Développement d’un système d’encapsulation d’agents antifongiques

Le laboratoire de Génie enzymatique et cellulaire (UMR CNRS 7025) est rattaché au département de Génie Biologique de l'Université de technologie de Compiègne (UTC) qui est parmi les premières écoles d'ingénieur dans de nombreux classements nationaux.

Les axes de recherche de l'Unité sont associés aux principes généraux des bioressources, de la bioinspiration et du biomimétisme pour développer par exemple de nanomatériaux fonctionnels, de biocapteurs, de molécules et matériaux bioactifs, avec des applications dans les industries agricoles et alimentaires, en cosmétique et dans le domaine médical. Le laboratoire travaille sur deux thèmes de recherche : "Biomimétisme et Diversité Biomoléculaire", qui cherche à créer et là caractériser des molécules et nanomatériaux biomimétiques sur mesure. Pour cela, il met en œuvre l'impression moléculaire de polymères, ainsi que la sélection à partir des banques de biomolécules des ligands d'affinité pour la reconnaissance moléculaire; et "métabolisme des plantes et bioressources", qui développent des outils pour l'étude du métabolisme, la valorisation de la biomasse et le biocontrole. Le stagiaire travaillera sur un axe de recherche à l'interface de ces deux thèmes.

L’emploi de pesticides chimiques dans l’agriculture est devenue une préoccupation majeure pour la santé humaine et l’environnement ayant conduit les autorités publiques à réglementer pour limiter voire supprimer leur utilisation. De nouvelles stratégies de lutte contre les agents phytopathogènes favorisant des pratiques agricoles plus durables et respectueuses de l’environnement sont en développement comme le biocontrôle ou la biostimulation. Cependant, l’utilisation des biopesticides, comme alternative aux pesticides chimiques, est encore limitée en raison de leur plus faible solubilité dans les formulations phytosanitaires ou de leur instabilité dans l’environnement, en particulier, lorsque le biopesticide est une enzyme ou un microorganisme, potentiellement sensible aux conditions d’humidité, de pH… Les stimulateurs de défense des plantes n’ont pas une activité antifongique directe contre le phytopathogène mais activent les défenses naturelles des plantes en induisant des voies de signalisation cellulaire impliquées dans les mécanismes de résistance aux stress des plantes. Toutefois, un dosage non adapté de ces agents peut être inefficace ou au contraire avoir un effet négatif sur le développement des plantes. Pour pallier aux difficultés de mise en œuvre de ces nouvelles stratégies de lutte contre les phytopathogènes, des systèmes de libération contrôlés peuvent être développés pour encapsuler l’actif. 

Ce stage vise à concevoir et développer des matériaux biodégradables capables de délivrer efficacement des biopesticides, avec comme objectif final d’augmenter l’efficacité et la durée d’action de ces agents sur les phytopathogènes pour la protection des cultures.

L’Unité GEC a développé une expertise dans la conception de polymères à empreintes moléculaires (MIP) et leur application comme systèmes d’administration de principe actif. Comparé à des systèmes d’encapsulation classique, les MIP permettent d’avoir une libération plus lente et une stabilisation du principe actif dans le polymère. Cependant, ils sont actuellement préparés principalement à partir de polymères non biodégradables et pétrosourcés.

L’objectif du stage consistera à développer de nouveaux systèmes d’encapsulation dans des biopolymères naturels en utilisant la technologie de l’impression moléculaire pour des biopesticides et des biostimulants, particulièrement pour des enzymes. En effet, dans une étude précédente, nous avons mis en évidence une activité antifongique de certaines chitinases contre des phytopathogènes (Sclerotinia sclerotiorum, Botrytis cinereus, Fusarium solani). L’encapsulation de ces agents dans des biopolymères naturels par impression moléculaire sera à développer et à optimiser pour obtenir des nano- et/ou microparticules. La taille de ces particules sera déterminée par DLS et la morphologie par MEB. La libération des actifs sera étudiée dans des milieux simulant un milieu environnemental et comparée à des systèmes d’encapsulation traditionnels. Les activités antifongiques de ces systèmes d’encapsulation seront d’abord évaluées in vitro en mesurant l’activité enzymatique des actifs encapsulés puis sur les phytopathogènes en déterminant leur activité inhibitrice. En fonction de l’avancée du projet, des études d’efficacité sur plante et de (bio)dégradabilité/stabilité de ces systèmes d’encapsulation par voie enzymatique et microbiologique pourront être envisagées.

Nous recherchons un candidat (niveau M2, ingénieur ou assistant ingénieur) enthousiaste ayant des connaissances en biotechnologie et s’intéressant à des thématiques multidisciplinaires. Au cours du stage, l’étudiant acquerra des compétences dans de nombreux domaines : matériaux biosourcés, encapsulation, microscopie, enzymologie, activité antifongique, biologie végétale.