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Dernière mise à jour : Mai 2018

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Biopolymères Interactions Assemblages

Axes de Recherche ISD

Construction d’assemblages à différentes échelles de taille

Comprendre les relations entre les différentes échelles d’organisation des systèmes, de l’assemblage supramoléculaire aux matrices complexes, sont au cœur de cet axe. Nous prenons en compte les mécanismes interfaciaux ainsi que les propriétés physiques et chimiques des assemblages et molécules. Les structures et les dynamiques spatio-temporelles des systèmes sont abordées à travers une approche multidisciplinaire, de la caractérisation expérimentale à la modélisation, afin de pouvoir concevoir des assemblages fonctionnels.

La première approche consiste à créer des assemblages à partir de molécules natives soit par auto-association, soit sous l’action de contraintes externes (traitements thermomécaniques). La seconde approche privilégie l’extraction d’assemblages pré-existants naturellement dans les matières premières agricoles d’origine animale ou végétale (lipoprotéines, agrégats protéiques, micelles, complexes polysaccharide-protéines). Les mélanges entre ingrédients issus du végétal et de l’animal sont particulièrement étudiés dans un contexte de raréfaction des sources de protéines animales. Il convient d’anticiper cette tendance qui va provoquer des modifications de fonctionnalités des mélanges et une adaptation des procédés de fabrication des systèmes dispersés.

La construction d’assemblages trouve des applications dans le design d’interfaces hétérogènes, la création de nouvelles structures, la génération de matériaux innovants, la protection de nutriments et de micronutriments, la conception de matrices complexes modèles, …

   

Evolution et devenir des assemblages au cours de leur utilisation

L’objectif de cet axe est de suivre l’évolution des assemblages avant leur utilisation puis dans des conditions simulant celles du tractus gastro-intestinal (TGI), pour les relier à la bioaccessibilité des nutriments et des micronutriments lipidiques (bénéfice) et de certains de leurs métabolites (risque).

Nous avons choisi d’étudier les phénomènes dynamiques suivants au sein des matrices :

  • Transferts de masse (mobilité, partage, diffusion des molécules entre différentes phases, diffusion des particules au sein des matrices)
  • Cinétiques chimiques (cinétiques d’oxydation des acides gras polyinsaturés, libération des nutriments dans le TGI)
  • Evolution des structures aux différentes échelles (molécules, assemblages, interfaces, matrices), avec un ensemble de méthodes qui doivent être obligatoirement combinées

En outre un important volet de modélisation de ces phénomènes dynamiques est entrepris en collaboration avec des équipes de mathématiciens et modélisateurs des systèmes complexes. L’objectif est in fine d’arriver à prédire ces dynamiques par une stratégie de modélisation et d’intégration des connaissances de façon à établir, grâce à un processus d’ingénierie reverse, un cahier des charges pour la construction d’assemblages permettant une optimisation de la bioaccessibilité des nutriments lipidiques.

Les dynamiques d’évolution sont suivies au cours du stockage des matrices alimentaires et durant les phases d’ingestion et de digestion in vitro. Les résultats sont interprétés au regard de la localisation (interfaces/volume) et de l’organisation initiale des lipides dans la matrice et en terme de dynamique de libération des nutriments lipidiques et des conséquences sur la bioaccessibilité des acides gras ou leurs produits d’oxydation. Un point essentiel réside dans notre capacité à faire le lien entre les études réalisées in vitro et les validations indispensables in vivo par les équipes avec lesquelles nous collaborons.