Claire Elfakir, Claudine Campa

Mots clés

Mots clés contrôlés

Cultures hydroponiques

Rayonnement ultraviolet

Micro-ondes

Ultrasons

Anthraquinones

Chromatographie en phase liquide à hautes performances

Rubia tinctorum

Mots clés libres

Rubia tinctorum

CLHP

Anthraquinones

Extraction

Ultrasons

Micro-ondes

UV-C

Stress abiotique

Hydroponie

Rubia tinctorum

HPLC

Anthraquinones

Extraction

Ultrasounds

Microwaves

UV-C

Abiotic stress

Hydroponic

Résumé

La garance est une plante tinctoriale qui a eu une importance économique et culturelle considérable pour le territoire du Vaucluse aux XVIIIème et XIXème siècles. Après être tombée en désuétude avec le développement des colorants synthétiques, face à une demande croissante des acteurs de l'industrie et des consommateurs, la garance suscite de nouveau de l’intérêt. L’objectif de ce projet en collaboration avec la société Erubescence est de réintroduire la culture de la garance dans la région en valorisation des procédés d’extraction utilisant des solvants naturels dans le contexte d'une chimie dite « verte », et par la stimulation de la production de colorant dans les racines.Ces travaux de recherche s’inscrivent dans ce contexte à travers l’étude de différents procédés d’extraction, utilisant des techniques novatrices telles que les ultrasons et les micro-ondes, afin d’optimiser les rendements d’extraction en molécules colorantes sans les dénaturer. La technique séparative par chromatographie liquide haute performance (CLHP) a été utilisée pour la quantification des colorants anthraquinoniques rouges. Dans les conditions testées, le temps d'analyse a été réduit de 80 % et l'extraction optimale des colorants a été réalisée dans un mélange EtOH/H2O, 5/5, (v/v) par micro-ondes.Par ailleurs, cette étude s’appuie sur la stimulation des voies métaboliques impliquées dans les mécanismes de réponse aux stress. La méthode envisagée a été l’application de stress abiotiques tels que la variation du pH de culture en hydroponie et l'application d'un rayonnement UV-C. La culture de garance et la production de colorants ont été optimales pour un pH de 4. Les UV-C ont mis en évidence la stimulation de la biosynthèse de ces métabolites d'intérêt.

Madder is a tinctorial plant which has been a considerable economic and cultural value in Vaucluse during the XVIIIth and XIXth centuries. After becoming obsolete because of the development of synthetic dyes, face to the increasing request of industrials and consumers actors, madder is once again interesting. The project in collaboration with by the Erubescence company is to reintroduce the madder culture in the region by using new extraction processes and green solvents in the field of “Green chemistry and by stimulating dyes production in roots.These research works fits in this context through the study of different extraction processes, using innovative techniques such as ultrasound and microwaves, in order to optimize the extraction yields of coloring molecules without denaturing them. High Performance Liquid Chromatography (HPLC) separation techniques were used to quantify the red anthraquinones dyes. In the tested conditions, the analyze time was reduce by 80 % and the optimal extraction of dyes were realized with a mixture of EtOH/H2O, 5/5, (v/v) by microwaves.Moreover, this study is based on the stimulation of metabolic pathways involved in stress response mechanism. The considered method was the application of abiotic stresses such as UV-C radiations and pH variations in hydroponic. Madder crops and dyes production were more efficient for a pH of 4. UV-C showed the biosynthesis stimulation of these metabolites of interest.