Interactions et assemblages de prolamines du blé

par Justine Pincemaille

Thèse de doctorat en Biochimie et physicochimie alimentaires

Sous la direction de Marie helene Morel et de Laurence Ramos.


  • Résumé

    Ce travail de thèse vise à apporter des connaissances structurales et fonctionnelles sur les protéines du gluten. Pour cela, nous utilisons les concepts et méthodes de la physique des polymères et de la matière molle. Plus précisément, nous optimisons un protocole d’extraction basé sur la séparation de phases liquide-liquide. Ce dernier permet d’obtenir des isolats de protéines à différents rapports massiques gluténines/gliadines que nous étudions ensuite dans un solvant eau/éthanol 50/50 (v/v). Les résultats, montrent que les protéines se comportent comme des chaînes de polymères en solvant θ, en régime dilué et semi-dilué avec des tailles caractéristiques définis par diffusion de rayons X et de neutrons aux petits angles. De plus, 2 tailles d’objets sont distinguées en régime dilué par diffusion dynamique de la lumière: d’une part des protéines monomériques de l’ordre d’une dizaine de nanomètres associées aux  et -gliadines et à des polymères de gluténines de faibles masses molaires et d’autre part des assemblages polymériques de l’ordre de 100 nm, principalement composés de ω-gliadines et polymères de gluténines de haute masse molaire. Ces assemblages sont mis en avant par une combinaison de mesures réalisées par chromatographie d’exclusion de taille et par fractionnement par flux de forces asymétrique et permettent de rationaliser les diagrammes de phases de ces mélanges protéiques, en fonction de la température. L’étude de la dynamique de séparation de phases de ces mélanges protéiques, par diffusion de rayons X aux petits angles, montre que celle-ci est pilotée par un phénomène de décomposition spinodale. Cette décomposition peut être arrêtée lors de trempes en température profondes mais également observée à toutes les températures de trempe, pour les échantillons les plus riches en gluténines, formant un gel dès le régime monophasique, d’après leur étude par rhéologie

  • Titre traduit

    Interactions and assemblies of wheat prolamins


  • Résumé

    The aim of this thesis is to provide structural and functional knowledge on wheat gluten proteins. For that, we use the physical methods and the concept of soft matter. We optimize an extraction protocol based on a liquid-liquid phase separation. With this protocol, we obtain protein batches with different glutenin/gliadin mass ratios, which we then study in a 50/50 water/ethanol solvent (v/v). We show that proteins behave like polymer chains in θ solvent in dilute and semi-dilute regime, whose characteristic size are extracted by small angle X-ray and neutron scattering. Moreover, two sizes of objects are evidenced in dilute regime by dynamic light scattering: monomeric proteins with a size around 10 nm which can be associated to α/β, and γ-gliadins and polymeric glutenins with low molecular weight and polymeric assemblies with a size around 100 nm composed of ω-gliadins and glutenins polymers with high molecular weight. These assemblies are revealed by a combination of size exclusion chromatography and asymmetric flow field flow fractionation and allow one to rationalize the phase diagrams of the protein mixtures with temperature. The study of the dynamics of the phase separation of these protein mixtures by small angle X-ray scattering shows that the phase separation proceeds through a spinodal decomposition phenomenon. An arrested phase separation is observed for deep quenches but also at all temperature quenches for the most glutenin rich samples, which are gels in the monophasic regime, as confirmed by rheology.


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