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Thèse : Etudes des diversités génétiques et biochimiques (huile essentielle de zest) des orangers et des bigaradiers et de l’hérédité d’expression des composés aromatiques (h/f)
Référence
1538395883
Date limite pour postuler
10/11/2018
Date de publication
01/10/2018

Caractéristiques

Précision sur la nature du contrat
Mission temporaire
Durée du contrat
3 ans
Date de début de contrat
01/12/2018

Affectation

Nom de l'unité d'affectation
UR1390 AGAP-Corse Amélioration Génétique et Adaptation des Plantes méditerranéennes et Tropicales Corse
Adresse de l'unité d'affectation
INRA San Giuliano 20230 SAN GIULIANO
Région de l'unite d'affectation
Corse

Descriptif

Environnement de travail

Description de l’équipe d’accueil (UMR AGAP Corse) :

Cette équipe de recherche développe des études sur l'évolution des espèces, la structure des génomes et la biologie de la reproduction chez les agrumes diploïdes et polyploïdes et sur l’expression de caractères de la qualité des fruits ou de la tolérance à des facteurs de contraintes (salinité, sécheresse, froid, HLB, Phytophthora). Ces travaux  alimentent  un programme d'amélioration par la création de variétés et de porte-greffe répondant aux besoins des filières (extension de la période de production de petits agrumes et adaptation de la culture aux contraintes environnementales)

Des collaborateurs : Cette thèse sera conduite en collaboration avec l'Université de Corse UMRSPE laboratoire de chimie et de biomasse(Ajaccio) pour l'analyse des composés aromatiques (huiles essentielles) et avec la société Rémy Cointreau qui finance la thèse et souhaite améliorer la qualité et sa stabilité de l'expression aromatique des extraits d'agrumes pour la fabrication de spiritueux. La société Rémy-Cointre au apportera sa compétence dans l’analyse sensorielle.

Explicitation du Projet de thèse

Pour mieux contrôler la qualité du produit transformé (le spiritueux) il est nécessaire de s’assurer de la qualité de la matière première, la peau du fruit (orange et bigarade). L’objectif est d’évaluer la diversité génétique par des outils de prospection du polymorphisme de position d’éléments transposables dans le génome des variétés étudiées et en parallèle celle de la composition chimique et sensorielle des huiles essentielles, d’étudier son hérédité et déterminer les facteurs environnementaux majeurs impactant sa qualité sensorielle. 

La thèse s’appuiera sur des ressources biologiques présentes en Corse (Inra de San Giuliano) sur des méthodes d’analyse et une base de données des composés des huiles essentielles (Université de Corse) pour un objectif d’amélioration de la matière première sur la sélection variétale et  sur la standardisation de procédés de récolte et préparation des fruits et de leur peau. Ce sera l’occasion de mettre en valeur l’environnement de la Corse (climat, variété, savoir-faire) pour une production agrumicole destinée à la transformation. La thèse s’accorde parfaitement avec les thématiques scientifiques d’AGAP et de l’UCPP.

 

1°) Présentation des aspects scientifiques du projet de thèse

Finalité, méthodologie et problématique, intérêt scientifique, caractère innovant

Les agrumes se caractérisent par la présence d’huiles que l’on retrouve aux niveaux de la peau des fruits, des feuilles et des pétales de fleurs. Cette huile dite essentielle est un mélange complexe de plusieurs dizaines (voir centaines) de molécules  qui pour la plus part portent des caractères odorants, plus ou moins forts. La composition de cette huile essentielle varie en qualité et en quantité selon les tissus (feuilles/fleurs/zests) selon les espèces et selon les conditions de culture. Sa composition a souvent été utilisée pour étudier la diversité entre variétés ou entre espèces (Lota et al. 2000 & 2001, Dugo et al. 2011, Delor & Naef 2011, Luro et al. 2012). Les composés organiques volatils (COV)  libérés dans l'atmosphère environnante joueraient un rôle infochimique dans l'interaction biotique (Blée, 2002, Niinemets et al. 2013) et aussi dans l'acclimatation au stress abiotique. Les COV sont souvent considérés comme un mécanisme permettant aux  plantes de réagir aux stress et d’en atténuer les conséquences négatives (Loreto et Schnitzler, 2010).  

Les huiles essentielles d’agrumes sont très utilisées par l’industrie cosmétique, par la parfumerie, ou l’industrie agroalimentaire. Elles ont également des propriétés anxiolytiques, antiseptiques et antioxydatives encore peu exploitées par la médecine conventionnelle (Besignano et al. 2011). Dans le domaine des spiritueux les agrumes sont très souvent utilisés pour la fabrication d’eaux de vie ou de liqueurs. La société Cointreau fabrique un alcool à partir de l’huile essentielle de bigarade et d’orange.

La matière première utilisée pour extraire l’huile est l’écorce du fruit séchée. Les arbres sont cultivés dans des pays hors de l’UE. La qualité de cette matière première est très fluctuante et pourrait être la conséquence de variations des conditions de culture, des variétés et des procédés de traitement des peaux de fruit. Les huiles extraites doivent être mélangées avec d’autres extraits afin d’obtenir une stabilité de la qualité de l’expression sensorielle du produit final. L’origine de cette fluctuation est inconnue et sans outil de traçabilité on ne peut l’attribuer à un mélange variétal, des techniques culturales ou des procédés de séchage non standardisés. La société Cointreau souhaite donc mieux contrôler la qualité de la matière première par le développement d’outils de traçabilité et des procédés pour un optimum de qualité. Une étude de la diversité variétale sur le plan aromatique (chimique et sensorielle) pourrait conduire à la  sélection d’une variété répondant mieux aux attentes de la société. Pour cela la station INRA-CIRAD de Corse maintient une collection plein champ de près de 1100 agrumes dont une quarantaine de bigaradiers. Pour compléter, la diversification des produits fait partie des objectifs de la société. Elle souhaite exploiter les potentialités aromatiques de l’huile essentielle d’un autre agrume, l’orange. Dans la perspective de la création d’une variété avec une composition aromatique conforme aux attentes (combinaison d’orange et de bigarade) une étude de l’hérédité des composés aromatiques est envisagée pour produire des marqueurs génétiques de sélection précoce, car les agrumes sont des arbres avec une longue phase juvénile (6 à 8 ans).

D’un point de vue scientifique les enjeux sont d’évaluer le rôle de certaines séquences génomiques mobiles (éléments transposables : ET) dans la diversification des espèces à multiplication végétative. Les bigaradiers comme les orangers, les pomelos  et les citronniers sont des formes mutantes d’un unique arbre originel qui est le fruit de croisements entre espèces ancestrales (Wu et al. 2014). Ainsi le bigaradier est un hybride pamplemoussier x mandarinier et par croisement avec un cédratier a donné le citronnier (Curk et al. 2016). Ces hybrides interspécifiques étant doués de reproduction apomictique (embryonnie nucellaire) ont pu se multiplier et se maintenir jusqu’à rencontrer la sélection humaine. Par la suite la diversification a était acquise par la sélection et la multiplication végétative de phénotypes nouveaux sur des arbres en production (mutation de bourgeon). Dans l’orange l’apparition de la coloration sanguine de la pulpe résulte de l’insertion d’un ET dans la région promotrice d’un gène codant pour un facteur de transcription,Ruby  (Butelli et al. 2012). Le caractère d’embryonnie nucellaire (reproduction asexuée) est liée également chez le mandarinier à la position proximale d’un ET de type MITE sans pour autant connaitre encore le mécanisme moléculaire et le  gène affecté par cet ET (Wang et al. 2017). Chez d’autres espèces végétales également les ET semblent avoir joué un rôle dans la diversification variétale.

 

Pour répondre à ces attentes industrielles et scientifiques la thèse s’articulera autour de 3 objectifs : 

1) Etudier la diversité génétique, aromatique et sensorielle des oranges et oranges amères du CRB agrumes INRA-CIRAD de San Giuliano et des variétés travaillées par Cointreau,

2) Etudier l’hérédité des composés aromatiques de l’orange et développer des marqueurs génétiques de sélection précoce de ces mêmes composés,

3) Evaluer l’effet de facteurs « environnementaux » sur la composition et l’expression sensorielle de l’huile essentielle des zests d’oranges et d’oranges amères.

Les méthodologies qui seront développées associeront des méthodes d’analyse du génome (séquençage NGS, marqueurs de transposons, carte génétique, GBS) des composés volatils (CPG –SM) et d’analyse sensorielle et se baseront sur la disponibilité des ressources génétiques CRB agrumes INRA-CIRAD (150 accessions d’oranger et 40 de bigaradier et une population en ségrégation de 120 hybrides avec l’orange et la clémentine comme parents). La technique GBS pour l’analyse des génomes est expérimentée depuis 2 ans par notre équipe (Oueslati et al. 2017). C’est est une approche rapide à moindre coût pour l’obtention de cartes génétiques avec une forte densité de marqueurs. Notre équipe en collaboration avec l’Université de Corse a souvent utilisé la composition des huiles essentielles pour étudier la diversité des espèces (Tomi et al. 2008, Sutour et al. 2016, Paoli et al. 2016) Les études d’hérédité des composés aromatiques sont peu développées car font appel à des jurys d’experts en analyse sensorielle que beaucoup de laboratoire en chimie ne disposent pas. Le partenariat entre la société Cointreau, apportera cette compétence. L’UMR SPE de l’Université de Corse est spécialisé dans l’analyse des extraits complexes de plantes dont les huiles essentielles d’agrumes et possèdent hormis toute la technologie nécessaire à l’analyse chimique (RMN, CPG-SM…) une base de données de tous les composées majoritaires identifiés. 

Références des deux équipes INRA-CIRAD et UMR SPE :(les auteurs de notre équipe INRA-CIRAD de Corse sont indiqués en gras)

Paoli M., D. de Rocca Serra, F. Tomi, F. Luro  and A. Bighelli (2016). Chemical composition of the leaf essential oil of grapefruits (Citrusparadisi Macf.) in relation with the genetic origin.Journal of Essential Oil Research. DOI: 10.1080/10412905.2016.1140090

Sutour S.,F. Luro, P. Bradesi, J. Casanova and F. Tomi(2016)Chemical composition of the fruit oils of five Fortunella species grown in the same pedoclimatic conditions in Corsica (France)NPC11 (2): 259-262. 

Oueslati A., Salhi-Hannachi A.,Luro F., Vignes H., Mournet P. andOllitrault P.(2017) Genotyping By Sequencing reveals the interspecific C. maxima / C. reticulata admixture along the genomes of modern citrus varieties of mandarins, tangors, tangelos, orangelos and grapefruits.PLOSOne.PONE-D-17-24376R1

Tomi F., Barzalona M, Casanova J., andLuro F. 2008 Chemical variability of the leaf oils fromCitrus clementina(Commun)xCitrus deliciosa(Willow Leaf) hybrids.Flavour and Fragrance Journal23: 152-163

Wu G A., (+ 55 auteurs),F. Luro, …P. Ollitrault, F. Gmitter & D. Rokhsar(2014)Sequencing of diverse mandarin, pummelo and orange genomes reveals complex history of admixture during citrus domesticationNature Biotechnology, doi:10.1038/nbt.2906

Curk F.,F Ollitrault, A Garcia-Lor,F Luro, L Navarro andP. Ollitrault(2016)Phylogenetic origin of limes and lemons revealed by cytoplasmic and nuclear markers Annals of Botany Doi:10.1093/aob/mcw005.

Luro F., Venturini N., Costantino G., Paolini J.,Ollitrault P.and Costa J.(2012)Genetic and chemical diversity of citron (Citrus medica L.) based on nuclear and cytoplasmic markers and leaf essential oil composition.Phytochemistry77:186-196.

Lota ML, de Rocca Serra D, Tomi F, Casanova J (2001). Chemical variability of peel and leaf essential oils of 15 species of mandarins. Biochem. Syst. Ecol. 29:77-104.

Lota ML, de Rocca Serra D, Tomi F, Joseph C (2000). Chemical variability of peel and leaf essential oils of mandarins from Citrus reticulata Blanco. Biochem. Syst. Ecol. 28:61-78.

 

Autres références:

 

Besignano G. et al. (2011) Biological activities of citrus essentials oils .In:Citrus oils Edited by Dugo G. and Mondello L. CRC presss (NW, USA), 529-548.

Butelli et al. (2012) Retrotransposons Control Fruit-Specific, Cold-Dependent Accumulation of Anthocyanins in Blood Oranges. Plant Cell 24(3):1242-1255.

Delort A. & Naef R. (2011) Volatile components in less common citrus speciesIn:Citrus oils Edited by Dugo G. and Mondello L. CRC presss (NW, USA), 163-192.

Dugo G et al. (2011) Composition of the volatile fraction of citrus peel oil.In:Citrus oils Edited by Dugo G. and Mondello L. CRC presss (NW, USA) 1-162.

Loreto F. & Schnitzler JP, (2010) Abiotic stresses and induced BVOCs. Trends Plant Science 15(3): 154-166

Wang X. et al. 2017 Genomic analyses of primitive, wild and cultivated citrus provide insights into asexual reproduction.Nature Genetics49(5): 765-772

Formations et compétences attendues

Le candidat devra maîtriser les concepts et méthodes permettant d’appréhender la structure des génomes la variation des caractères quantitatifs et la cartographie génétique. Ainsi, il devra avoir des connaissances académiques et des compétences parmi les champs disciplinaires suivants: bio-informatique, génomique, génétique et biochimie. Il devra avoir une formation solide et une pratique de la gestion et de l’analyse de données (maîtrise de R) et des outils bio-info de l’analyse des données de séquence de l’ADN. Un fort intérêt pour la biologie de la plante et l’expérimentation de terrain est aussi nécessaire. Le/la candidat(e) aura également une motivation importante pour l’interdisciplinarité, le travail en équipe, et le co-encadrement de stagiaires. Autonomie, mobilité, sens de l’organisation et rigueur méthodologique sont indispensables. Le permis B est obligatoire.

Dossier de candidature  :une lettre de motivation en précisant en quoi la formation pédagogique et les expériences professionnelles sont en adéquation avec le sujet de thèse, un CV détaillé incluant notamment les notes de M2, les coordonnées de personnes pouvant vous recommander, et toute autre pièce qui vous paraît utile en lien avec les compétences attendues.

Dépôt de dossier avant le10 novembre 2018 à Luro François ()

Contact

Nom
Luro François
Email
francois.luro@inra.fr