Etude de l’impact de l’origine clonale du latex d’Hevea brasiliensis sur la composition biochimique du latex et la mésostructure du caoutchouc naturel.

Impact of hevea brasiliensis clonal origin on latex biochemical composition and natural rubber mesostructure.

• Auteur / Autrice : Sophie Bellacicco
• Direction : Frédéric Bonfils
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biotechnologie, microbiologie
• Date : Soutenance le 04/02/2014
• Etablissement(s) : Montpellier, SupAgro
• Ecole(s) doctorale(s) : Sciences des Procédés – Sciences des Aliments (Montpellier ; École Doctorale ; 2009-2015)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Ingénierie des Agro-Polymères et Technologies Emergentes (Montpellier)
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Frédéric Bonfils, Sylvie Marchesseau, Laurent Vaysse, Françoise Granet
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Sophie Lecomte, Didier Marion

Mots clés

Mots clés libres

Hevea brasiliensis

Diversité clonale

Latex

Composition biochimique

Caoutchouc naturel

Structure

Hevea brasiliensis

Clonale diversity

Latex

Biochemical composition

Natural rubber

Structure

Résumé

Le caoutchouc naturel produit du latex d'Hevea brasiliensis a des propriétés remarquables qui n'ont jamais été égalées par ses homologues synthétiques. Toutefois, ce matériau d'origine naturel présente un désavantage : la variabilité non négligeable de ses propriétés. Cette dernière est partiellement attribuée aux 3 à 5 % de composés non isoprènes (lipides, protéines, sucres et minéraux) présents dans le caoutchouc naturel. Parmi les facteurs pouvant être tenus comme responsables de cette variabilité, l'origine clonale semble prépondérante. L'objectif principal de cette étude était d'évaluer l'impact de l'origine clonale sur la variabilité en composition biochimique du latex (lipides, protéines, sucres et éléments minéraux) et sur les caractéristiques mésostructurales du caoutchouc naturel; puis d'étudier les relations pouvant exister entre le génotype, la composition biochimique du latex et la mésostructure du caoutchouc. Cette étude a été conduite sur 5 clones d'Hevea brasiliensis : GT1, RRIM600, PB235, PB217 et PB260. Des études préalables à la caractérisation clonale ont permis de déterminer les conditions d'échantillonnage à mettre en œuvre pour pratiquer des prélèvements de latex clonaux les plus représentatifs possible des clones. Le latex étant un matériau instable, il été choisi de travailler sur du latex lyophilisé pour l'analyse de tous les composés biochimiques du latex (autres que les lipides) et pour l'étude de la mésostructure du caoutchouc naturel. Des protocoles d'extractions des protéines et des sucres sur lyophilisat de latex ont été développés en se basant sur les propriétés de solubilisation du caoutchouc naturel en milieu organique. L'extraction des lipides a été réalisée en suivant le protocole mis au point sur plantation sur latex frais par Liengrayoon (Liengprayoon, 2008). Les différents résultats obtenus au niveau de la composition biochimique du latex et de la mésostructure du caoutchouc ont permis de mettre en évidence l'importante de l'origine clonale des latex. L'étude des relations entre le génotype et la composition biochimique du latex (ACP) a clairement montré que l'origine clonale jouait un rôle important dans la variabilité totale des données biochimiques du latex. Les analyses des relations entre la biochimie du latex et la mésostructure du caoutchouc naturel ont permis de mettre en évidence des corrélations intéressantes des lipides et des protéines avec la mésostructure (essentiellement Mn et I). Cette analyse biochimique clonale des latex s'est révélée pertinente pour étudier la diversité clonale et ses répercutions sur la mésostructure du caoutchouc naturel. Cette approche de la diversité clonale d'Hevea brasiliensis, ainsi que les connaissances acquises lors de cette étude constituent une base de données solide à compléter par des études futures sur des plantations différentes, des clones différents et des analyses biochimiques et structurales plus poussées.

Natural rubber produced from Hevea brasiliensis latex possesses remarkable properties which have not been matched by its synthetic counterparts. However, this natural origin material presents a disadvantage: the significant variability of its properties. This variability has been partly ascribed to the 3 to 5% non isoprene components (lipids, proteins, sugars and minerals) present in the natural rubber. Among the factors that could be held responsible for this variability, clonal origin seems to be decisive.The main aim of this study was to evaluate the impact of clonal origin on the biochemical latex composition and on natural rubber mésostructural characteristics and also to study relationships between genotype, latex biochemical composition and rubber mesostructure. This study was conducted with five Hevea brasiliensis clones: GT1, RRIM600, PB235, PB217 and PB260. Before clonal characterization, preliminary studies were performed to determine the suitable sampling conditions in order to get the latex samples that represented as much as possible the clones. Fresh latex is an unstable material. It was decided to work on freeze-dried latex for the biochemical components analysis (except lipids) and for the natural rubber mesostructure study. Protocols for proteins and sugars' extractions on freeze-dried latex have been developed on the natural rubber solubilizing properties in organic media. Lipids extractions was performed according to the protocol developed by Liengrayoon (Liengprayoon , 2008) on fresh latex.The different results obtained on the latex biochemical composition and the natural rubber mesostructure allowed to clearly observe the clonal origin importance. Study of relationships between genotype and latex biochemical composition (PCA) has clearly shown that the clonal origin played an important role in the total variability of latex biochemical data. Analysis of relationships between latex biochemistry and natural rubber mesostructure helped highlight interesting correlations of lipids and proteins with mesostructure (mainly Mn and I).This biochemical analysis of clonal latex has proved to be appropriate for studying the clonal diversity and its repercussions on the natural rubber mesostructure. This approach of Hevea brasiliensis clonal diversity, and the knowledge gained from this study, provides a solid basis to be completed by further studies on different plantations, different clones and further biochemical and structural analyses.