Etude du transport de molécules bioactives dans l'épiderme de fruits à pépins(Rosacea Juss) : mise au point et développement d'un procédé d'extraction de produits phytosanitaires

Study of the transport of bioactive molecules in the epidermis of one species of pomaceous fruits : development and improvement of an extraction process of plant-protection products.

• Auteur / Autrice : Géraldine Giacinti
• Direction : Valérie Simon, Christine Raynaud
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences des Agroressources
• Date : Soutenance le 20/10/2016
• Etablissement(s) : Toulouse, INPT
• 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 : Fernando Leal-Calderon
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Valérie Simon, Fernando Leal-Calderon, Marek Biziuk, Manuel Marcoux
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Fernando Leal-Calderon, Marek Biziuk

Mots clés

Mots clés contrôlés

Cires

Cuticules végétales

Biomolécules actives végétales

Fruits

Agriculture -- Aspect environnemental

Mots clés libres

Molécules bioactives

Cuticule

Cires

Fruits

Transport

Extraction

Bioactive molecules

Cuticle

Waxes

Fruits

Transport

Extraction

Résumé

L’agriculture moderne utilise depuis plus de cinquante ans de nombreux produits phytosanitaires de traitement dans le but d’assurer les meilleurs rendements et de limiter les pathogènes néfastes pour la santé humaine ou animale. Jusqu’à peu, la quantité de résidus phytosanitaires présents dans les denrées alimentaires (fruits, légumes, céréales, plantes fourragères, produits transformés…) était certes contrôlée mais en règle générale, ne soulevait que très peu d’interrogation en terme de conséquences à plus ou moins long terme. A l’heure actuelle, des exigences de plus en plus drastiques apparaissent et se généralisent. Les produits issus des industries agricole et agroalimentaire doivent répondre à des normes de plus en plus strictes en terme de résidus pour rester compétitives. En particulier, dans le cas des pommes, dont le nombre de traitements par saison est l’un des plus élevé en France, les exigences tendent vers le zéro résidu détectable. La stratégie de cette étude repose, dans un premier temps, sur la compréhension des phénomènes de transfert à la surface du fruit. Une caractérisation physico-chimique de l’épiderme de différentes variétés de pommes a conduit à l’identification des structures impliquées dans l’interaction molécule bioactivematrice biopolymérique. Le fludioxonil a été choisi comme molécule modèle en raison de sa fréquence d’utilisation comme fongicide de conservation et de sa composition atomique (présence de fluors). Les épidermes de pommes Fuji ont servi de matrice modèle. Dans un second temps, un procédé de traitement par voie chimique des pommes a été mis au point et développé pour extraire les résidus de 12 molécules de phytosanitaires parmi les plus couramment utilisées dans les vergers de pommiers du Midi-Pyrénées. Trois variétés de pommes populaires en France ont été sélectionnées pour leurs différentes périodes de récolte correspondant à des risques de contamination variables. Les résultats ont conduit à la proposition d’un schéma de désorption des molécules bioactives dans la matrice biopolymérique, basé sur les théories de la solubilité de Hildebrandt et de Hansen. En complément, le développement d’une méthode analytique de quantification par chromatographie en phase gazeuse couplée à la spectrométrie de masse trappe d’ions (GC/MS2) des molécules phytosanitaires dans la matrice épidermique des pommes a mis en évidence que : 1- l’augmentation de la concentration des analytes d’intérêt au-dessus des limites de détection de la technique analytique appliquée favorisait la quantification des très faibles traces, voire des ultratraces ; 2- les analytes d’intérêt subissaient en parallèle des effets matrice négatifs. Une forte interaction entre certains analytes de la matrice et les phytosanitaires a été démontrée et une méthode de purification basée sur un couplage chromatographie sur couche mince haute performance avec la GC/MS2 (CCMHP/GC/MS2) a été proposée afin de minimiser les effets matrice négatifs dans

For more than fifty years, the modern agriculture uses lots of products for crop protection in order to ensure optimum yields and to limit pathogens harmful for human or animal health. Until recently, the levels of pesticides in foodstuffs (fruits, vegetables, cereals, forage crops, processed food…) were controlled but usually not problematic regarding the effects over time. Nowadays, more and more drastic requirements are appearing and becoming widespread. The products from farming and food industries must satisfy stricter and stricter standards in terms of residues for maintaining competitiveness. Particularly, for apples, whose treatments per season are among the highest in France, requirements tend to the zero detectable residue. The strategy of this work deals with, on one hand, the understanding of the transfert stages involved at the outer surface of the fruit. A physicochemical characterizations of epiderms of different apples led to the identification of the structures involved in the relationship between bioactive molecule and biopolymeric matrix. Fludioxonil was chosen for modelization for its frequency of use and for its atomic composition (fluorine). The epiderms of Fuji apples were selected as the matrix-model. On the other hand, a chemically treatment process of apples was studied and developed to release the residues of 12 pesticides among the most currently used in apple orchards of Midi-Pyrenees. Three varieties of apples among the most popular in France were selected for their different periods of harvest corresponding to variable pests risks. The results led to a possible scheme of desorption of bioactive molecules in the biopolymeric matrix, based on the theory of solubility developed by Hildebrandt and Hansen. In addition, the development of an analytical mehtod of quantitation of pesticides in the epidermal matrix of apples by gas chromatography coupled with mass spectrometry ion trap (GC/MS2) highlighted that : 1- the increase of the concentrations of the analytes of interest over the limits of detection of the applied analytical method promoted the quantitation of very low traces, even ultratraces ; 2- the analytes of interest concurrently underwent negative matrix effects. A strong interaction between some matrix analytes with pesticides was demonstrated and a mehtod of cleanup based on the hyphenation of high performance thin layer chromatography with GC/MS2 (HPTLC/GC/MS2) was suggested to minimize the negative matrix effects in that kind of concentrated matrix extracts.