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Unité Biopolymères, Interactions, Assemblages (BIA)

INRA - BIA
Responsable : Marc ANTON
  • Statut du laboratoire : unité propre INRA
  • Nombre de chercheurs/techniciens : 121
  • Thèmes de recherche :

L’unité développe des recherches qui ont pour objectif de construire la qualité globale des produits finis alimentaires ou non-alimentaires. L’approche développée mobilise les connaissances acquises par les différentes équipes au cours des dix dernières années sur la structure des biopolymères et des biomolécules isolés de différentes matières premières : graines, fruits, lait ou œuf… Elle s’appuie sur l’étude de l’organisation des assemblages de ces biopolymères à toutes les échelles spatiales et temporelles du moléculaire jusqu’au supra-moléculaire afin de comprendre, maîtriser et modéliser les fonctionnalités des produits agricoles et des systèmes alimentaires et non alimentaires. Cette évolution thématique par rapport aux programmes sur la valorisation alimentaire et non alimentaire des macromolécules d’origine agricole a consisté à prendre en compte les avancées de la « biologie structurale » dans le domaine des biopolymères.

Les assemblages et leurs fonctionnalités

Le cœur des recherches effectuées par l’unité BIA concerne le développement de connaissances sur les mécanismes d’assemblages des biopolymères (amidon, protéines, polysaccharides des parois végétales, lipides) au cours de leur biosynthèse (construction, mise en place, modifications endogènes) ou au cours de l'élaboration des systèmes formulés. La compréhension des mécanismes d’association des biopolymères en nano- ou mésostructure constitue pour les tissus biologiques un facteur explicatif clé de la variabilité génétique et éco-physiologique des propriétés des matières premières végétales ou animales. Il en va de même pour les systèmes formulés à l’égard des propriétés techno-fonctionnelles des matrices alimentaires ou non alimentaires.
La notion de « fonctionnalité » doit être comprise ici dans un sens très large : il recouvre par exemple la capacité des assemblages à former des structures dotées de propriétés biologiques ou technologiques, à stocker et à transporter d’autres molécules ou à générer des réactions biologiques. .

Des travaux dont les finalités sont d’intérêt nutritionnel sont également engagés par BIA, d’une part sur les bases physico-chimiques et structurales de la mobilité et de la disponibilité des micro- et macroconstituants dans les matrices alimentaires, d’autre part sur les bases moléculaires des réactions d’allergie alimentaire aux protéines végétales et du lait chez l’homme.

Les activités de BIA peuvent se décliner en quatre thèmes :

> Biosynthèse et assemblage des biopolymères dans la plante à différents stades physiologiques. Trois systèmes sont spécifiquement étudiés: les amyloplastes (Arabidopsis, blé, maïs), les corpuscules protéiques (Arabidopsis, blé, colza,légumineuses), les parois végétales (Arabidopsis, tomate, pomme).
> Matériaux, matrices : formation, organisation, propriétés, mobilités des petits solutés (micro-nutriments), élaboration de systèmes modèles macromoléculaires nano et méso-structurés.

Ces systèmes formulés sont en particulier des mousses liquides et des émulsions, des matrices amylacées alvéolaires, des gels formés par mélanges de biopolymères. L’accent est mis sur une démarche qui va de la propriété voulue vers la construction des assemblages adéquats, de manière réverse jusqu’à la matière première agricole.

> Interactions entre biopolymères d’origine animale ou végétale en systèmes modèles, acellulaires et biomimétiques. Dans un but de compréhension, il est nécessaire de travailler en parallèle sur des systèmes simplifiés et donc modulables, soit sur des systèmes biomimétiques des systèmes biologiques, soit sur des systèmes modèles afin de déterminer les mécanismes d’interaction, les échelles de structure pertinentes, et enfin la dynamique des assemblages.

> Allergie aux protéines alimentaires. L’objectif des travaux est de réduire, par voie génétique ou technologique, le risque allergique lié aux produits céréaliers à base de blé, aux produits laitiers et probablement à moyen terme à d’autres aliments.

Un appui sur des équipements

Ces recherches s’appuient sur la plate-forme instrumentale labellisée RIO regroupant les gros équipements (résonance magnétique nucléaire du solide, spectrométries de masse, microscopies) permettant la détermination de la structure et de la dynamique des biopolymères végétaux et des assemblages supramoléculaires ainsi que sur la plate-forme Ouest Génopole dédiée à la production à petite échelle de protéines recombinantes. De plus, les très grands équipements sont utilisés pour la détermination des structures par diffraction et diffusion des neutrons (ILL-Grenoble), LLB-CEA-Saclay) et des rayonnements X ou Infrarouge (SOLEIL en Projet sur Saclay, ESRF-Grenoble).

  • Collaborations régionales, nationales et internationales :

    • Au niveau régional, le projet du CER VANAM II constitue un soutien important de nos activités. Certains chercheurs sont de plus partie prenante dans quelques programmes du Pôle Agronomique Ouest (PAO). BIA est également partenaire de Ouest-Génopole.
    • Un groupement de recherche avec le CNRS sur les assemblages de molécules végétales a été créé sous l’impulsion des chercheurs de l’INRA de Nantes, de CEPIA et du CNRS, permettant de cofinancer des bourses de thèse sur des sujets transversaux.
    • Participation à plusieurs programmes nationaux ANR.
    • Au niveau européen, plusieurs programmes européens ont été coordonnés.par les chercheurs de BIA. Pour l’actuel PCRD, il faut noter notre participation à un REX, quatre PI et un STREP.

A travers ces programmes, BIA a tissé un réseau de collaborations avec les principaux centres de recherche européens dans son domaine d’expertise : BBSRC Norwich (UK), Wageningen (NL), KVL de Copenhague (D). BIA est également porteur du programme régional AISQAL (2006-2009) et est fortement impliqué dans le programme régional COSAVE.