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Master 2 en biochimie (1)

L'unité BIA propose un sujet de Master 2 sur : Friabilité du maïs ensilage : analyse mécanique, morphologique et physicochimique

Publié le 09/10/2017
Mots-clés :

Proposition de sujet de stage (de janvier à juin 2018)

I    Intitulé du sujet de stage : Friabilité du maïs ensilage : analyse mécanique, morphologique et physicochimique

II    Equipe d’accueil

  • Statut de l’Unité de rattachement : INRA (EPST),  UR1268 Biopolymères, Interactions Assemblages 
  • Intitulé de l’équipe d’accueil : Equipe Paroi Végétale, Polysaccharides Pariétaux
  • Responsable : Fabienne Guillon

III    Encadrant(e)s

  • INRA BIA : Guillon Fabienne, DR2
    Adresse :  INRA BIA, rue de la Géraudière BP 71627, 44316 Nantes Cedex 3 .
    Email : fabienne.guillon@ inra.fr
  • Partenaire industriel : Delord Benoit, LIMAGRAIN
    Email : Benoit.DELORD@limagrain.com

IV     Contexte scientifique et enjeux
La valeur alimentaire d’un fourrage dépend de sa valeur nutritive et plus particulièrement de la digestibilité de la matière organique et de l’ingestibilité, c’est-à-dire de la quantité de matière sèche volontairement ingérée par l’animal. La digestibilité des fourrages a fait l’objet de nombreux travaux qui ont mis en évidence l’implication des parois cellulaires dans les variations de comportement des cultivars. Par contre, l’ingestibilité a été peu étudiée et les facteurs l’influant sont mal connus. L’ingestibilité dépend des caractéristiques de l’animal et des caractéristiques du fourrage. Elle est contrôlée par  différents processus  dans lesquels interviennent des signaux physiques (temps de mastication, temps de séjour dans le rumen), des signaux chimiques (produits finaux de la digestion) et de la motivation de l’animal liée à la qualité sensorielle du fourrage. Parmi les caractéristiques du fourrage susceptibles d’être impliquées dans l’ingestibilité, les caractéristiques mécaniques de l’ensilage qui déterminent sa friabilité semblent importantes. Ces propriétés mécaniques dépendent du taux d’humidité, de critères anatomiques (proportion, tiges, feuilles, grains) et morphologiques (taille des cellules, épaisseur des parois) mais aussi des propriétés mécaniques des parois définies par la proportion des polymères et leurs interactions in situ.

V        Objectif et  plan de recherche
Dans le cadre de ce stage, nous proposons d’examiner les facteurs susceptibles d’influer sur l’ingestibilité en se focalisant sur la friabilité du maïs ensilage. Des échantillons de maïs ont été récoltés cette année par LIMAGRAIN : plantes entières avec épis, sans épis, tiges seules,  issues  de 5 génotypes de digestibilité contrastée. Le matériel a été récolté par une ensileuse et conditionné de  façon être  conservée. Ainsi le taux de matière sèche sera identique pour les 5 génotypes. La friabilité sera appréhendée à travers le comportement au broyage (temps de broyage, énergie mises en œuvre et granulométrie). Les paramètres du broyage seront définis en s’appuyant sur la granulométrie de bols alimentaires en sortie de rumen chez les bovins (2-4 mm). L’objectif sera de mettre en relation des critères anatomiques histologiques, morphologiques, de composition des parois (proportion : hémicelluloses, lignines, cellulose; % de cellulose cristalline ; teneurs en acides hydroxycinnamiques qui sont impliqués notamment dans le pontage entre lignines et hémicelluloses) et de digestibilité mesurée in vitro avec le comportement au broyage.

VI    Techniques  Analyse granulométrique

  • Macroscopie de fluorescence, analyse d’images ;
  • Analyse biochimique : composition en oses, teneur et structure des lignines, teneur en acides hydroxycinnamiques, teneur en amidon ;
  • Hydrolyse enzymatique in vitro ;
  • Cristallinité de la cellulose par RMN du C13 ;
  • Analyse de données.

VII    Résultats attendus
Définir une approche pour évaluer la friabilité du  maïs ensilage
Valider ou invalider l’intérêt de la macroscopie de fluorescence  pour tracer le comportement des différentes organes/tissus lors d’un broyage
Evaluer la variabilité des critères mesurés pour un jeu de génotypes choisis pour leurs digestibilités différentes.
Identifier des facteurs qui sont susceptibles d’influer sur la friabilité du maïs ensilage.

VIII    Publications pertinentes du laboratoire

  • BARRIÈRE Y., MÉCHIN V., LAFARGETTE F., MANICACCI D., GUILLON F., WANG H., D., LAURESSERGUES D., PICHON M., BOSIO M., TATOUT C. (2009) Toward the discovery of maize cell wall genes involved in silage quality and capacity to biofuel production.  Maydica 54, 161-198.
  • LAM M.S.J.W.Q; MARTINEZ Y.; BARBIER O., JAUNEAU A., BALZERGUE S.; HUGUET S., POLLET B., MECHIN V., GUILLON F., ROBERT P., DUMON C., O'DONOHUE M., GOFFNER D., PICHON M. (2012). Combined approaches provide an anatomical and transcriptomic fingerprint of maize cell wall digestibility. MAYDICA , 58, 274-287.
  • TIMPANO H., RICHARD SIBOUT R. DEVAUX M.F., ALVARADO C., LOOTEN R.,  FALOURD X.,  PONTOIRE B., MARTIN M.,  LEGEE F., CEZARD L., LAPIERRE C.,  BADEL E., CITERNE S.,  VERNHETTES S.,  & HERMAN HÖFTE H. & FABIENNE GUILLON F., GONNEAU M. (2014). Brachypodium cell wall mutant with enhanced saccharification potential despite increased lignin content. Bioenergy Research, 8, 53-67
  • CHAZAL R., ROBERT P., DURAND S., DEVAUX M.-F., SAULNIER L., LAPIERRE C., GUILLON F. (2014) Investigating lignin key features in maize lignocelluloses using infrared spectroscopy. Applied spectroscopy, 68(12), 1342-1347.
  • LAZUKA A., ROLAND C., BARAKAT A., GUILLON F., O’DONOHUE M., HERNANDEZ-RAQUET G. (2017) Ecofriendly lignocellulose pretreatment to enhance the carboxylate production of a rumen-derived microbial consortium. Ecofriendly lignocellulose pretreatment to enhance the carboxylate production of a rumen-derived microbial consortium. Bioresource Technology, 236 : 235-233.

Mots clé : maïs, ensilage, ingestibilité, friabilité, parois cellulaires

Descriptif du stage : La valeur alimentaire d’un fourrage dépend de sa valeur nutritive et plus particulièrement de la digestibilité de la matière organique et de l’ingestibilité, c’est-à-dire de la quantité de matière sèche volontairement ingérée par l’animal. Dans le cadre de ce stage, nous proposons d’explorer les facteurs susceptibles d’influer sur l’ingestibilité en se focalisant sur la friabilité du  maïs ensilage. Des  échantillons issus de différents génotypes de maïs ont été récoltés et seront caractérisés par des approches d’imagerie et de biochimie. La friabilité sera appréhendée à travers le comportement au broyage. L’objectif sera de mettre en relation des critères histologiques, morphologiques, de composition des parois avec le comportement au broyage en mettant en œuvre des méthodes d’analyses de données.
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