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Effets des facteurs de l’environnement sur la production de caroténoïdes dans la pulpe de clémentines
Elodie Carcouet
To cite this version:
Elodie Carcouet. Effets des facteurs de l’environnement sur la production de caroténoïdes dans la pulpe de clémentines. Journée Scientifique VWR Substances Naturelles, Jun 2008, Aix en Provence, France. 25 p. �hal-02817641�
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Effets des facteurs de l'environnement sur la production de caroténoïdes dans
la pulpe de clémentines.
Elodie Carcouët – INRA UR GEQA
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I - INTRODUCTION
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Présentation de l’unité
Centre INRA de Corse
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San Giuliano : UR GEQA (EA-GAP) SDAR
Corte
Bastia
Ajaccio
LRDE (SAD)
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Présentation de l’unité
Les structures
• 2000 m² de serres et tunnels
• Un domaine de 100 ha en propriété Illustration
possible sur le côté
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• Un bâtiment de recherche de 1000 m²
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Présentation de l’unité
Les missions
• Appui à la filière agrumicole corse
• Expérimentation (AREFLEC)
• Relation Recherche-développement
• Diffusion de matériel végétal
• Etude de la diversité des agrumes et des déterminismes génétiques et
environnementaux de la qualité des agrumes.
• Création d’un CRB Agrume
• Enjeux : rationalisation et conservation des ressources génétiques
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Présentation de l’unité
Les partenariats
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• Réseau « qualité » du département EA;
• LAE Nancy (métabolites secondaires);
• PSH Avignon (modélisation, qualité des fruits, caroténoïdes) ;
• CIRAD Montpellier, PERSYST UMR QUALISUD (caroténoïdes);
• Labo de biochimie et biologie
moléculaires de l’Université de Corte (activités enzymatiques…) ;
• PIAF Clermont-Ferrand ;
• Université de Catania (viroïdes).
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Le projet de recherche
Contexte et enjeux scientifiques
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• Les bénéfices nutritionnels des fruits et légumes sont largement liés à leur teneur en métabolites secondaires
Æ Proposer des fruits et légumes ayant des teneurs garanties ou
renforcées en métabolites secondaires représente un enjeu majeur de santé publique ;
• C’est aussi un enjeu économique de premier importance Æ Problématique coloration de la peau ;
• La clémentine représente une source exceptionnelle de caroténoïdes.
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Le projet de recherche
Contexte et enjeux scientifiques
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• Les voies de biosynthèse des caroténoïdes sont connues ; MAIS :
• Les effets des facteurs de l’environnement sont très peu décrits ;
• Les relations entre métabolismes primaire et secondaire sont
mal connues.
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Le projet de recherche
Effet des contraintes sur la synthèse des caroténoïdes
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• Les contraintes biotiques et abiotiques génèrent la production de ROS ;
• Les ROS sont impliqués dans les voies de signalisation et dans l’activité des
enzymes ;
• Contraintes Æ ROS Æ Caroténoïdes
• Contraintes Æ caroténoïdes ;
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Métabolisme carboné primaire
Pyruvate
3-phosphoglycérate Acétyl CoA
Voie de l’acide mévalonique
Voie du 3-PGA/pyruvate
Terpènes CO
2Photosynthèse
Relations entre métabolismes primaire et secondaire
• Les caroténoïdes sont coûteux à construire ;
• Il y a une corrélation positive entre teneur en sucres et teneur en
caroténoïdes ;
• Les apports d’azote on un effet négatif sur la teneur en caroténoïdes.
Le projet de recherche
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Le projet de recherche
Objectifs
• A court terme et moyen terme : développer une vision de l’effet des facteurs biotiques et
abiotiques sur la synthèse des caroténoïdes ;
• A long terme :
développer une vision globale de
la qualité
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Le projet de recherche
Objectifs
Tester 3 hypothèses principales : 1) Effet direct de l’environnement
via les ROS ;
2) Effet indirect de l’environnement via les sucres ;
3) Effet des viroïdes.
Facteurs biotiques et abiotiques
ROS Sucres
Synthèse des caroténoïdes
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II - Effets des facteurs de l'environnement sur la production de caroténoïdes dans la
pulpe de clémentines
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Présentation de la clémentine
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• Découverte à la fin du 19ème siècle en Algérie par le père Clément.
• Décrite pour la première fois en 1904 par le docteur Trabut.
• Hybride entre la mandarine et l’orange douce.
• Physiologie du fruit.
Albedo Flavelo Sacs à jus
Septa Endocarpe
Péricarpe
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Les caroténoïdes
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Famille des terpénoïdes
Tétraterpènes (40 molécules de carbone)
Rôles:
• Participent à la collecte d’énergie lumineuse (pigments accessoires de la photosynthèse)
• Confèrent la couleur aux fruits et légumes
• Précurseur de l’hormone végétale
• Protection contre l’excès de lumière (propriétés antioxydantes) Métabolites secondaires
β-carotène
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Dispositif expérimental
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• Décortication annulaire:
Au stade de nouaison (début juillet)
• Récolte:
A trois stades de maturité
• Baguage des fleurs:
Au stade ouverture des pétales (mi avril)
• Identification des fruits
• Nombre de fruits récoltés:
12 fruits par traitements pour les analyses biochimiques
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Analyses biochimiques
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Etude de la charge en fruits
• Dosage des principaux sucres (fructose, glucose, saccharose):
Æ HPLC Perkin Elmer
®, RI
• Dosage des principaux acides organiques (oxalique, malique, ascorbique, citrique, succinique)
Æ HPLC Perkin Elmer
®, RI
Compétition par rapport aux
ressources carbonées
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Etude du stress via les ROS
• Dosage du péroxyde d’hydrogène :
Æ Spectrophotomètre Specord
®, dosage colorimétrique 390 nm
• Dosage de l’ascorbate :
Æ Spectrophotomètre Specord
®, dosage colorimétrique 525 nm
• Dosage du glutathion :
Æ Spectrophotomètre Specord
®, dosage colorimétrique 412 nm
Déterminer le messager apportant le signal
Analyses biochimiques
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Dosage des caroténoïdes Analyses biochimiques
• HPLC VWR Hitaschi
®avec détecteur à barettes de diodes et colonne C
30[250 x 4.6mm, 5µm YMC (EUROP GmbH)].
• Méthode mise au point avec la collaboration de C. Dhuique-Mayer (CIRAD, Montpellier)
• Phytoène, phytofluène, ζ-Carotène,
Lycopène, β-Carotène, β-Cryptoxanthine,
Zéaxanthine, Lutéine, …
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Les caroténoïdes et les sucres
La limitation en sucre retarde et réduit l’accumulation du lycopène et du phytoène, mais aucun effet n’est mis en évidence sur β-carotène, la lutein (Téléf, 2006).
Les sucres, et notamment l’accumulation de saccharose stimulent le changement de couleur, la conversion des chloroplastes en chromoplastes. (Iglesias, 2001).
La conversion des chloroplastes en chromoplastes est
caractérisée par la dégradation des chlorophylles et
l’accumulation des caroténoïdes.
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Les caroténoïdes et les ROS
• Mécanisme de prévention: le cycle des xanthophylles
• Mécanisme de détoxification (scavenging):
- les caroténoïdes atténuent l’état excité de la chlorophylle en récupérant leur électron puis dissipation de l’énergie sous forme de chaleur
- les caroténoïdes éliminent directement l’oxygène singulet.
Caroténoïdes: photo protecteur quand l’état excité de la
chlorophylle n’est pas atténuée
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III - Conclusion
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• La Clémentine :
- Naturellement riche en métabolites secondaires et notamment en caroténoïdes
- Intérêt économique pour la région corse
Conclusion
• Fruits enrichis en métabolites secondaires :
- Gage de qualité
- Bienfaits pour les consommateurs
Améliorer la valeur nutritionnelle des fruits sans nuire aux
autres critères de qualité et proposer aux producteurs et aux
consommateurs des fruits à teneur garantie en nutriments.
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Merci de votre attention
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Position taxonomique de la clémentine
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Ordre: Geraniales
Famille: Rutaceae Sous Famille: Aurantioieae
Tribu: Citrae
Sous Tribu: Citrinae
Genre: Fortunella Genre: Poncirus Genre: Citrus
Espèce:
P.trifoliata
Espèces:
C.aurantinium
C.clementina
C.limon C.medica
C.paradisi C.reticula C.sinensis
Espèces:
