Appel à projets 2024 - 2025
EUSA
Valorisation de l’activité biologique d’extraits naturels de lin
Le lin (Linum usitatissimum L.) est, d’un point de vue cultural, une culture respectueuse de l’environnement nécessitant peu d’intrants et représente de plus un atout non négligeable dans la rotation des semences. Les graines de lin « oléagineux » sont largement valorisées dans différents secteurs d’activités ce qui n’est pas le cas de la partie aérienne qui n’a pas de débouchés. La valorisation de cette « paille » présente un intérêt pour la filière linicole, et plus directement pour les agriculteurs qui souhaitent se débarrasser de cette bio-masse.
Au sein du laboratoire, nous avons identifié des flavones C-glycosides dans cette partie de la plante (tige et feuille), qui pourraient être valorisable dans le secteur alimentaire / nutraceutique. Le projet EUSA, vise à déterminer les propriétés putatives de fractions enrichies en ces flavones C-glycosides afin d’envisager des pistes de valorisation de ces molécules.
Ce projet interdisciplinaire mobilisera les compétences complémentaires de deux équipes de l’UMRT INRAE 1158 BioEcoAgro et s’inscrit dans deux des 7 domaines d’activités stratégiques de la Région – La bioéconomie et L’alimentation et la santé. Des hypothèses sur leurs utilisations dans ces domaines seront formulées grâce à des tests d’activités antioxydantes, anti-inflammatoires et prébiotiques.
Porteurs : Emmanuel Petit Laignel - BEA (UPJV)
Partenaires : Rozenn Ravallec - UMRt BEA (ULille)
GreenFish
Green upcycling process of food waste for the preservation of fishery products
La valorisation des déchets est devenue un enjeu crucial dans les domaines environnemental et économique. De nombreux coproduits et déchets de l'industrie agroalimentaire peuvent être exploitées pour obtenir des produits à haute-valeur ajoutée du fait de leur richesse en substances naturelles et bioactives (i.e., antioxydantes et antimicrobiennes). Dans ce contexte, le projet GreenFish propose de valoriser des sous-produits de l’industrie agro-alimentaire (marc de café et pelures d’oignons) pour la conservation de produits aquatiques, denrées extrêmement périssables. Pour ce faire un procédé d’éco-extraction développé par l’UCEIV sera utilisé en vue d’extraire les molécules d’intérêt. Le laboratoire BioEcoAgro, testera quant à lui les extraits obtenus dans la conservation de produits aquatiques. Le procédé d’extraction devra être optimisé en vue d’obtenir le meilleur rendement en molécules anti-oxydantes. Une nouvelle génération de solvants verts, à savoir les solvants eutectiques profonds à base de cyclodextrines (CD) (SUPRADES) sera évaluée. Dans le cadre de GreenFish, les SUPRADES seront préparés à partir de produits naturels, ce qui les rend durables et non toxiques. Leur préparation ainsi que l’extraction de la matière première seront assistées par micro-ondes, ce qui rend le procédé plus vert. L’utilisation des SUPRADES comme solvant d’extraction ajoute un caractère innovant à ce projet. Les extraits obtenus ne nécessitent aucune purification supplémentaire, contrairement aux procédés décrits dans la littérature, avant d'être incorporés ou appliqués sur les produits aquatiques et seront dotées d’une stabilité accrue grâce aux propriétés d’encapsulation des CDs, capacités préservées dans les SUPRADES.
Porteurs : Miriana Kfoury - UCEIV (ULCO)
Partenaires : Aurélie Mateos - UMRt BEA (UArtois)
TOMO-PEPS
Identification des mécanismes de chélation peptidique par cryo-tomographie électronique à résolution atomique
La capacité d’un peptide à développer une affinité pour un métal va dicter les propriétés des fluides complexes (aliments ou médicaments par ex.). Cependant la relation entre structure tridimensionnelle d’un peptide et ses propriétés de chélation n’est pas encore complétement comprise : des peptides qui ont des compositions très proches en termes de séquence primaire peuvent avoir des activités en termes de chélation très différentes. A l’inverse, des séquences qui adoptent une structure tridimensionnelle assez proche ont souvent aussi une activité similaire.
La Tomographie Electronique à Transmission est une technique d'imagerie utilisée en microscopie électronique qui fournit des informations clés sur la structure tridimensionnelle qu’un peptide adopte en solution ou à l’interface avec un cluster. La microscopie électronique conventionnelle produit des images bidimensionnelles à haute résolution, la tomographie électronique permet la reconstruction tridimensionnelle d'objets micrométriques à nanométriques. La microscopie électronique à résolution atomique est capable d’identifier des motives structuraux des peptides.
Les logiciels de reconnaissante d’images peuvent créer des classes de peptides suivant leurs similarités structurales. Cette technique peut aussi déterminer la densité des peptides à la surface des nanoclusters et des types de nanoclusters « séquestrés » par les peptides.
La peptidomique est l’étude qualitative et quantitative des peptides d’un environnement donné à un moment donné. La peptidomique est une technique analytique à l’échelle moléculaire, sensible, rapide, hautement résolutive qui fournit des informations sur l’hétérogénéité peptidique d’un mélange, d’une solution…complémentaire de l’information au niveau atomique que fournit la CTE-RA.
L’objectif du projet est donc de coupler les données CTE-RA (cryo-tomographie électronique à résolution atomique) obtenues à partir de solutions de peptides chélateurs (ou non) et les identifications (issues de la peptidomique) des peptides de ces mêmes solutions afin d’accélérer le retraitement des images (TET-HR) et donc la structure tridimensionnelle des peptides.
Porteurs : Paulo Peres De Sa Peixoto - UMET (INRAE)
Partenaires : Christophe Flahaut - UMRt BEA (UArtois)
PhotoFlax
Photo-reformage de co-produits hémicellulosiques issus des fibres de lin pour l’obtention d’H2 vert
La valorisation de la biomasse lignocellulosique, abondante et renouvelable, en molécules utilisables dans le domaine de l’énergie est une des clés qui permettraient d’aboutir à une transition énergétique plus verte et vertueuse. Les sucres représentent entre 70 et 85% de cette ressource, ce qui en fait des substrats essentiels pour répondre aux besoins croissants de la population. Notamment, les co-produits des filières agricole, agro-alimentaire, textile, papetière etc. n’ayant pas d’usage identifié représentent une mine à explorer. L’objectif de ce projet est d’utiliser les sucres libres issus de co-produits lignocellulosiques non exploités actuellement, pour produire de l’H2, et ce, en conditions d’illumination réalistes (ie par utilisation de la lumière solaire). En effet, la filière hydrogène ouvre des perspectives importantes pour la décarbonation de notre modèle énergétique et économique mais elle repose principalement sur de l’hydrogène gris, issu du reformage du méthane, un processus générateur de CO2 fossile et couteux énergétiquement. Le craquage de l'eau assisté par la lumière du soleil est, pour sa part, considéré comme l'une des voies renouvelables les plus prometteuses mais son efficacité est généralement limitée pour des raisons cinétiques, contournées au moyen de donneurs d'électrons sacrificiels issus de ressources non renouvelables. Des résultats récents issus de l’un de nos laboratoires ont montré que des molécules saccharidiques modèles pouvaient jouer ce rôle d’agent sacrificiel tout en générant elles-mêmes de l’hydrogène. L’objectif du projet est de valider la faisabilité de l’approche sur des substrats plus complexes, en utilisant des fractions hémicellulosiques issues de la paille de lin.
Porteurs : Gwladys Pourceau - LG2A (UPJV)
Partenaires : Victorien Jeux - UTA (UniLaSalle)
PROFOAM
Compréhension de la structure et de la digestibilité des oléomousses stabilisées par des protéines laitières
La consommation excessive d’acides gras saturés peut engendrer des effets néfastes sur la santé, tels que l’obésité, l’augmentation du taux de LDL-cholestérol et ainsi accroître les risques d’AVC et d’apparition de maladies cardiovasculaires. Cependant, leur remplacement au sein des matrices représente un défi de taille pour l’industrie agro-alimentaire car il s’agit d’un composant essentiel des aliments transformés, jouant un rôle dans la texturation des produits finis, leur onctuosité et leur caractère croustillant. Dans ce contexte, l'approche la plus prometteuse pour substituer les graisses saturées tout en conservant leurs propriétés fonctionnelles est la méthode de l'oléogélification, suivie de la formation d'oléomousses. Ce procédé innovant utilise généralement des corps gras ou des polymères pour structurer des huiles liquides en gels, mais l’utilisation de protéines laitières permettrait de développer des produits alimentaires plus sains, répondant ainsi aux préoccupations croissantes en matière de nutrition et de santé. Néanmoins, bien que les techniques de production d’oléomousses soient bien établies, leur application au sein de matrices alimentaires et leur devenir au cours de la digestion gastro-intestinale reste à investiguer. L’objectif du projet est de i) produire des matrices alimentaires complexes utilisant des oléomousses stabilisées par des protéines laitières comme source de lipides ii) comprendre la structuration de ces oléomousses au sein des matrices alimentaires ; et iii) évaluer leurs propriétés de digestibilité. Ce projet interdisciplinaire mobilisera les compétences complémentaires de deux unités INRAE : l’UMRt BioEcoAgro et l’UMR UMET, ainsi que l’institut de recherche de Suède (RISE).
Porteurs : Anne-Laure Fameau - UMET (INRAE)
Partenaires : Benoit Cudennec - UMRt BEA (ULille)
PHITNESS
Phénotypage haut débit pour l’identification de marqueurs de résistance à la sécheresse chez les plantes
L’humanité est confrontée au défi du changement climatique et à la nécessité de nourrir une population croissante dans un contexte d’épisodes de sécheresse de plus en plus fréquents. Pour faire face à ces contraintes, la résistance de la plante doit être optimisée par une stratégie d’amélioration variétale, dont l’efficacité dépend de l’identification préalable de marqueurs de résistance au stress hydrique. Notre projet vise à identifier ces marqueurs chez l’espèce modèle Arabidopsis thaliana. Nous allons nous focaliser sur des fonctions cibles sur lesquelles nous avons une expertise scientifique et qui présentent un lien pertinent avec la résistance au stress hydrique, à savoir 1/ la composition lipidique et sa régulation 2/ la signalisation lipidique dont les diacylglycérol kinases et 3/ l’acide salicylique, hormone majeure de la régulation du potentiel rédox. Différents mutants affectés dans ces fonctions (approche de génomique fonctionnelle) seront évalués pour leur résistance à la sécheresse. Un phénotypage en haut-débit sera mis en œuvre sur ces mutants, incluant l’analyse de données morphologiques et spectrales, ainsi qu’un travail d’analyse en lipidomique et en métabolomique. Par le biais d’une approche statistique, adaptée à la recherche de corrélations à partir de big data, nous chercherons à identifier des marqueurs de résistance au stress hydrique qui pourront, dans le futur, servir de base à la sélection de cette résistance chez les espèces de grandes cultures.
Porteurs : Laurent Gutierrez - CRRBM (UPJV)
Partenaires : Eric Ruelland - GEC (UTC)
BioCOP
Potentiel des rhamnolipides (RL) dans la protection du Chanvre contre l’Orobanche rameuse - Etude de leur mode d'action sur la Paroi des cellules racinaires de la plante hôte
Le chanvre, culture à haute valeur ajoutée, est en pleine expansion en France (1er rang européen) notamment dans les Hauts-de-France. Elle doit faire face à l'orobanche rameuse, dans différents bassins de production. Cette plante parasite est devenue un problème majeur puisqu'aucun herbicide n’est autorisé en France sur cette culture et conduit au déclassement des parcelles infestées. Aucun moyen de lutte efficace n’existe pour enrayer sa progression, même si l’existence de variétés plus ou moins résistantes constitue une solution partielle. Une alternative prometteuse et complémentaire dans la lutte contre l’orobanche consisterait en l’utilisation de molécules naturelles stimulatrices des défenses des plantes telles que les rhamnolipides (RL) agissant comme agents de protection contre des phytopathogènes. Afin de vérifier l’impact des RL sur l’interaction chanvre-orobanche, il est nécessaire d’avoir une bonne compréhension de ce pathosystème et notamment des phases précoces de l’infestation de l’orobanche, comme la phase d’accrochage aux racines de la plante hôte. Ces phases initiales impliquent des enzymes de modification des pectines (PREs : Pectin Remodeling Enzymes) synthétisées par l’orobanche, permettant la colonisation des tissus de la plante hôte. Dans ce projet, après avoir défini le mode d’application et la dose des RL sur le pathosystème cultivé en serre, nous proposons d’étudier le rôle des PREs dans l’interaction chanvre-orobanche en présence ou absence de RL. L’analyse des modifications pariétales des racines de chanvre (lignées sensibles/tolérantes) en réponse à l’orobanche, et à l’application des RL, sera effectuée par des approches complémentaires intégrant des analyses de phénotypage, de transcriptomique et de biochimie.
Porteurs : Karine Pageau - UMRt BEA (UPJV)
Partenaires : Sonia Rippa - GEC (UTC)
EPurAlgue
Extraction et Purification de biomolécules d’Algues
Les macroalgues constituent aujourd'hui un enjeu majeur de développement économique de la Région Hauts- de-France. Grâce à leur composition riche en molécules d’intérêt pour l’alimentation, la cosmétique, la pharmaceutique et les matériaux, plusieurs acteurs publics et privés (dont l’UMRt BioEcoAgro et l’UTA) cherchent à développer la filière sur les Hauts-de-France. Mais la réussite de ce projet ambitieux et novateur sur les territoires du nord de la France, nécessite le développement de technologies de transformation à la fois efficaces et vertes, permettant la mise sur le marché de produits concurrentiels répondant aux enjeux de santé et d’environnement de la société actuelle. Le projet « EPurAlgue » cherchera à développer des éco-procédés innovants d’extraction et de purification de molécules de macro-algues (potentiellement cultivables en mer sur la côte d’Opale) et à explorer les possibilités de valorisation des fractions/molécules obtenues de par leurs activités biologiques ou par leurs propriétés physico-chimiques.
Porteurs : CLAVIJO Erika (UMRt BEA Polytech Lille)
Partenaires : MARTIN Patrick (UTA Artois)
BREHAT
Criblage végétal avancé pour obtenir des variétés adaptées au changement climatique
Le réchauffement climatique est associé à une augmentation progressive de la fréquence des accidents climatiques. Pour s’adapter à l’environnement de demain et assurer la transition écologique et environnementale, l’utilisation de nouvelles variétés végétales représente une démarche pertinente. Ainsi, chez le lin fibre, une espèce d'intérêt régionale, la création de variétés d’hiver est une solution judicieuse. Semé fin septembre, le lin d’hiver s’enracine pendant l’automne et est bien implanté au printemps lors de la reprise de végétation. Son système racinaire développé lui permet alors d’aller puiser l’eau en profondeur et d’être plus tolérant que le lin de printemps lors de faibles précipitations au printemps (comme en 2022). De même, sa maturité plus précoce à celle du lin de printemps, lui permet d’être arraché plus tôt (début juin) et d’être moins exposé aux conditions arides de l’été.
Malgré ces avantages, le nombre de variétés disponibles de lin d’hiver est encore limité et l’absence d’informations sur les mécanismes impliqués dans la tolérance au froid chez le lin ralentit la sélection variétale. Ainsi, l’absence de biomarqueur limite les sélectionneurs dans leur démarche qui repose aujourd'hui sur des méthodes empiriques. Deux marqueurs potentiels des lins d'hiver ont été récemment identifiés (des flavones C-glycosides) et d'autres sont en cours d'identification. Pour démontrer définitivement l'implication ces biomarqueurs dans la tolérance au froid, la transformation génétique du lin est indispensable (invalidation ou surexpression de voies de biosynthèse). A ce jour, aucune méthode de transformation efficace n'est disponible. L'objectif de ce projet est d'établir des protocoles de transformation génétique solides pour disposer dans le cadre de ce projet et d'autres projets à venir de moyens pour réaliser des validations fonctionnelles de traits d'intérêt.
Porteurs : RAMBAUD Caroline (UMRt BEA ULille)
Partenaires : QUÉRO Anthony (UMRt BEA UPJV)
ProBioVIC
Production et caractérisation de solutions de Biocontrole par Valorisation Innovante de Co-produits régionaux
La valorisation des co-produits de l’industrie agro-alimentaire combinée à la production de molécules biosourcées représente une voie prometteuse pour optimiser les agro-ressources et réduire le recours aux produits de synthèse issus de la pétrochimie tels que les produits phytosanitaires. Le projet ProBioVIC vise le développement d’un nouvel éco-procédé de production de molécules antifongiques par fermentation combinée aux ultrasons pour des applications en biocontrôle à partir de co-produits régionaux. L’étude se concentrera sur les drêches de brasserie mais pourra y associer d’autres co-produits tels que les marcs de fruit ou de café. Les objectifs du projet sont (1) d’évaluer le potentiel de ces co-produits en tant que substrat de fermentation, (2) d’étudier l’action des ultrasons pour le pré-traitement des co-produits et l’extraction des molécules d’intérêt sans solvant organique, (3) de caractériser les molécules obtenues en termes de structure et d’activité in vitro contre des champignons pathogènes des grandes cultures en priorité contre Zymoseptoria tritici l’agent de la septoriose, maladie majeure du blé.
Le projet s’appuiera sur les résultats de la thèse d’Angeline Pelus (2024) qui a démontré l’activité de biocontrôle d’extraits de cultures de bactéries Pseudomonas productrices de lipopeptides et identifié les sources de carbone et d’azote favorisant l’efficacité des extraits.
Porteurs : ROCHEX Alice (UMRt BEA ULille)
Partenaires : MOLINIE Roland (UMRt BEA UPJV)
PRO & POST 4-1-HEALTH
Développement de formulation postbiotiques pour des applications dans le contexte ONE HEALTH
Les travaux prévus dans ce projet ont pour objectifs de valoriser Lacticaseibacillus paracasei CNCM I-5369 comme souche bioprotectrice dans la conservation des aliments en remplacement des additifs chimiques. L’objectif est de retarder la croissance des germes d’altération et contrôler la croissance des germes pathogènes alimentaires. Outre cette application, alimentaire, il est également prévu de développer des formulations post-biotiques à partir de cette souche pour des applications comme solutions alternatives à l’usage des antibiotiques, notamment dans le secteur de la production animale et les élevages. Le choix de de L. paracasei CNCM I-5369 est justifié par sa particularité de produire au moins 5 bactériocines actives à la fois contre les bactéries à Gram-négatif et à Gram-positif1-2, ce qui est peu étudié.
a) WP1. Application alimentaire
En ce qui concerne, l’application alimentaire, nous envisageons d’étudier la capacité d’implémentation de notre bactérie lactique modèle, L. paracasei CNCM I-5369, dans des matrices laitières. Pour cela, une technique de PCR multiplex sera développée. Elle repose sur l’amplification conjointe de la région intergénique 16S-23S de l’opéron ribosomique et d’un gène (orf010, orf12, orf023, orf030 and orf038) codant la synthèse d’une des bactériocines produites par cette souche. Une fois, la PCR multiplex mise au point, nous validerons ce concept in situ dans une matrice alimentaire fromagère fabriquée à base d’un lait cru. Ainsi, la souche sera ensemencée seule et des prélèvements réguliers seront effectuées sur une période mimant la DLC du produit (date limite de consommation), l’ADN sera extrait et des amplifications par PCR multiplex seront effectuées, exploitées afin établir le profil d’implantation de la souche par rapport aux souches lactiques autochtones. Dans un deuxième temps, la souche sera ensemencée conjointement avec une souche Escherichia coli (Gram-négatif) et Listeria monocytogenes (Gram-positif). Le suivi de l’implantation de la souche sauvage sera effectué par PCR multiplex, alors que celui de chacune des souches pathogènes sera effectuée par la technique de PCR quantitative basé sur l’utilisation de kits commerciaux. A l’issue de cette étude in situ, nous aurons conclurons sur le potentiel bioprotecteur de cette souche. Outre cet objectif, nous analyserons aussi le microbiote initial de la matrice fromagère, mais aussi après implantation de la souche L. paracasei CNCM I-5369
b) WP2. Application postbiotique
Concernant le volet postbiotique, il est basé dans un premier temps sur la mise au point des moyens d’inactivation de la souche et ensuite de procéder à l’identification des métabolites présents actifs dans ces conditions.
Porteurs : DRIDER Djamel (UMRt BEA ULille)
Partenaires : FONTAINE Jean-Xavier (UMRt BEA UPJV)
hybcat4lignine
Approche par catalyse hybride pour la dépolymérisation de la lignine combinant mécanochimie, biocatalyse enzymatique et catalyse hétérogène
Le projet HYBCAT4LIGNINE vise à développer un procédé hybride innovant de dépolymérisation de la lignine, combinant mécanoactivation, catalyse enzymatique et chimique. Ce procédé "one pot - one step" permettra de transformer la lignine en oligomères aromatiques pour des applications variées en répondant aux exigences environnementales. La méthodologie repose sur l'utilisation de broyages à billes, de catalyseurs métalliques, et d'enzymes telles que les laccases et peroxydases. L'innovation réside dans l'intégration de la mécanochimie associée à des catalyseurs enzymatiques et chimie pour améliorer l'efficacité de la dépolymérisation, réduire les étapes intermédiaires, et minimiser l'utilisation de solvants. La mécanochimie offre plusieurs avantages, notamment des rendements souvent plus élevés, des temps de réaction généralement plus court et des étapes de post-traitement simplifiées. Ce projet renforcera la valorisation de la biomasse lignocellulosique et favorisera de nouvelles collaborations durables entre nos équipes dans un projet écoresponsable.
Porteurs : FROIDEVAUX Rénato (UMRt BEA ULille)
Partenaires : MENUEL Stéphane (UCCS UArtois)
Valor’Invasives
Valorisation et gestion des plantes invasives
Les plantes invasives représentent un des périls majeurs pour la biodiversité telle que nous la connaissons actuellement. De surcroit, les dommages sur les écosystèmes peuvent être dans certains cas irréversibles avec la disparition d’espèces indigènes sensibles à cette compétition exogène. Ce projet a un double objectif : a) la valorisation de la biomasse produite par ces plantes invasives en mettant en exergue le potentiel antimicrobien de certains métabolites d’intérêt en santé humaine et en santé du végétal ; ces métabolites pourront dans un second temps être produits par synthèse ou par biotechnologie végétale ; b) travailler sur la gestion de ces invasives en s’appuyant sur le potentiel allélopathique de plantes européennes locales pouvant avoir un effet inhibiteur sur la croissance de ces plantes problématiques.
Porteurs : RIVIERE Céline (UMRt BEA Pharmacie ULille )
Partenaires : HILBERT Jean-Louis (UMRt BEA FST SN2 ULille)
NaturHerbicide
Les adventices sont la première cause de baisse de rendement (environ 32%), loin devant les pathogènes (15%) dans le domaine agricole. Au nombre des moyens de lutte contre ces mauvaises herbes, les herbicides chimiques sont les plus utilisés. Cependant, leur utilisation abusive a des effets négatifs sur l’environnement, la santé humaine et animale, et augmente la résistance des mauvaises herbes aux herbicides. A cet effet, la recherche de nouvelles molécules à activité herbicide est nécessaire. Les plantes sont un réservoir de métabolites secondaires à effet herbicide. Le projet NaturHerbicide vise à caractériser les molécules à propriété herbicide des extraits de Cynara cardunculus L. en mettant l’accent sur leur quantification et l'optimisation des procédés de leur extraction. Dans cette perspective, il est essentiel d'identifier les composés responsables de l'effet herbicide des extraits, ainsi que des investigations complémentaires utilisant des techniques avancées telles que la microscopie électronique, la transcriptomique et la protéomique, ouvriront de nouvelles perspectives pour comprendre les modes d'action des molécules en question. Enfin, nous nous pencherons sur le développement de nouvelles méthodes de leur extraction reposant sur l'extraction assistée par ultrasons, l'extraction assistée par micro-ondes et/ou l'extraction par CO2 supercritique.
Porteurs : SAHPAZ Sevser (UMRt BEA ULille )
Partenaires : DIMITROV Krasimir (UMRt BEA Polytech Lille)
