La demande sociétale en protéines végétales a augmenté d’environ 50% durant la dernière décennie. Les nouvelles tendances alimentaires et l’intérêt pour leurs propriétés font de ces protéines une alternative intéressante dans de nombreux secteurs industriels à moyenne et haute valeur ajoutée. L'objet de cette thèse est de progresser dans l'étude d’un procédé simple et robuste permettant la mise au point d'une éco-filière de production de protéine. L’objectif est d’étudier l’extraction et le procédé de purification de la protéine, à partir des plantes sélectionnées, afin de garantir la conservation de ses propriétés technologiques moussantes, émulsifiantes et gélifiantes. / Social requirements for vegetal proteins increased almost by 50% in last decade. New food trends and their interesting functional properties make these proteins a preferential choice for industrial sectors of middle and high added-value. The aim of this PhD Thesis is to contribute to the analysis of a simple and robust process able to favour an eco-industry for protein production. The objective is to study the extraction and the purification of the protein, from selected green-plants, in order to guarantee techno-functional properties such as foaming, emulsifying and gelling powers

L’un des défis majeurs dans le domaine des polymères est la substitution des molécules pétro-sourcées en vue de l’élaboration de monomères, polymères et d'additifs pour polymères. Le travail de cette thèse s’axe sur la valorisation de molécules bio-sourcées et plus particulièrement, du cardanol et de dérivés d'huiles végétales. Le champ d’application des polymères étant large, nous avons choisi de nous centrer sur trois grandes problématiques.Dans un premier temps, nous nous sommes intéressés à la plastification du PVC qui, actuellement, est majoritairement réalisée par des phtalates, famille d’esters pétro-sourcés vivement suspectés d’être des perturbateurs endocriniens. Des additifs de substitution ont ainsi été synthétisés par une chimie simple à partir du cardanol et d’esters gras. Des stabilités thermiques et des propriétés plastifiantes très satisfaisantes ont été obtenues. Enfin, des tests de toxicité et d’écotoxicité ont démontré l’absence d'impact perturbateur sur la sécrétion d'hormones sexuelles et la non toxicité vis-à-vis de l'environnement de ces plastifiants bio-sourcés.Dans un second temps, nous avons revisité la chimie des résines phénoplastes habituellement préparées à partir du phénol et du formaldéhyde, deux molécules classées CMR. Nous avons adapté cette chimie robuste à un phénol bio-sourcé, le cardanol, et à un aldéhyde bio-sourcé, le nonanal, pour obtenir des résines phénoliques souples. Cette propriété recherchée est le résultat d’une plastification interne des chaines lipidiques pendantes au sein du réseau polymère. Par cet exemple, l’intérêt des dérivés d’huiles végétales pour l’élaboration de matériaux souples a été démontré. Un compromis entre la souplesse des résines phénoliques et leurs résistances chimique et thermique a été atteint.Enfin, nous nous sommes tournés vers l’élaboration de polyuréthanes réticulés à partir d’un ester gras, d’un diester gras et d’un triglycéride porteurs de fonctions alpha-hydroxycétone (collaboration avec l’équipe CASYEN de l’ICBMS). L’apport de la fonction alpha-cétone sur la réactivité du polyol vis-à-vis du réactif isocyanate n’est que modeste par rapport à des dérivés présentant un groupement alcool isolé sur la chaine (huile de ricin) et alcool associé à une autre fonction alcool (triglycéride 1,2-diol). Néanmoins, la présence d’interactions intramoléculaires provenant des groupements cétone a permis d’exacerber la stabilité thermique des matériaux PU et d’élaborer des PU réticulés souples par plastification interne comme dans le cas des résines phénoliques.Cette thèse a ainsi démontré l’apport des phénols lipidiques tels que le cardanol et des chaines grasses dans l’amélioration de la stabilité thermique et de la souplesse au sein de matériaux polymères. / One of the major challenges in the field of polymers is the substitution of oil-based molecules for the development of monomers, polymers and polymer additives. The topic of this thesis is focused on the valorization of bio-sourced molecules and particularly, cardanol and vegetable oil derivatives. Since the scope of polymers is broad, we have chosen to focus on the following three major issues.At first, we were interested in the plasticization of PVC, which is most often carried out by phthalates, a family of oil-based esters strongly suspected to be endocrine disruptors. Alternative additives were thus synthesized by simple chemical reactions from cardanol and fatty esters. Good thermal stabilities and satisfactory plasticizing properties were obtained. Finally, toxicity and ecotoxicity tests have demonstrated the absence of a disruptive impact on the secretion of sex hormones and the non-toxicity towards the environment of these bio-sourced plasticizers.In a second step, we were interested in the chemistry of phenolic resins usually prepared from phenol and formaldehyde, two molecules classified as CMR substances. Thus, a bio-sourced phenol, cardanol, and a bio-sourced aldehyde, nonanal, were reacted to reach flexible phenolic resins. This peculiar property is the result of internal plasticization of the pendant lipid chains within the polymer network. By this example, the interest of vegetable oil derivatives for the production of flexible materials was demonstrated. Finally, a compromise between the flexibility of phenolic resins and their chemical and thermal resistances was reached.Finally, we turned to the development of crosslinked polyurethanes from a fatty ester, a fatty diester and a triglyceride exhibiting alpha-hydroxyketone functions (collaboration with the CASYEN team of the ICBMS). The contribution of the alpha-ketone function on the reactivity of the related to the isocyanate reagent is only modest compared to isolated alcohol type derivatives (castor oil) and alcohol associated with another alcohol function ( triglyceride 1,2-diol). Nevertheless, the presence of intramolecular interactions from ketone groups made possible to enhance the thermal stability of the PU materials and to develop flexible crosslinked PUs by internal plasticization, as in the case of phenolic resins.This thesis brings out the advantages provided by the use of lipid phenols such as cardanol and fatty chains for the improvement of thermal stability and flexibility of polymer materials.

Cette étude présente un modèle biophysique de fonctionnement de culture capable de traduire la dynamique de l'évolution de tout couvert végétal, sous différentes conditions abiotiques du milieu (température, eau et rayonnement) mais aussi de sols et de climats. L'approche développée pour le suivi de la cinétique de croissance et de développement des couverts reste très proche de la réalité physiologique de leurs fonctionnements mais aussi de celle liée aux interventions humaines qui se trouve alors compatible avec l'échelle de notre modélisation. Alors que l'utilisation d'une simple loi linéaire d'action de la température par les modèles de fonctionnements des cultures permet de prendre en partie l'effet de l'action de la température sur une gamme assez limitée de température active des espèces végétales, l'approche, assez originale, adoptée dans ce modèle permet l'utilisation d'une vraie loi d'action de la température sur les différents processus biologiques liés au développement et à la croissance, valable sur toute la gamme des températures biologiquement actives. Aussi, cette approche très générique permet de suivre la cinétique des vitesses d'évolution de toutes entités d'une plante, quelque que soit l'espèce ou la variété, et de travailler à n'importe quelle échelle de temps (jour, heure). L'adaptation du modèle logistique (largement utilisé pour décrire les processus biologiques) au contexte physiologique des plantes a permis une description assez originale de la dynamique de la croissance en fonction du développement, prenant en compte à tout moment l'effet d'une contrainte du milieu et sa rétroaction sur la dynamique d'évolution du couvert. La régulation de la croissance a été possible dans ce modèle de développement-croissance à travers la modulation de sa vitesse de croissance (processus le plus sensible au stress) en fonction de deux stress les plus importants chez les végétaux, soit l'eau et le rayonnement. A partir d'un petit nombre de paramètres facilement abordable en bibliographie, il est possible de caractériser la dynamique d'évolution de tout type de couvert végétal évaluant en conditions de sol et de climat variés. Couplé au modèle de bilan hydrique Bilhyna, ce dernier est capable de fonctionner sous différentes situations du milieu, conditions pluviales limitantes notamment, et de gérer ainsi le manque d'eau avec des apports possibles par irrigation de complément où limitées aux besoins tout au long de la croissance intègre alors la rétroaction d'une contrainte du milieu sur la dynamique de l'évolution du couvert. Pour étudier notre modèle, nous avons confronté dans un premier temps les sorties du modèle de loi d'action de la température sur les vitesses de développement aux résultats expérimentaux concernant les cultures du Lin, du maïs et du blé, issus de plusieurs travaux d'auteurs assez connus et tirés de la bibliographie. La confrontation des résultats modèle-mesures a donné des résultats très satisfaisants. Nous avons dans une seconde partie confronté les sorties de l'ensemble du modèle biophysique couplé à bilhyna aux mesures expérimentales que nous avons réalisé au champ sur une période de cinq années, et portant sur deux cultures : le sorgho et du blé. Nous avons ainsi suivi l'évolution de la dynamique de ces couverts à travers leurs trois composantes (LAI, la hauteur du couvert et la profondeur de ses racines) de même que celle des stocks d'eau du sol durant toute la période de la croissance des cultures. Les résultats de la confrontation des sorties du modèle avec les mesures expérimentales ont été assez satisfaisants. [Suite et fin du résumé dans la thèse]. / This study presents a biophysical model of crop functioning can translate the dynamics of the evolution of any cover crops under different abiotic conditions of the environment (temperature, water and radiation), soil and climate. The approach developed for monitoring the kinetics of growth and development of crops is very close to the physiological reality of their functioning but also those linked to human intervention which is then compatible with the scale of our modeling. While the use of a simple linear law of action of the temperature bay patterns crop functioning model can take part in the effect of the action of temperature on a fairly limited temperature range of plant species active, the original approach which was adopted in this model allows the use of a true law of action of temperature on various biological processes associated with the development and growth, valid over the entire temperature range biologically active. Also, this approach very generic allows to follow the kinetics of the speed of evolution of all entities of a plant, no matter the species or variety, and work at any scale of time (days, hours). The adaptation of the logistic model (widely used to describe biological processes) to the physiological context of the plants has a quite original description of the dynamics of growth in terms of development, taking into account at any time the effect of stress the environment and feedback on the dynamics of cover change. The regulation of growth was possible in this model of development-growth through the modulation of its rate of growth (a process most sensitive to stress) according to two of the most important stress in plants, water and radiation. From a small number of parameters easily affordable in the bibliography, it is possible to characterize the dynamic evolution of all types of vegetation in soil conditions and climate varied. Coupled with the water balance model Bilhyna, it is capable of operating in different situations of the environment, including limiting rained conditions, and managing the water shortage with possible contributions from supplemental irrigation or limited needs throughout growth, then incorporates the feedback of environmental constraints on the dynamics of the cover crop evolution. To study our model, we compared initially exits the model law action of temperature on development rates to the experimental results on flax, corn and wheat from several studies of authors known and fairly drawn from the bibliography. Comparing the results-model measures gave very satisfactory results. We have, in a second part, faced the outputs of the coupled biophysical model bilhyna to experimental measurements we have done in the field over a period of five years, and on two crops: sorghum and wheat. We have followed the evolution of the dynamics of these cover crop through their three components (LAI, canopy height and depth of its roots) as well as stocks of soil water during the entire period of growth cultures. The results of the comparison of model outputs with experimental measurements was quite satisfactory. Last and final summary in the thesis.

Le premier objetif de cette thèse a été de développer de nouveaux marqueurs moléculaires utilisables sur le blé et transférables vers un nombre important d'espèces cultivées ou sauvages de graminées. Nous avons observé une portabilité des EST-SSR excellente pour les sous-espèces de blé qui diminue avec l'éloignement phylogénétique pour atteindre encore près de 30% avec le riz. Le deuxième objectif de cette thèse était d'exploiter les EST-SSR montrant une bonne portabilité pour valider leur capacité dans le cadre d'analyses phylogénétiques chez les Triticés et les graminées. Les résultats confirment que les espèces T. monococcum ssp urartu, Ae. speltoides et Ae tauschii sont respectivement apparentées aux donneurs des génomes A, B et D du blé tendre. Nous pouvons donc conclure que les EST-SSR sont des marqueurs intéressants et puissants pour étudier les espèces sauvages orphelines et pour faire des analyses phylogénétiques chez les graminées

Depuis quelques années, plusieurs fouilles archéologiques dans les Alpes françaises du Nord ont révélé la présence de macrorestes végétaux, dont de nombreuses graines carbonisées de plantes sauvages et cultivées. L'analyse carpologique porte sur trois sites néolithiques en cours de fouille et une fouille menée auparavant. Il s'agit de l'abri sous roche de la Grande-Rivoire à Sassenage, dans le massif du Vercors (Isère) ; du site de plein air du Chenet des Pierres à Bozel, dans la vallée de la Tarentaise (Savoie) ; de la grotte des Balmes à Sollières-Sardières dans la Haute-Maurienne (Savoie) et de l'abri sous bloc ALP 1 de l'Aulp du Seuil, à Saint-Bernard-du-Touvet dans le massif de la Chartreuse (Isère). La problématique générale de ce travail est de définir, par ces nouvelles analyses et les connaissances disponibles, la façon dont les communautés humaines tiraient profit de leurs ressources végétales, cultivées ou sauvages, pour subvenir à leur besoin. Ce travail permet de répondre notamment à plusieurs interrogations sur la gestion de l'environnement végétal par l'homme au Néolithique, dans un contexte montagnard. Dans cette région aux biotopes variés et étagés, nous avons mis en évidence l'importance des céréales sur deux sites, et la possibilité de cultures en altitude. La cueillette, qui tient également une place importante, est pratiquée sur un large territoire, couvrant plusieurs étages de végétation. L'analyse carpologique de niveaux de bergerie nous permet de comprendre la façon dont les hommes géraient les ressources végétales pour l'entretien du bétail. Plusieurs taxons, comme les céréales, le sapin, le gui et l'if ont été reconnus pour leur usage vétérinaire et sanitaire. Enfin les données carpologiques contribuent à la compréhension de la fonction et de l'occupation des sites au sein du territoire alpin en fonction de la production et/ou de la consommation de plantes cultivées, d'un apport de la plaine ou encore de l'importance de la cueillette.

dans lesquelles les rétrotransposons jouent un rôle moteur. Dans ce cadre, nous nous sommes fixé trois objectifs de travail : 1) améliorer notre connaissance des relations phylogénétiques au sein du genre Lupinus (Fabaceae) par l'utilisation de nouveaux marqueurs nucléaires (ARNr-ETS et SymRK), 2) évaluer par amplification et par hybridation in situ la diversité, l'abondance et le rôle des rétrotransposons Ty1/copia et Ty3/gypsy dans les variations de taille de génome des lupins, et 3) séquencer, annoter et comparer une première région génomique disponible pour un lupin avec les régions homologues d'autres fabacées. La phylogénie obtenu améliore notre compréhension de l'histoire évolutive des lupins, etmet en évidence des schémas de variation de taille de génome différents d'une lignée à l'autre. Les analyses de rétrotransposons révèlent que les éléments copia et gypsy contribuent de façon plus significative aux différences de taille de génome chez les lupins méditerranéens que chez les lupins africains et suggèrent différents modes et mécanismes d'évolution de la taille des génomes au sein du genre. À l'échelle locale (région du gène SymRK), nous confirmons la forte implication de ces éléments qui représentent 25% de la région analysée chez Lupinus angustifolius.

L'explosion en enceinte fermée de suspensions de particules issues de la biomasse végétale (amidon, cellulose et particules ligno-cellulosiques) a été étudiée en vue de leur utilisation dans des systèmes propulsifs. Les performances susceptibles d'être obtenues avec ces particules ont été évaluées à l'aide d'un code thermochimique. Les pressions théoriques de combustion isochore des mélanges cellulose/air sont supérieures à celles des mélanges classiques hydrocarbure/air. Des expériences ont été effectuées dans une chambre cylindrique de volume 20l et de rapport d'allongement L/D = 2,2. Les pressions maximales d'explosion mesurées présentent un déficit de 30% par rapport aux pressions théoriques. Elles dépendent de la nature et de la concentration des particules et de l'état initial de la suspension. Il reste une proportion significative de particules imbrûlées dans la chambre pour les mélanges riches. Une étude spécifique du processus de génération de la suspension a été effectuée sur trois dispositifs : d'une part, par diagnostics optiques (mesure PIV et tomographie laser rapide) et, d'autre part, par des simulations numériques. Pour améliorer les performances, des expériences ont été effectuées dans des mélanges " hybrides " (particules de cellulose/méthane/air) et ont montré qu'à richesse globale équivalente, la pression d'explosion dans les mélanges hybrides est supérieure à celle dans les mélanges méthane/air et particules solides/air seuls et, la qualité d'imbrûlés est fortement diminuée. De plus, il est possible d'enflammer des mélanges méthane/air très pauvres lorsqu'ils sont en mélange avec une suspension de particules solides de concentration adéquate.

Dans cette thèse de physique appliquée à la physiologie végétale nous nous intéressons à deux phénomènes liés aux plantes. L'ascension capillaire dans des coins et la verse des céréales et des arbres. Lorsque les plantes sont soumises à de forts stress hydriques, des bulles de gaz apparaissent dans leur sève, c'est l'embolie. Il y a des situations avec interfaces sève/air dans les plantes. De plus nous observons sur les coupes anatomiques des plantes des géométries en forme de coin. Ces géométries et la présence d'interfaces liquide/vapeur permettraient l'ascension capillaire de la sève. Ceci pourrait réparer les embolies soit en remplissant les vaisseaux qui se sont vidés de leur sève, soit en assurant un flux de sève de secours, le temps que de nouveaux vaisseaux remplis de sève soient formés. Nous avons caractérisé la dynamique de l'ascension capillaire dans des géométries en forme de coin et nous l'avons appliquée à l'ascension capillaire dans des rameaux embolisés. La verse est la chute des plantes, elle est causée entre autre par le vent. Elle apparaît tous les ans dans les champs de céréales, détruisant en moyenne 30% des récoltes. Les forêts en sont aussi victimes lors des grandes tempêtes, on pense à Lothar et Martin en 1999 et Klaus en 2009 pour la France. La comparaison entre la vitesse des vents et le pourcentage d'arbres cassés indique une vitesse critique de 150 km/h pour laquelle presque tous les arbres sont détruits. En nous intéressant aux effets de la géométrie des plantes et à leur caractère fragile nous avons déterminé des critères de rupture et notamment retrouvé une vitesse critique proche de 150 km/h pour laquelle les arbres sont versés

Les conséquences des pollutions maritimes par huiles végétales ne se limitent pas aux effets dramatiques, similaires à ceux résultant des déversements d'hydrocarbures, visibles sur les oiseaux, les coquillages et crustacés, les activités maritimes et nautiques. Les expérimentations en laboratoire, en canal d'essai et en mer réalisées au cours de cette étude ont montré la dispersion des huiles végétales dans la colonne d'eau, la persistance des émulsions qu'elles forment avec l'eau de mer ainsi que la possibilité d'être transformées en polymères, qui seront difficilement dégradés. Ces phénomènes peuvent alors provoquer des dommages, moins visibles, sur le benthos, par exemple. De même, les produits chimiques flottants, souvent toxiques, peuvent tuer les organismes marins par leur dispersion dans l'eau. Ces constatations doivent inciter les autorités à récupérer rapidement ces types de polluants après un déversement. Les réponses opérationnelles ne seront pas influencées par les variations de salinité ou de température de l'eau en fonction de la zone touchée car ces paramètres n'affectent pas les processus d'émulsification ni de dispersion. De plus, la présence d'une faible quantité de particules en suspension peut faciliter la biodégradation des huiles végétales. Au contraire, les rayonnements U. V. augmentent le temps de résidence des huiles dans le milieu en provoquant leur polymérisation. Ces produits flottant à la surface de l'eau, il est possible d'utiliser les moyens de récupération classiques mis au point pour les hydrocarbures.

Les plantes se développent dans un environnement dynamique, ce qui impose souvent des contraintes sur la croissance et le développement. Parmi les facteurs environnementaux adverses, fréquemment rencontrés par les plantes terrestres, l'inondation ou submersion temporaire qui impose une hypoxie racinaire (1-2% d'oxygène). La submersion du sol peut avoir un très fort impact sur la survie des plantes, et donc sur la production agricole ainsi que les écosystèmes naturels. La plupart des études antérieures sur les altérations biologiques et biochimiques chez les plantes, dues au stress hypoxique, ont porté sur le métabolisme des sucres. Toutefois, quelques données concernant les effets de l'hypoxie racinaire sur le métabolisme azoté (N) sont récemment devenues disponibles. Le but de notre travail est d'étudier les effets de l'hypoxie racinaire sur le métabolisme azoté chez la plante modèle "Medicago truncatula". Les résultats obtenus ont montré que l'hypoxie racinaire entraine une augmentation significative de la biomasse aérienne (MF et MS) avec allongement des tiges et augmentation du nombre de feuilles pendant une période transitoire allant jusqu'à 5 semaines avant d'engendrer la mort des plantes. Les effets sur le métabolisme primaire ont été suivis par des analyses métabolomiques (GC-MS), marquage à l'azote (15N) et expression de gènes impliqués dans le métabolisme azoté. Nos résultats montrent que si l'hypoxie racinaire entraine des modifications sommes toute attendues des métabolismes de l'azote et du carbone, elle entraine également des réarrangements de ces métabolismes dans la partie aérienne non soumise à l'hypoxie. La réponse des parties aériennes en termes de croissance et de modification métabolique a été obtenue même quand une partie minoritaire seulement du système racinaire a été soumise à l'hypoxie suggérant une communication racine - partie aérienne qui mériterait d'être plus étudiée dans l'avenir.