Le dessèchement précoce du tournesol résulte d'une infection de bas de tige par Phoma macdonaldii qui provoque une nécrose encerclante et un rétrécissement du diamètre du collet. Cette attaque entraine une sénescence foliaire brutale occasionnant des pertes dommageables pour la culture. Des contaminations artificielles par des spores ou du mycélium de P. macdonaldii ont permis de reproduire artificiellement des pieds secs et confortent l'implication de ce champignon dans ce syndrome. Dans un contexte où la protection chimique et la résistance variétale sont limitées, la maîtrise de P. macdonaldii par le contrôle cultural pourrait constituer une alternative efficace. Des essais au champ et en serre menés de 2006 à 2009 à l'INRA et au Cetiom ont permis de mettre en évidence l'importance de la conduite de culture du tournesol sur la fréquence et la gravité du dessèchement précoce et de mieux comprendre l'étiologie de ce syndrome. Une alimentation azotée importante, un peuplement dense et à un régime hydrique limitant en post floraison forment trois facteurs particulièrement favorables au développement du syndrome de desséchement précoce attribué à P. macdonaldii. L'alimentation azotée, au travers de la fertilisation, est le principal facteur favorisant la maladie ; le régime hydrique limitant et la densité de peuplement amplifient la maladie. Le faible diamètre de bas de tige (sous de fortes densités) associé à la prolifération du champignon dans le xylème (azote), occasionnerait une réduction de la conductance hydraulique par obstruction des vaisseaux. Amplifiée lorsque la disponibilité en eau du sol est limitante, cet arrêt de la transpiration se traduit par une sénescence anticipée de 40 jours par rapport à la maturité physiologique de peuplement sains. / Sunflower premature ripening results from an infection by Phoma macdonaldii causing lesions girdling the stem base and narrowing the diameter of the collar. This attack induces a sudden leaf senescence damaging for the culture. Artificial inoculations with spores or mycelium of P. macdonaldii aimed to reproduce the disease and confirm the involvement of this fungus in this syndrome. In a context where chemical protection and plant resistance are limited, control of P. macdonaldii by cultural control could be an effective alternative. Field and greenhouse trials conducted from 2006 to 2009 at INRA and Cetiom showed the importance of sunflower crop management on the frequency and severity of early drying, and better understand the etiology of this syndrome. A significant nitrogen supply, a dense population and a limited water regime postflowering are particularly conducive to premature ripening. Nitrogen supply is the main factor favoring the disease; limited water regime and density amplify the disease. The small stem base diameter (under high densities) associated with the proliferation of the fungus in the xylem (nitrogen), may reduce hydraulic conductance by vessel blockage. Amplified when soil water availability is limiting, this stop of the transpiration leads to early senescence 40 days before physiological maturity of healthy plants.

Si les lipides contribuent à la valeur nutritionnelle et sensorielle de nombreux aliments, ils sont particulièrement sensibles aux réactions d'oxydation. Les principaux mécanismes mis en jeu lors de l'oxydation des acides gras insaturés sont relativement bien connus. En revanche, il est aujourd'hui quasiment impossible de prédire l'avancement des réactions et souvent nécessaire de recommencer une nouvelle étude de stabilité oxydative pour tout nouveau couple produit alimentaire / procédé de transformation. L'objectif de la thèse est donc de construire un modèle mécanistique couplé à un modèle de transfert de l'oxygène dans le but de prédire l'avancement des réactions d'oxydation dans un milieu lipidique continu et dans des conditions expérimentales définies et contrôlées (température, oxygénation, composition en acides gras, composition en antioxydants). Pour cela, un schéma réactionnel visant à détailler l'ensemble des réactions impliquées dans le phénomène d'auto-oxydation des lipides a été proposé puis un modèle stoechio-cinétique a été construit à partir des valeurs des paramètres cinétiques issues de la littérature. La réactivité des acides gras insaturés présents dans trois huiles végétales d'usage courant (colza, tournesol, tournesol oléique), purifiées de leurs antioxydants naturels, a été étudiée entre 80 et 180°C, en suivant différents marqueurs d'oxydation (diènes conjugués, hydroperoxydes, aldéhydes, polymères). Comme attendu, les cinétiques d'oxydation se sont avérées dépendantes de la composition des huiles en acides gras, de la température et des conditions d'oxygénation. L'ajout d'antioxydant(s) a confirmé l'effet protecteur de l'α-tocophérol, qui n'a pas été amélioré par un enrichissement en acide chlorogénique, acide phénolique naturellement présent dans les graines de tournesol. Les résultats obtenus ont été utilisés pour valider le modèle développé, dont les prédictions permettent de reproduire les tendances expérimentales. Deux limitations ont été mises en évidence au cours de cette phase de validation dont la première concerne la description fiable et précise du mécanisme d'oxygénation du milieu, qu'il sera nécessaire de mesurer dans une huile à haute température pour valider le modèle d'oxydation. Par ailleurs, compte tenu du nombre important de réactions prises en compte, il sera indispensable de disposer d'un jeu de données expérimentales plus important, pouvant inclure des intermédiaires radicalaires. Pour cela, les potentialités de la résonance paramagnétique électronique ont été étudiées au cours de ce travail, à la fois pour suivre les radicaux lipidiques et pour accéder à des paramètres cinétiques pour des réactions radicalaires, peu disponibles dans la littérature. / If lipids contribute to nutritional and sensorial properties of many foodstuf, they are particularly sensitive to oxidation reactions. The main mechanisms involved in the oxidation of unsaturated fatty acids are already well-known. However, it is almost impossible to predict the progress of oxidative reactions and often necessary to develop new studies of oxidative stability for each new food product / processing. The aim of this study is to develop a mechanistic model coupled to oxygen transfer in order to predict the evolution of oxidation reactions in a bulk lipid system and in defined and controlled experimental conditions (temperature, oxygenation, fatty acids' composition, antioxidants' composition). Thus, a reaction scheme detailing all the reactions involved in the oxidation phenomenon was proposed and a stoichio-kinetic model was built on the basis of conservation equations and kinetic parameters available in literature. The reactivity of unsaturated fatty acids contained in three usual edible oils (rapeseed, sunflower, high oleic sunflower), previously stripped of their natural antioxidants, was studied between 80 and 180 °C, following several oxidation markers (conjugated dienes, hydroperoxides, aldehydes, polymers). As expected, oxidation kinetics depended on fatty acids' composition of oils, on temperature and on oxygen availability. The addition of antioxidant(s) confirmed the protective effect of α-tocopherol, which was not improved by the enrichment in chlorogenic acid, a phenolic acid naturally occurring in sunflower seeds. The experimental data were used to validate the model which predictions reproduce experimental tendencies. Two limitations were identified during model validation. The first is the accurate description of the oxygenation mechanism of the medium which need to be measured in oil at high temperatures. Moreover, given the large number of reactions taken into account, it is essential to have a set of more important experimental data which include radical intermediates. For this, the potential of electron spin resonance spectroscopy was evaluated in this in order to follow lipid radical species and access to kinetic parameters of radical reactions, few available in literature.

La production de tournesol inclue des interactions complexes entre le génotype et l'environnement tout au long du cycle de la culture. La profondeur de l'enracinement du tournesol est fortement liée au sol, à sa structure et à la disponibilité en eau. La compaction du sol représente un enjeu important dans le contexte actuel de la durabilité des systèmes agricoles, et se caractérise par une diminution de la disponibilité hydrique du sol, une augmentation de la densité apparente et la résistance du sol à la pénétration. L’altération de l'exploration du système racinaire et de ses conséquences sur la croissance du système aérien sous contraintes mécaniques du sol a été explorée pour de nombreuses cultures (maïs Zea mays, Blé Triticum durum, ou de soja Glycine max). Peut d’études ont été réalisée sur le tournesol (Helianthus annuus L.). Parmi ces études seules quelqu’une incluent des cinétiques de croissance, encore moins incluent la qualité de la production. Le but de ce travail est d'étudier i) les modifications du système racinaire causée par la compaction du sol, ii) l'altération du système aérien causé par la modification du système racinaire, et iii) les interactions entre les systèmes. Une synthèse réalisée à partir la littérature et du schéma conceptuel du modèle STICS a permis d’établir un schéma conceptuel théorique retraçant le mécanisme des actions de la compaction du sol sur la plante de tournesol. A partir de ce schéma, deux expérimentations au champ et une expérience en conditions contrôlées ont été construites. En présence de compaction du sol, une diminution de la disponibilité hydrique, une augmentation de la densité apparente et la résistance du sol à la pénétration ont été observées conformément à la littérature. Le stress causé par la contrainte mécanique du sol a induit une réduction de la croissance et de l'exploration du système racinaire. Ceci a engendré une diminution de la surface foliaire, de la biomasse aérienne, et de la hauteur des plantes. Les pertes d'efficacité de l'utilisation des ressources et de rendement ont été observées par des indicateurs indirects. Les analyses de sensibilité de STICS ont été effectuées sur les paramètres d'intérêts, confirmant le seuil à partir duquel la compaction du sol conduit à des effets négatifs sur la plante de tournesol. Des propositions ont été faites pour adapter le modèle à la croissance du système racinaire de tournesol, i) en établissant une liaison directe entre les appareils aérien et souterrain, et ii) en réajustant l'indice de stress provoqué par les variations de densité apparente / The sunflower production takes place throughout complex interactions between the genotype, the crop management and the environment. Sunflower rooting depth is strongly related with soil structural behavior and gravimetric water availability. Soil compaction represents an important issue in the actual context of agricultural system durability, and is characterized by a decrease of soil available water, an increase of bulk density and soil resistance to the penetration. Variation of root system exploration and their consequences on above ground growth and development under soil mechanical constraints have been explored for many crops (Maize Zea mays, Wheat Triticum durum, or Soybean Glycine max), but only few researches have been carried out on sunflower (Helianthus annuus L.). Among them only few includes kinetic aspects and less quality of production. The aim of this work is to study i) the root system modifications caused by soil compaction, ii) the above ground system alteration caused by root system modification, and iii) the interactions between the systems. An analysis carried out from literature and the model STICS conceptual framework lead to the construction of a conceptual framework explaining the mechanism of soil compaction actions on sunflower plant. From this knowledge, two field experiments and a controlled experiment were built. In presence of soil compaction a decrease of soil water availability and an increase of bulk density and soil resistance to penetration were observed as reported in literature. The stress caused by soil mechanical constraint induced a reduction of root system growth and exploration. This induced a decrease of leaf area, shoot biomass, and plant height. The use efficiency of resource and yield lost were observed by indirect indicators. Sensitivity analyses of STICS were done on parameter of interest, confirming the threshold above which soil compaction lead to negative impact on sunflower. Proposition were made to adapt the model to sunflower root system growth, by implementing a direct link between shoot and root growth, and by readjusting the bulk density stress index

Le cadmium (Cd) est naturellement présent dans les sols qui sont aussi enrichis par l'activité humaine. Le Cd contamine les produits végétaux alimentaires car il est absorbé par les racines des plantes. Elément toxique pour les organismes vivants, les concentrations dans les produits consommés sont soumises aux règlementations pour l’alimentation humaine et animale. Il est donc nécessaire de comprendre le transfert sol-organe consommé du Cd, spécialement pour le tournesol (Helianthus annuus L.), notre plante modèle, pouvant accumuler plus de Cd que d’autre plantes cultivées. Ce travail a testé l'hypothèse que la quantité de Cd absorbée par le système racinaire du tournesol était liée à l'architecture de ce dernier. Nous avons caractérisé au niveau des racines individuelles une variation longitudinale de l’influx d'absorption du Cd2+ en lien avec le milieu de culture, l'ordre et l'âge des racines. Ces variations ont été attribuées à la dynamique de développement des barrières apoplasmiques (dépôts de cellulose lignine et subérine) qui limitent l'internalisation du Cd2+ dans le cytoplasme cellulaire. Par simulation, il a été montré que ces variations pouvaient théoriquement impacter l'absorption totale de Cd2+ en fonction de l'architecture racinaire en hydroponie mais beaucoup moins sur substrat solide (sable). En outre, une comparaison de 14 cultivars de tournesol cultivé en hydroponie a montré que la variabilité des teneurs en Cd dans les parties aériennes était plutôt liée à des différences d'absorption indépendantes de l'architecture racinaire et à des variations de répartition dans la plante. Les variations longitudinales d'absorption du Cd peuvent alors être considérées comme mineures face à des variations inter-cultivars dont l'origine reste à élucider. Dans une optique de modélisation du prélèvement total en conditions de sol, il serait alors possible de ne considérer qu’un influx moyen de Cd pour la totalité du système racinaire indépendamment de son architecture / Cadmium (Cd) is naturally occurring in soils that are also enriched by human activity. Cd contaminates food crops because of its absorption by plant roots. Because it is a toxic element for living organisms, its concentrations in food and feed plant products are subjected to regulatory limits. Therefore, it is necessary to understand the transfer of this metal from the soil to the edible plant part, especially for sunflower (Helianthus annuus L.), our model plant that can accumulate more Cd than other crop species. This study tested the hypothesis that the amount of Cd absorbed by sunflower was related to the root architecture. We characterized, at the individual roots level, a longitudinal variation of the influx of Cd2+ absorption in relation with the culture medium, the order and the age of roots. These variations were attributed to the development of apoplastic barriers (cellulose, lignin and suberin deposition) that restrict the absorption of Cd2+ into the cytosol. By simulation, it has been shown that these variations could theoritically impact the total absorption of Cd2+ in hydroponics depending on the root architecture while in solid substrate (sand) the impact was much more limited. Furthermore, a comparison of 14 sunflower cultivars showed that the variability in Cd concentrations in shoots was rather due to differences in absorption independent of root architecture and in variations in the root to shoot distribution. The longitudinal variation in the Cd root influx can then be considered of minor importance compared to the between cultivar variability in Cd uptake, the origin of which remains to be determined. In the perspective of modelling the total uptake of Cd in soil conditions, it could then be possible to assume a global mean influx of Cd independent of the root architecture

Les tourteaux de colza et de tournesol, principalement utilisés en alimentation animale pour leur forte teneur en protéines, représentent des sources d’acides phénoliques aux propriétés antioxydantes et bioacives variées mais peu valorisées à ce jour. Par ailleurs, les procédés de séparation de ces composés sont basés sur des extractions par solvants qui génèrent des effluents et impactent l’intégrité des autres composants des matières premières.La première partie de ce travail de thèse a été consacré au développement de nouveaux procédés de séparation de la fraction phénolique des tourteaux de colza et de tournesol. Après un broyage adéquat des tourteaux, le fractionnement par tri électrostatique et turbo-séparation a permis d’obtenir des fractions enrichies en protéines et les composés phénoliques. Dans les deux cas, l’état granulométrique des tourteaux broyés a été déterminant. Le tri électrostatique a conduit au plus forts taux d’enrichissement en protéines et composés phénoliques (jusqu’à deux fois la concentration dans les tourteaux) avec des rendements de l’ordre de 30% après recyclages. Cette étape a été suivie par l’extraction de la fraction phénolique par des mélanges hydro-alcooliques « verts » à base d’éthanol, en substitution au méthanol.Dans la deuxième partie, nous nous sommes intéressés à la production enzymatique des acides sinapique et caféique, à partir des tourteaux ou de leurs extraits. Trois cinnamoyl estérases recombinantes d’A. niger aux activités et spécificités différentes ont été testées. L’hydrolyse des tourteaux non traités thermiquement s’est traduite par une dégradation des composés phénoliques par des enzymes endogènes. Le problème a pu être contourné en réalisant l’hydrolyse sur l’extrait phénolique des tourteaux avec néanmoins, dans le cas du colza, l’existence de réactions secondaires néfastes au rendement en acide sinapique.La dernière partie a consisté en la synthèse de mono- et di-esters d’acide sinapique et caféique avec différents α,ω-diols aliphatiques, puis l’évaluation de leur capacité antioxydante en milieu émulsionné et en milieu homogène. Un effet négatif de la mono-estérification des acides phénoliques a été observé en milieu hétérogène montrant ainsi l’influence négative du groupement hydroxyle situé à l’extrémité de la chaîne alkyle. Un effet de seuil a été observé, en revanche, avec les deux familles de di-esters d’acides phénoliques, indiquant une amélioration de la capacité antioxydante jusqu’à un optimum correspondant à une longueur de chaine alkyle particulière. Enfin, tous les mono- et di-esters testés en milieu homogène ont montré une capacité antiradicalaire plus faible que celle des acides phénoliques de départ correspondants. / Rapeseed and sunflower meals are highly abundant and protein-rich by-products mainly dedicated to animal feed. Besides, they also represent an interesting source of phenolic compounds with various bioactive and antioxidant properties, but widely untapped so far. In addition, the recovery processes of phenolic compounds are based on the use of solvents that generate effluents and may negatively affect the integrity of other meal constituents.The first part of this work was devoted to the development of new separation processes of rapeseed and sunflower meal phenolic fractions. After an appropriate milling of the meals, the dry fractionation by electrostatic sorting or air classification allows the recovery of proteins and phenolics enriched fractions. In both cases, the particle-size distribution of milled meals has been of paramount importance on process efficiency. Electrostatic sorting lead to the highest enrichments in proteins and phenolics (up to two times more than in starting meals) with recovery yields around 30% after recycling. This step was followed by the extraction of phenolics using green hydro-alcoholic mixtures based on ethanol as substitutes to methanol.In the second part, we investigated the enzymatic production of sinapic and caffeic acids from rapeseed and sunflower meals or their extracts. Three recombinant cinnamoyl esterases from A. niger exhibiting different activities and selectivities were tested. Owing to the presence of active endogenous enzymes, the hydrolysis of non-thermally treated meals has lead to a significant loss of phenolics. The issue was overcomed by performing hydrolysis on the corresponding phenolic extracts. However, in case of rapeseed extract, acyl transfer reactions were detrimental to sinapic acid formation and yield.Finally, in the last part, we synthesized mono- and di-esters of sinapic and caffeic acids with aliphatic α,ω-diols of increasing chain length, then we evaluated their antioxidant capacities in emulsion and in homogenous medium. A negative impact of the mono-esterification of the phenolic acid with the different aliphatic diols was observed in the heterogeneous media, implying the negative influence of the hydroxyl group at the end of the alkyl chain. Conversely, a “cut-off” effect was observed for the two di-esters series showing an improvement of the antioxidant capacity until an optimum was reached for a particular alkyl chain. Finally, all the esters showed lower antiradical capacities in the homogenous media compared to the corresponding starting phenolic acids.

La mammite est une inflammation de la mamelle, le plus souvent, en réponse à une invasion d’origine bactérienne. L’utilisation d’antibiotiques pour le traitement de cette pathologie n’est pas la solution idéale. Outre les problèmes engendrés pour la qualité du lait, l’apparition de résistance et l’inefficacité des traitements nécessitent de développer des méthodes alternatives. L’objectif de ces travaux de thèse était de vérifier si l’utilisation d’huile de tournesol ozonée comme moyen de lutte alternatif contre les mammites est envisageable. Dans un premier temps, l’effet des conditions d’ozonation sur la composition et sur l’activité antibactérienne de l’huile ozonée a été étudié pour déterminer les conditions optimales de synthèse d’un agent antibactérien. Les résultats ont montré que l’ajout d’eau et l’augmentation de la durée de la réaction permettaient l’obtention de valeurs d’indice de peroxyde plus élevées et d’une meilleure activité antibactérienne mettant en évidence la relation existant entre ces deux paramètres. Par la suite, l’activité antibactérienne d’huile de tournesol ozonée a été évaluée in vitro sur 59 espèces bactériennes isolées de cas déclarés de mammites chez des brebis. Le produit testé a prouvé son efficacité contre toutes les souches étudiées avec des concentrations minimales inhibitrices de croissance comprises entre 0,625 et 20 mg/mL. L’homologation de l’huile de tournesol ozonée comme préparation vétérinaire requiert d’avoir des données sur sa stabilité thermique et d’identifier les molécules actives. Les travaux menés ont montré que la composition de l’huile de tournesol ozonée stockée à −20 °C ou à +4 °C n’évoluait pas pendant une durée d’un an. Au contraire, des températures de stockage plus élevées entrainaient rapidement une diminution de l’indice de peroxyde et une augmentation de l’acidité. Cependant, ces modifications n’ont pas eu d’effet sur l’activité antibactérienne qui a gardé une valeur constante. Ces observations ont permis d’émettre des hypothèses sur l’identité des molécules actives. L’activité antibactérienne des huiles ozonées serait due à la présence d’ozonides, d’hydroperoxydes et d’acides nonanoïque et azélaïque. L’étude de la réaction d’ozonolyse sur un composé modèle, l’oléate de méthyle, a permis d’affiner ces hypothèses. En effet, l’activité antibactérienne spécifique de différentes fractions obtenues après purification d’oléate de méthyle ozoné a été évaluée. Toutefois, les ozonides purifiés et caractérisés par RMN n’ont pas montré d’activité dans la gamme de concentration testée. L’activité antibactérienne de l’huile de tournesol ozonée peut donc être attribuée aux hydroperoxydes, aux aldéhydes et aux acides carboxyliques à chaines courtes. / Mastitis is an inflammation of the udder, usually in response to a bacterial invasion. The use of antibiotics for the treatment of this disease is not the ideal solution. In addition to the problems caused to the quality of milk, the development of resistance and ineffective treatments require to focus on alternative methods. The aim of this work was to verify if the use of ozonized sunflower oil as an alternative means of fight against mastitis could be possible. Firstly, the effect of the ozonation conditions on the composition and the antibacterial activity of ozonized oils was studied to determine the optimum conditions for the synthesis of an antibacterial agent. The results showed that the addition of water and increasing the duration of the reaction allowed to obtain higher peroxide index values and improved antibacterial activity highlighting the relationship between these two parameters. Afterwards, the antibacterial activity of ozonized sunflower oil was assessed in vitro against 59 bacterial species isolated from reported cases of mastitis in ewes. The tested product has proved its efficiency against all the strains studied with minimum inhibitory concentrations between 0.625 and 20 mg/mL. The registration of ozonized sunflower oil as a veterinary preparation requires to obtain data on its thermal stability and to identify the active molecules. The work carried out has shown that the composition of ozonized sunflower oil stored at −20 °C or +4 °C did not evolve for a period of one year. On the contrary, higher storage temperatures quickly led to a decrease of the peroxide index and an increase in acidity. However, these changes had no effect on the antibacterial activity that kept a constant value. These observations allowed speculating on the identity of active molecules. The antibacterial activity of ozonized oils could be due to the presence of ozonides, hydroperoxides and nonanoic acid and azelaic acid. The study of the ozonolysis reaction on a model compound, methyl oleate, helped to refine these assumptions. Indeed, specific antibacterial activity of various fractions obtained after purification of ozonized methyl oleate was evaluated. However, purified ozonides, characterized by NMR, showed no activity in the tested concentration range. The antibacterial activity of ozonized sunflower oil can therefore be attributed to hydroperoxides, aldehydes and short chain carboxylic acids

Ce travail de thèse a été réalisé dans le cadre du projet de l'ANR DEMETHER lancé en 2011. L'objectif du projet était d'élaborer un matériau composite d'origine bio-sourcée pour l'isolation thermique des bâtiments existants. Ces biocomposites sont constitués de broyats de tiges de tournesol liés par une biomatrice à base de chitosane. Mon travail s'est concentré essentiellement sur la caractérisation et la modélisation des propriétés mécaniques des broyats et du biocomposite. La première phase du travail a permis de mettre en évidence l'influence de la zone de prélèvement des échantillons dans la tige ainsi que celle de l'humidité relative sur le module d'Young. Une approche statistique a également permis de prendre en considération le caractère diffus des tiges sur leurs propriétés mécaniques. Par la suite, un travail d'homogénéisation basé sur la morphologie et les caractéristiques des constituants de l'écorce a conduit à une estimation des propriétés élastiques globales de celle-ci. La deuxième phase du travail a permis de caractériser mécaniquement le biocomposite en compression par une méthode de mesures de champs sans contact développée au laboratoire. Le caractère hétérogène des champs de déformation a ainsi été directement relié aux constituants et au taux de chitosane. / This thesis was carried out within the framework of the project Demether started in 2011. The objective of this project is to develop a bio-based composite material for thermal insulation of existing buildings. These biocomposites consist of shredded sunflower stems linked by a chitosan-based biomatrix. My work is mainly focused on the characterization and the modeling of the mechanical properties of both the sunflower stem and the biocomposite. The first part of this work highlighted the influence of both the specimen sampling location and the conditioning relative humidity on the Young's modulus of sunflower stem. A statistical approach enabled us to take into account the diffuse nature of the stems on their mechanical properties. Thereafter, a homogenization work was carried out. It led to an estimate of the elastic property of the bark based on the morphology and the characteristics of the constituents. In the second phase of the work, the mechanical behavior of the biocomposite under compression was characterized by applying a full-field measurement technique. The heterogeneous nature of the deformation fields was directly linked to the constituents and the chitosan mass percentage of the biocomposite.

Le phoma (Phoma macdonaldii / Leptosphaeria linquistii) et le phomopsis (Phomopsis / Diaporthe helianthi) sont deux champignons pathogènes majeurs du tournesol. Dans un contexte d’objectif de réduction de la lutte chimique, une meilleure compréhension des interactions peuplement-agents pathogènes-environnement-conduite de culture est nécessaire. Des essais menés au champ et en serre à Auzeville en 2010 et 2011 ont permis de décomposer les effets de la conduite de culture du tournesol sur l’apparition et le développement des deux maladies. Les variables clés de l’architecture des plantes en peuplement et du microclimat, modifiées par la conduite de culture (choix variétal, densité de semis, fertilisation azoté, irrigation) ont été décrites et mises en relation avec les composantes de la maladie. Ainsi, pour le phomopsis, le rôle déterminant du microclimat résultant du niveau de développement de la couverture foliaire lors des phases initiales d’infection a été confirmé. La taille des feuilles et le diamètre des tiges sont des caractères déterminants de la progression des dégâts sur feuille et tige. Les conséquences des attaques de phomopsis sur feuille en termes de mécanismes de nuisibilité ont été analysées finement et modélisées. Pour le phoma, le rôle du statut nutritionnel azoté dans la progression des attaques sur tige et collet a été confirmé. La fonction régulatrice du phoma vis-à-vis des attaques de phomopsis sur feuille a été quantifiée. Sur le plan de la modélisation, plusieurs approches ont été menées : (i) Evaluation de la qualité prédictive d’Asphodel, modèle épidémiologique prévoyant les émissions de ascospores de Phomopsis ; application à différentes conduites de culture et extension au phoma pour la partie inoculum primaire ; (ii) développement d’un modèle prédictif de l’incidence du phoma prenant en compte les effets climatiques, microclimatiques et agronomiques ; (iii) proposition d’une modélisation conceptuelle des interactions plante-agent(s) pathogène(s)-environnement-conduite de culture. Ce travail pourra, à terme, contribuer à la conception de stratégies de gestion des principales maladies du tournesol, à l’échelle de la parcelle ou du territoire. / Phoma (Phoma macdonaldii / Leptosphaeria linquistii) and phomopsis (Phomopsis / Diaporthe helianthi) are two major sunflower fungal diseases. In a context of reduction of pesticides, a better understanding of the interactions between crop canopy, pathogens, environment and cropping practices is needed. Field and greenhouse experiments set up at Auzeville in 2010 and 2011 allowed to dissect the impact of sunflower crop management on disease appearance and development. Key variables of plant architecture and microclimate, modified by cropping practices (variety choice, sowing density, nitrogen fertilization, irrigation) were described and related to disease components. Thereby, for phomopsis, the key role of microclimate resulting from the level of development of leaf area during the initial stages of infection was confirmed. Leaf length and stem diameter are key characters for necrosis progression on leaf and stem. The impact of phomopsis leaf infection in term of damage mechanism was analysed and modelled. For phoma, the effect of nitrogen nutrition status on necrosis progression on stem and stem base was confirmed. The regulatory function of phoma towards phomopsis leaf infection was quantified. In terms of modelling, several approaches were developed: (i) evaluation of the predictive quality of Asphodel, an epidemiological model predicting Phomopsis ascospore release; application to different cropping practices and extension to phoma for primary inoculum; (ii) development of a predictive model for phoma incidence taking into account the climatic, microclimatic and agronomic effects; (iii) proposal of a conceptual model of the interactions between crop canopy, pathogens, environment and cropping practices. This study could contribute to the design of integrated management strategies for the main sunflower diseases, at field or at territory scale.

L'hydrogénation de l'huile de tournesol en présence de catalyseurs bimétalliques Pd-Me/SBA-15 (Me = Ru, Ni, Sr, Co et Mo) a montré que l'ajout d'un deuxième métal a une grande influence sur l'activité et la sélectivité de Pd. En effet, l'activité de Pd augmentait avec l'ajout de Co, Sr et légèrement avec le Ru, alors qu'elle diminuait avec l'ajout de Ni et de Mo. Fait intéressant, l'ajout de Ru n'a pas seulement promu l'activité, mais il a également inhibé la formation des isomères trans en ayant une grande sélectivité envers les rà-monoènes. D'autre part, le catalyseur dopé au soufre 0.7%Pd-0.3%/SBA-15 a montré une activité satisfaisante et légèrement supérieure à celle de Pd seul. Toutefois, une légère augmentation des teneurs en C18 :0 et C18 :1 trans a été observée à la fin de réaction, formant ainsi une huile plus solide. Néanmoins, ce catalyseur était le plus stable en présence de quelques ppm de S dans l'huile de tournesol. Par conséquent, ce catalyseur a été choisi pour l'optimisation des conditions opératoires lors de l'hydrogénation des huiles de canola et de tournesol. La comparaison entre les deux huiles a mis en évidence l'influence de la composition initiale en acides gras sur la qualité des produits hydrogénés. La détermination des modules Weisz-Prater de l'hydrogène et de l'huile végétale a mis en évidence l'existence des limitations au transfert d'H₂, contrôlant ainsi par diffusion les teneurs en acides gras trans.

Les protéines extraites des végétaux sont des matériaux relativement peu coûteux, non toxiques, biocompatibles et biodégradables. Elles représentent une bonne alternative aux protéines d’origine animale et aux polymères dérivés du pétrole. Dans le cadre de cette étude, les protéines extraites de graines de soja et de tournesol ont été utilisées en tant que matériaux enrobants pour la microencapsulation de la matière active hydrophobe (α-tocophérol) ou hydrophile (acide ascorbique) par le procédé d’atomisation. Les protéines de soja sont largement utilisées dans les applications alimentaires et non-alimentaires, notamment en microencapsulation. Elles sont donc étudiées dans ce travail comme matériau enrobant de référence. Les protéines de tournesol n’ont quant à elles pas d’application industrielle concrète, si ce n’est sous la forme de tourteaux dans l’alimentation animale. C’est pourquoi il nous semble pertinent de trouver des nouvelles voies de valorisation pour ce coproduit d’origine agricole. Plusieurs modifications des protéines, telles que l’hydrolyse enzymatique, l’acylation, la réticulation enzymatique et la cationisation ont été étudiées dans le but d’améliorer les propriétés encapsulantes du matériau enrobant. Dans le contexte de la chimie verte, toutes les modifications ont été effectuées sans utilisation de solvants organiques ni de catalyseurs chimiques. L’influence des modifications chimiques et enzymatiques des protéines, et des paramètres du procédé (pression d’homogénéisation, ratio matériau enrobant/matière active et concentration en protéines) sur les différentes caractéristiques des préparations liquides et des microparticules (viscosité, taille des gouttelettes dans le cas des émulsions, morphologie et taille des microparticules), ainsi que sur les paramètres liés au procédé d’atomisation (rendement et efficacité de microencapsulation) a été particulièrement étudiée au cours de ce travail. Les résultats obtenus confirment que l’extrait protéique de tournesol est tout à fait pertinent comme matériau enrobant et permet d’obtenir des efficacités de microencapsulation significativement plus élevées par rapport à celles obtenues avec l’extrait protéique de soja. / Proteins extracted from vegetables are relatively low-cost, non-toxic, biocompatible and biodegradable raw materials. They represent a good alternative to animal-based proteins and petroleum-extracted polymers. In this study, proteins derived from soybean and sunflower seeds were used as wall materials for microencapsulation of hydrophobic (-tocopherol) or hydrophilic (ascorbic acid) active material by spray-drying technique. Soybean proteins are widely used in food and non-food applications, especially in microencapsulation. They were studied in this work as wall material of reference. Sunflower proteins are not actually used in industrial application, but only in the form of oil-cake for animal feeding. That’s why new ways of valorization of this agricultural by-product should be investigated. Several proteins’ modifications such as enzymatic hydrolysis, acylation, cross-linking and cationization were studied in order to improve encapsulating properties of wall material. In the context of green chemistry, all the modifications and preparations were performed without use of organic solvents and chemical catalysts. The effect of protein chemical and enzymatic modifications, and process parameters (homogenization pressure, wall/core ratio and protein concentration) on different characteristics of liquid preparations and microparticles (viscosity, emulsion droplet size, microparticle size and morphology) and on parameters related to the spray-drying process (yield and efficiency of microencapsulation) was particularly investigated in this study. The obtained results confirmed that sunflower proteins are quite suitable as encapsulating agent and provide the microencapsulation efficiencies significantly higher compared to those obtained with soy proteins.