Systèmes de délivrance de biopesticides basés sur la technologie des polymères à empreintes moléculaires : nouvelles perspectives dans le biocontrôle de champignons phytopathogènes

Biopesticide delivery systems based on molecularly imprinted polymers : new perspectives in fungal phytopathogens biocontrol

• Auteur / Autrice : Nicolas Le Goff
• Direction : Aude Falcimaigne-Cordin, Antoine Fayeulle
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biotechnologie : Unité de recherche Génie Enzymatique et Cellulaire - GEC (UMR-7025)
• Date : Soutenance le 23/10/2019
• Etablissement(s) : Compiègne
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences pour l'ingénieur (Compiègne)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Fusarium

Botrytis cinerea

Sclerotiniaceae

Chimie agricole

Réticulation (polymérisation)

Produits biosourcés

Fongicides

Biodégradation

Champignons phytopathogènes

Biopesticides

Polymères à empreintes moléculaires

Mots clés libres

Biocontrôle

Biodégradation

Formulation

Agrochimie

Sclerotinia sclerotiorum

Fusarium solani

Molecularly Imprinted Polymers, (MIP)

Biospesticides

Phytopathogens

Polymer biodegradation

Phytopathogenic fungi

Biocontrol

Formulation

Agricultural chemistry

Fungicides

Resveratrol

Résumé

Cette thèse s’est articulée selon 3 axes de recherche majeurs visant à concevoir des systèmes de libération de biopesticides à faible impact environnemental. Dans un premier temps, le potentiel antifongique de biopesticides moléculaires ainsi que de souches fongiques environnementales a été évalué sur 3 phytopathogènes fongiques modèles, Sclerotinia sclerotiorum, Botrytis cinerea et Fusarium solani. Le resvératrol, polyphénol d’origine végétale, plusieurs enzymes mycolytiques, ainsi que plusieurs isolats fongiques ont montré des activités antifongiques contre les phytopathogènes modèles. Dans un second temps, le resvératrol a été sélectionné comme molécule modèle pour la préparation de polymères à empreintes moléculaires (MIP) dans un but de stabilisation et d’amélioration de l’efficacité de la molécule. 2 monomères fonctionnels ont été sélectionnés suite à une étape de criblage en utilisant un agent réticulant classique dérivé de la pétrochimie. Cet agent a ensuite été remplacé par un agent réticulant biosourcé issu d’une huile végétale. Plusieurs formulations ont montré un effet antifongique contre les phytopathogènes modèles. Un troisième axe a consisté en l’étude de la biodégrabilité de matériaux polymériques linéaires par des souches bactériennes isolées de grandes cultures. Cette étude a permis d’identifier plusieurs souches capables de se développer avec des polymères récalcitrants en tant que seule source de carbone. Les altérations des matériaux ont été caractérisées par différentes techniques analytiques (RMN, IRTF, CPG).

This thesis focused on 3 main research axes converging in one main objective: the preparation of biopesticide delivery systems with low environmental impact. The antifungal potential of molecular biopesticides and of an environmental fungal collection was firstly evaluated on 3 important phytopathogenic fungal strains Sclerotinia sclerotiorum, Botrytis cinerea and Fusarium solani. Resveratrol, a plant polyphenol, mycolytic enzymes and environmental fungal isolates coul exhibit antifungal activities on several model phytopathogens. In a second time, resveratrol was selected as a template molecule for the preparation of Molecularly Imprinted Polymers (MIP) as an attempt to stabilize the molecule and to increase its antifungal efficiency. 2 functional monomers were selected after a screening step using a classic petrochemistry derivative cross-linker for the imprinting of resveratrol. This cross-linker was then substituted by a biosourced oil-derivative cross-linker. Several formulations could exhibit antifungal activities against the model phytopathogens. Finally, a last part of this project focused on the investigation of linear polymer biodegradation by environmental bacteria isolated from crops of economic importance. Several bacterial isolates could develop with those recalcitrant polymers as sole carbon source. The most promising isolates were identified through biomolecular techniques and the alteration of the substrates was evaluated by different analytical techniques (NMR, FTIR, GPC).