Etude du pouvoir coagulant et antioxydant de l’artichaut sauvage et de l’artichaut cultivé au maroc

UNIVERSITE CHOUAIB DOUKKALI
Faculté des Sciences EL Jadida
Département de Biologie

Master spécialisé

« Biotechnologie Appliquée à la Production Végétale
et Industrie Agroalimentaire »

Promotion 6 : 2017-2019

Mémoire de Master spécialisé intitulé :

Etude du pouvoir coagulant et antioxydant de
l'artichaut sauvage et de l'artichaut cultivé au Maroc

Présenté et soutenu par :

Sylvain HAREMARUGIRA

Le 21/10/2019

Devant le Jury composé de :

Pr. DAHBI A. Faculté Polydisciplinaire de Safi Président

Pr. CHAOUTI A. Faculté des Sciences d'El Jadida Examinateur

Pr. BITAR A. Faculté des Sciences d'El Jadida Encadrant

REMERCIEMENTS

Avant toute chose, je remercie Dieu, le tout puissant, de m'avoir donné la force, la
patience et la bonne santé pour achever ce travail.
Je remercie le doyen de la Faculté des Sciences le professeur Mohammed BLAGHEN
qui m'a accueilli dans cette institution. Grace à lui j'ai eu la chance de la découvrir et en
fin d'aboutir aux résultats de ce modeste travail.

Je tiens à remercier également le professeur Tayeb KOUSSA le coordinateur de Master
Biotechnologie Appliquée à la Production végétale et Industrie Agroalimentaire pour ses
conseils et orientation qu'il trouve ici mes sincères remerciements.

J'adresse mes sincères remerciements à Madame Aouatif BENALI mon encadrante dans
le laboratoire de Technologie Alimentaire de l'Institut National de Recherche
Agronomique de Rabat, d'avoir accepté de m'encadrer lors de mon stage de fin d'études,
je la remercie pour sa disponibilité et son aide tout le long de ce modeste travail, qu'elle
trouve ici toutes mes gratitudes.
Je remercie vivement le Professeur Abdelali BITAR malgré ses préoccupations a accepté
de m'accompagner lors de la rédaction et correction de ce mémoire, ses conseils et
recommandations m'ont été si noble.

Vifs remerciements aux membres du jury Professeur DHABI Abdallah, Professeur
CHAOUTI Abdellatif et Professeur BITAR Abdelali qui ont accepté de juger et
d'évaluer mon travail. Leurs conseils et recommandations m'ont envoyé à une
amélioration digne.
Mes remerciements à Monsieur Abdenbi SAADI Technicien du laboratoire de
Technologie Alimentaire de l'INRA Rabat sans lui ce travail n'aura pas été achevé.
Je tiens également à remercier tous les professeurs du master BAVIA, pour leurs efforts
fournis enfin d'arriver à ce jour, qu'ils trouvent ici mes sincères remerciements.
Un grand merci à tous mes amis de la 6è promotion BAVIA, pour leur aide, leur amitié,
leur gentillesse et leur soutien moral.
Nous remercions également toute personne ayant contribué de près ou de loin à la
réalisation de ce travail.
Un grand merci à vous tous.

DEDICACE

Je dédie ce modeste travail

A mes regrettés grands parents, que la terre leur soit légère.

A mes parents, leur affection m'a toujours été d'un grand soutien. Qu'ils trouvent dans ce
travail le fruit de leur indéfectible effort et qu'ils puissent récompenser leur patience. Que
le bon Dieu vous accorde santé et longévité.

A mes frères et ma soeur : Méthode, Aimable, Régis et Estella. C'est pour moi l'occasion
de vous remercier pour tous les efforts, la prière, sacrifices consentis à l'endroit de ma
modeste personne. Notre force résidera toujours dans notre entente. Que notre amour
fraternel demeure inébranlable. Infini attachement.

A mes oncles Léonidas NDABUTWINTARA et Pontien BATAKANWA. Leur soutien financier et moral ainsi que le respect mutuel m'ont permis d'arriver à ce moment

précieux.

A mes amis Ménard SABUSHIMIKE et Nadia NITUYIZERE pour leur conseil et soutien moral m'ont aidé à arriver au bout.

Et à tous mes amis qui sont de près ou de loin.

SOMMAIRE

INTRODUCTION 1

PREMIERE PARTIE :ETUDE BIBLIOGRAPHIQUE 3

CHAPITRE I. GENERALITES SUR LES PLANTES ETUDIEES 3

I) L'artichaut cultivé 3

I.1. Description botanique des astéracées 3

I.2. Caractères généraux de l'artichaut cultivé 3

I.2.1. Historique 3

I.2.2. Origine 4

I.2.3. Description morphologique 4

I.2.4. Répartition géographique au Maroc 5

I.2.5. Constituants chimiques de l'artichaut cultivé 5

I.2.6. Utilisations 6

II) L'artichaut sauvage . 7

II.1. Description 7

II.2. Taxonomie et nomenclature 8

II.3. Distribution 9

II.4. Intérêt biologique de la plante 9

II.5. Constituants chimiques 10

CHAPITRE II : LA COAGULATION DU LAIT 10

A. Le lait 10

II.1. Définition et aspects et généraux du lait 10

II.2. La composition du lait 11

II.2.1. L'eau 11

II.2.2. Les glucides du lait 12

II.2.3. La matière grasse 12

II.2.4. L'Azote non protéique 13

II.2.5. La matière minérale et saline 13

II.2.6. Les vitamines 13

II.2.7. Les proté ines du lait 14

II.2.7.1. Généralités sur la caséine du lait 15

B. Les enzymes coagulantes 20

II.1. Présure 19

II.1.1. Chymosine 20

II.1.2. Pepsine 20

II.2. Cynarases et Cardosine 21

II.3. Succédanés de la présure 21

II.3.1. Succédanés de présure d'origine animale 22

II.3.2. Succédanés de présure d'origine végétale 23

II.3.3. Succédanés de présure d'origine microbienne 23

II.4. Coagulation du lait 23

II.4.1. Définition 23

II.4.2. Types de coagulation 24

II.4.3. Mécanismes d'action de coagulation 26

CHAPITRE III. LES METABOLITES SECONDAIRES 28

III.1. Composés phénoliques 28

III.2. Flavonoïdes 29

III.3. Les tanins 29

II^EME PARTIE : ETUDE PRATIQUE 32

I. INTRODUCTION 32

II. MATERIEL ET METHODES 32

II.1. Matériel utilisé et échantillonnage 33

II.2. EXTRACTION DES COMPOSES PHENOLIQUES 35

II.2.1. Préparation des extraits 35

II.2.2. Dosage des composés phénoliques 36

II.2.2.1. Dosage des polyphénols totaux 36

II.2.2.2. Dosage des flavonoïdes 36

II.2.2.3. Dosage des tanins condensés 37

II.2.3. Evaluation de l'activité antioxydante des extraits 37

II.2.3.1. Activité anti radicalaire au radical DPPH 37

II.2.3.2. Activité anti radicalaire au radical l'ABTS. 38

II.2.4. Extraction du système enzymatique des fleurs 40

II.2.4.1. Obtention de l'extrait enzymatique des fleurs 40

II.2.4.2. Dosage de l'activité protéolytique des extraits enzymatiques. 41

II.2.4.3. Détermination de l'activité coagulante 42

II.3. ANALYSE DES DONNEES STATISTIQUES 43

III. RESULTATS ET DISCUSSION 44

III.1.TENEUR EN EAU DU MATERIEL VEGETAL 44

III.2.DOSAGE DES COMPOSES PHENOLIQUES 44

III.2.1. Polyphénols totaux 44

III.2.2. Flavonoïdes 45

III.2.3. Tanins condensés 46

III.3. EVALUATION DE L'ACTIVITE ANTIOXYDANTE 47

III.3.1. Activité anti radicalaire par DPPH 47

III.3.2. Activité anti radicalaire par l'ABTS 48

III.3.3. Discussion sur les composés phénoliques et l'activité antioxydante 49

III.4. DETERMINATION DE L'ACTIVITE PROTEOLYTIQUE 53

III.5. DETERMINATION DE L'ACTIVITE COAGULANTE 54

CONCLUSION 56

PERSPECTIVES 57

REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES 58

LISTE DES FIGURES

Figure 1. Aspect morphologique de l'artichaut cultivé. 4

Figure 2. Aspect morphologique de l'artichaut sauvage. 8

Figure 3. Structure d'un globule de matière grasse du lait (Lapointe-Vignola, 2002). 12

Figure 4 : Structure de la micelle de la caséine (Amiot et al., 2002) 16

Figure 5. Modèle coeur-enveloppe 17

Figure 6. Modèle à sous unités (à submicelles) 17

Figure 7. Modèle à structure ouverte 18

Figure 8. Modèle à double liaison 19

Figure 9. Modification de la structure micellaire au cours de l'acidification 25

Figure 10. Modification de la structure micellaire au cours de la coagulation présure. 25

Figure 11. Formation d'un caillé par action de la présure sur les caséines du lait 27
Figure 12. Effet du stress salin sur la concentration des flavonoïdes au niveau des

feuilles du carthame (Roumeissa et Maya, 2015) 28

Figure 13. Structure de base des flavonoïdes 29

Figure 14. Exemples de tanins condensés 30

Figure 15. Exemples de tanins hydrolysables 31

Figure 16. Fleur de l'artichaut cultivé sans ouverture (premier stade) 34

Figure 17. Fleur de l'artichaut cultivé avec ouverture (second stade) 34

Figure 18. Fleur de l'artichaut sauvage sans ouverture (premier stade) 34

Figure 19. Fleur de l'artichaut sauvage avec ouverture (second stade) 34

Figure 20. Moulinex à café 34

Figure 21. Broyeur à sec 34

Figure 22. Lait utilisé après 35

Figure 23. Présure utilisée 35

Figure 24. Oxydation partielle de l'ABTS (Owen et Johns, 1999). 39

Figure 25. Fleur avant lyophilisation 40

Figure 26. Fleur lyophilisée 40

Figure 27. Macération des fleurs broyées 41

Figure 28: Extraits enzymatiques de deux plantes: sauvage et cultivée 41

Figure 29. Concentration des polyphénols totaux sur les deux stades. 44

Figure 30. Concentration des flavonoïdes sur les deux stades. 45

Figure 31. Concentration des tanins condensés sur les deux stades 46

Figure 32. Pourcentage d'inhibition d'un radical DPPH sur les deux stades. 47

Figure 33. Pourcentage d'inhibition d'un radical ABTS sur les deux stades. 49

Figure 34. Activité protéolytique de deux extraits des fleurs comparée avec celle de la

présure 53

Figure 35. Coagulation totale du lait après incubation au bain marie 55

LISTE DES TABLEAUX

Tableau 1: Identification des pics UHPLC - UV - MS des métabolites dans les extraits de feuilles d'artichaut (les pics sont énumérés dans l'ordre du temps de rétention en

minutes sur la colonne RP-18 (El et al., 2014). 6

Tableau 2. Valeur alimentaire comparative des cultures maraîchères (FAO, 1998) 7

Tableau 3. Arbre taxonomique de l'artichaut cultivé et l'artichaut sauvage (Lemordant,

1982 ; Kelly, 2000). 9

Tableau 4. Composition générale du lait 11

Tableau 5. Composition minérale du lait de vache (Jeantet et al. 2017). 13

Tableau 6. Composition vitaminique moyenne du lait cru (Amiot et coll., 2002). 14

Tableau 7. Composition en % de laits de certaines espèces (Fox, 2011). 15

Tableau 8. Moyennes des concentrations des polyphénols totaux 45

Tableau 9. Moyennes des concentrations des flavonoïdes 46

Tableau 10. Moyennes des concentrations des tanins condensés. 47

Tableau 11. Moyennes de pourcentage d'inhibition de DPPH. 48

Tableau 12. Moyennes de pourcentage d'inhibition d'ABTS. 49

Tableau 13. Temps de floculation différents selon les concentrations de l'extrait et de

présure 54

LISTE DES ABREVIATIONS

Abs : Absorbance

ABTS : acide 2,2'-azino-bis (3-éthylbenzothiazoline-6-sulphonique)

AC : Activité coagulante

ANP : Azote non protéique

AP : Activité protéoly tique

CO2 : Gaz carbonique

CRRA : Centre Régional de la Recherche Agronomique

Da: Dalton

DPPH: 2,2-diphényl-1-picrylhydrazyl)

EDTA: Ethylène Diamino Tétra Acétate

FAO: Food and Agricuture Organization

FLV : Flavonoïdes

IMCU : International Milk-Clotting Units

INRA : Institut National de la Recherche Agronomique

O2 : Oxygène

OMS : Organisation mondiale de la Santé

pH : Potentiel d'hydrogène

pHi : pH isoélectrique

PPT : Polyphénols totaux

TCA : Trichloroacetic Acid

TNC : Tanins condensés

Trp : Tryptophane

Tyr : Tyrosine

UP : Unité de présure

UV : Ultra-violet

Présentation de l'institution d'accueil

L'Institut National de la Recherche Agronomique (INRA), est un établissement public dont les origines remontent à 1914 avec la création des premiers services de la recherche agricole officiel. Il a connu dernièrement une réorganisation structurelle visant la modernisation de son processus de gestion.

L'INRA opère à travers dix centres régionaux de la recherche agronomique et 23 domaines expérimentaux répartis sur le territoire national et couvrant les divers agro systèmes du pays. L'INRA vise à :

? Analyser la demande sociale et les systèmes de production ;

? Améliorer la productivité, la compétitivité et la durabilité de la production

agricole ;

? Caractériser, préserver et valoriser les ressources naturelles ;

? Améliorer la qualité,

? Valoriser et diversifier les productions végétales et animales.

Le Centre Régional de la Recherche Agronomique de Rabat (CRRA) mène ses activités de recherche dans les domaines prioritaires tels que : Environnementale et la conservation des ressources naturelles, Protection des plantes, Production animale et les fourrages, Biotechnologie, Technologie Agro-alimentaire et qualité, Amélioration des plantes, conservation et valorisation des ressources phylogénétiques.

L'unité d'accueil au sein du centre de Rabat notamment celle de la technologie alimentaire a pour mission principale de mener des activités de recherche pour la valorisation des produits agricoles d'intérêt et la maitrise de la qualité de la sécurité sanitaire des produits alimentaires.

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Introduction

Un grand nombre de plantes (plantes épices, légumes, plantes aromatiques, médicinales et autre) possèdent des propriétés biologiques très intéressantes qui trouvent des applications dans divers domaines à savoir en agroalimentaire, médecine, pharmacie, cosmétologie et agriculture (Madina, 2008). Cependant les composés phénoliques (principalement flavonoïdes, acides phénoliques et tannins) constituent une richesse largement exploitée par les industries agro-alimentaire, cosmétique et pharmaceutique (Nkhili, 2009). L'extraction de principes actifs de ces métabolites est une étape très importante dans leur isolement, aussi bien que dans leur identification (Mahmoudi et al., 2013).

Une consommation élevée de fruits et légumes a pu être associée à la diminution du risque des maladies métaboliques telles que les pathologies cardiovasculaires, l'obésité, le diabète, les maladies neurodégénératives, le cancer dans de nombreuses études épidémiologiques. De multiples constituants et micronutriments de ces aliments tels que les fibres, les vitamines, les minéraux et les polyphénols jouent potentiellement un rôle dans cet effet protecteur qui s'explique en partie par leurs propriétés antioxydantes et anti-inflammatoires (Roumeissa et al., 2015).

Les enzymes sont des protéines qui agissent comme des catalyseurs hautement efficaces dans les réactions biochimiques. L'utilisation d'enzymes a souvent de nombreux avantages car cela ne peut pas être obtenu avec les traitements chimiques traditionnels. Elles comprennent une qualité de produit supérieure, des coûts de fabrication inférieurs, moins de déchets et en consommation d'énergie. Les enzymes industrielles représentent le coeur des procédés biotechnologiques(Guevara et Raul, 2018).

L'hydrolyse des protéines alimentaires, par exemple, est mise en oeuvre pour diverses fonctions: amélioration des caractéristiques nutritionnelles, retarder la détérioration, modification des propriétés fonctionnelles différentes (solubilité, moussage, coagulation, et capacités d'émulsification), prévention des interactions indésirables, changement de saveurs et d'odeurs et l'élimination des facteurs toxiques ou inhibiteurs (Pardo et al., 2000).

L'étape clé de la réussite d'un fromage quel que soit son type est la coagulation. Elle consiste à la formation d'un gel suite à des modifications physico-chimiques intervenant sur les micelles de caséines du lait. L'agent coagulant le plus anciennement utilisé en fromagerie est la présure (Zikiou, 2013). La coagulation du lait est traditionnellement obtenue par action de la présure extraite des caillettes provenant des petits ruminants. Le

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caractère irrégulier de l'approvisionnement en présure a conduit les industries à utiliser des préparations enzymatiques coagulant le lait dans lesquelles la chymosine est remplacée plus ou moins totalement par d'autres enzymes à mode d'action analogue, et ce, parallèlement à l'usage traditionnel de la présure de veau qui assurait encore la coagulation de 90 % des fromages en 1980 (Desmazeaud, 1983).

Plusieurs recherches ont été activement pressées ces dernières années, visant à la mise en évidence des enzymes de remplacement dits succédanés de la présure de différentes origines (animales, végétales et microbiennes), capables de coaguler le lait et d'assurer des meilleurs rendements fromagers, l'industrie est à présent capable de produire, en quantité pratiquement illimité.

A part la valeur nutritive importante de l'artichaut, les fleurs contiennent des protéases capables de coaguler le lait ayant des propriétés catalytiques similaires à la chymosine. Ses bractées sont riches en composés phénoliques en grande quantité les polyphénols et les flavonoïdes (Petropoulos et al., 2019).

Dans ce contexte, l'objectif global de ce travail est centré sur l'étude de deux plantes de la famille des astéracées Cynara scolymus et Cynara cardunculus afin d'étudier l'activité protéolytique et coagulante des fleurs en comparaison avec celle de la présure d'origine microbienne. Dans une deuxième partie nous allons procéder au dosage de composés phénoliques contenu dans les bractées tout en évaluant leur pouvoir d'inhibition des radicaux libres DPPH (2,2-diphényl-1-picrylhydrazyle) et ABTS (acide 2,2'-azino-bis (3-éthylbenzothiazoline-6-sulphonique).

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Ière partie :

ETUDE BIBLIOGRAPHIQUE