RecheRches et innovations edition 2015

Département Caractérisation et élaboration des Produits Issus de l’Agriculture
Division for Science and Process Engineering of Agricultural Products
Recherches et innovations
Research & Innovation
Pour l’Aliment et les bioproduits - For Food & Biobased Products
Membre fondateur de
EDITION 2015
Sommaire
Contents
Editorial
Les objectifs du département CEPIA
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Editorial
The objectives of the CEPIA Division
Optimiser l’utilisation de la biomasse
Explorer l’intimité de la matière
Protéger les principes actifs
Comprendre les propriétés sensorielles
Suivre les mécanismes de digestion
Analyser et modéliser les procédés
Intégrer nos connaissances, une étape décisive
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Optimizing the use of biomass
Exploring the intimacy of matter
Protecting active principles
Understanding sensorial properties
Following digestion mechanisms
Analyzing and modeling processes
Integrating knowledge, a key step
Plates-formes et outils collaboratifs
Unités Mixtes Technologiques
CEPIA en quelques chiffres
Investissements d’avenir
Contacter nos unités de recherche
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Collaborative platforms and tools
Joint Technological Units
The CEPIA Division in a few figures
The programs «Investissements d’avenir»
Contact our research units
Recherches et innovations pour l’Aliment et les Bioproduits
Research & innovation for Food & Biobased Products
Directeur de la publication/Editor : Monique Axelos
Comité éditorial/Editorial committee : Cécile Barron, Rachel Boutrou, Sylvie Clerjon, Paul-Henri Ducrot, Claire
Dufour, Jean-François Maingonnat, Gabriel Paës, Marie-Christine Ralet, Rallou Thomopoulos, Olivier Tranquet, Olivier
Vitrac
Conception et Réalisation/Design : Laurence Prévosto, Rallou Thomopoulos
Institut National de la Recherche Agronomique
Département CEPIA s B.P. 71627 s 44316 Nantes Cedex 03
Tél. +33 (0)2 40 67 51 45 s Fax +33 (0)2 40 67 50 06
[email protected]
© INRA
Illustrations/Gallery : Photothèque INRA
Photo de couverture/Frontpage picture : Fraction de paille riche en lignine-hémicelluloses. Voir détails page 4 «Un nouveau
procédé pour le bio-raffinage du végétal». © IATE, INRA Montpellier, Abdellatif Barakat
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Editorial
Monique Axelos
Chef du département CEPIA
Head of the CEPIA Division
Face aux nouveaux défis que sont l’accès à une alimentation saine
d’une population de plus en plus urbaine et le développement d’une
économie fondée sur le carbone renouvelable, le département de
Caractérisation et élaboration des produits issus de l’agriculture
(CEPIA) a un rôle majeur à jouer. Notre mission principale porte sur
l’acquisition de connaissances approfondies des matières premières
végétales et animales, les relations structure-fonction au sein de
ces matières et la manière dont celles-ci évoluent au cours de leur
transformation en produits. Muni de ces informations, CEPIA est en
mesure de concevoir pour ces matières premières des trajectoires
de transformation en produits à valeur ajoutée. Dans le contexte
actuel, notre mission s’étend vers le développement de procédés
en cascade permettant la production à partir d’une même matière
première d’aliments de qualité, de molécules pour la chimie, l’énergie
et de matériaux. Pour parvenir à ces objectifs, CEPIA promeut le
développement d’outils d’aide à la décision qui prennent en compte
les différentes dimensions de la durabilité. Ainsi, nous encourageons
nos chercheurs à engager des travaux de modélisation, de simulation
et d’intégration des connaissances et des savoirs faire.
Faced with new challenges related to the provision of a
healthy diet to an increasingly urban population, and the
development of a renewable carbon-based economy, the
Division for Science and Process Engineering of agricultural
products (CEPIA) has a major role to play. The overarching
aim of CEPIA’s research is to acquire in-depth knowledge
of plant and animal-based raw materials, understanding
vital structure-function relationships and how these
evolve during processing. In this way, CEPIA tackles the
development of optimized strategies to convert agricultural
feedstocks into added-value products. In the current
context, this mission extends to cascading approaches that
aim to provide provide both high quality food products
and molecules for chemistry or energy, and materials from
single raw materials. To achieve this, CEPIA is promoting
the development of decision support tools that can account
for the multiple dimensions of sustainability, an approach
that is involving CEPIA staff in modeling, simulation and
integration of knowledge and know-how.
Plus particulièrement dans le domaine de l’alimentation, nous
développons une approche holistique afin de concevoir des aliments
appétissants, sains, sûrs et à haute fonctionnalité nutritionnelle. Pour
ce faire, CEPIA mobilise ses compétences au service d’une stratégie
portant aussi bien sur des étapes de production de l’aliment que sur
celles qui caractérisent sa destruction chez l’homme au cours de la
digestion.
Specifically in the area of food, CEPIA is developing a
holistic approach to design appetizing foods that are also
healthy, safe and nutritionally-optimized. To this end,
CEPIA mobilizes its skills and knowledge in an inclusive
strategy that not only accounts for the production of food,
but also food deconstruction in the intestinal tract.
Dans le domaine des produits pour la chimie, l’énergie ou les matériaux,
nous nous sommes plus particulièrement focalisés sur l’étude de la
biomasse lignocellulosique et sa transformation en produits. Pour
cela, nous avons mobilisé notre expertise en chimie du végétal
et en biotechnologie industrielle. Au travers du développement
d’outils originaux, tels que des enzymes, microorganismes ou des
technologies de comminution, notre objectif est de concevoir
de nouveaux procédés plus intégrés et plus respectueux de
l’environnement, ce dernier élément figurant parmi nos priorités.
Dans l’édition 2015 de notre rapport « Recherches et Innovations »,
nous vous présentons un panorama d’une trentaine de résultats
récents obtenus par nos équipes, souvent dans le cadre de projets
de recherche financés par l’Europe, l’ANR, les collectivités territoriales
qui supportent nos centres de recherches, ou encore nos partenaires
économiques. J’espère que vous apprécierez de découvrir ou
redécouvrir, à travers tous ces exemples, les compétences et
thématiques de recherche de nos 500 scientifiques, chercheurs ou
enseignants-chercheurs de nos unités mixtes de recherche. Aussi,
j’espère que cette brève introduction suffira pour vous convaincre de
nous choisir comme partenaire R&I pour vos futurs projets.
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In field of industrial products for chemistry, energy or
materials, CEPIA has focused much effort on the study of
lignocellulosic biomass and the development of novel
conversion processes, notably using our expertise in
plant chemistry and industrial biotechnology. Through
the development of advanced tools, such as enzymes,
microorganisms and comminution technologies, we aim
to conceive integrated, environmentally-friendly processes,
the latter being one of our priorities.
In the 2015 edition of our report «Research and
Innovation», we are proud to present you with a summary
of recent results. These have been obtained either within
the framework of public-funded (regional, national or
European) projects, or as part of projects performed in
collaboration with industrial partners representing both
the food and non-food sectors. I sincerely hope that this
brochure will allow you to discover or re-discover CEPIA,
learning more about the skills and know-how of our 500
staff members. Equally, I hope that this brief summary will
convince you to choose CEPIA as your R&I partner for your
future projects.
Les objectifs du département CEPIA
The objectives of the CEPIA Division
www.cepia.inra.fr
4
-
-
(b)
(a)
(c)
(d)
Plates-formes et outils collaboratifs
Collaborative platforms and tools
Plates-formes technologiques
Technological Platforms
Plates-formes instrumentales
Analytical tools
Plates-formes pour la recherche
Scientific research Platforms
Synchrotron Soleil
Synchrotron facility
http://www.synchrotron-soleil.fr/
[email protected]
Plate-forme Logicielle PLASTIC Analyse des Signaux et leur
Traitement, l’Intégration de données et des Connaissances
Software platform
http://www.pfl-cepia.inra.fr/index.php
[email protected]
Plate-forme de recherche en
technologie laitière
Dairy Technology Platform
http://www.rennes.inra.fr/plateforme_lait
[email protected]
Plateau francilien d’études
céréalières / Cereal studies
[email protected]
ChemoSens
http://www.chemosens.inra.fr/
[email protected]
Fournil expérimental
Experimental bread-making
[email protected]
Minifromagerie expérimentale
Cheese-making
[email protected]
Biopolymères - biologie structurale
Biopolymers - Structural Biology
http://www.bibs.inra.fr
[email protected]
Résonance Magnétique des
Systèmes Biologiques
Magnetic Resonance of
Biological Systems
http://www4.clermont.inra.fr/rmsb
[email protected]
Ingénierie et criblage d’enzymes originales
Engineering and screening of original enzymes
http://iceo.genotoul.fr/
[email protected]
Démonstrateur pré-industriel pour des applications du carbone
renouvelable
Pre-industrial demonstrator for renewable carbon applications
http://www.toulouse-white-biotechnology.com
[email protected]
Lipo-production-transformation des végétaux
Production and transformation of plant lipids
[email protected]
Polyphénols
Polyphenols
Unité expérimentale Recherche œnologique
Experimental unit for Oenology
http://www1.montpellier.inra.fr/pechrouge/index.php/fr/
[email protected]
Fractionnement par voie sèche de la biomasse
Biomass Dry Fractionation
http://umr-iate.cirad.fr/equipements/fractionnementdes-produits-vegetaux
[email protected]
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http://www.montpellier.inra.fr/spo/structurescollectives/plate-forme-polyphenols
[email protected]
Unités Mixtes Technologiques - Joint Technological Units
TECHNOFROM
[email protected]
NOVACIDRE
[email protected]
APROCEL
[email protected]
QUALIVEG
QUALINNOV
[email protected]
[email protected]
BLE DUR
[email protected]
Aprocel « Procédés de transformation des produits carnés ». Partenaires : Institut technique français de la viande (ADIV) - INRA : UR Qualité des
Produits Animaux - Université Blaise Pascal.
Novacidre « Innovation dans la filière cidricole ». Partenaires : Institut Français des Productions Cidricoles (IFPC) - INRA : UR Biopolymères
Interactions Assemblages de Nantes/Le Rheu.
NovaDur « Innovation dans la filière blé dur ». Partenaires : Arvalis Institut du végétal - INRA : UMR Ingénierie des Agropolymères et Technologies
Emergentes et UE Diascope.
Qualinnov « Qualité aromatique des vins ». Partenaires : Institut Français du Vin (IFV) de Pech-Rouge/Montpellier - INRA : UMR Sciences pour
l’Oenologie de Montpellier et Unité Expérimentale de Pech-Rouge.
Qualiveg « Qualité des Végétaux transformés ». Partenaires : Centre Technique de la Conservation des Produits Agricoles (CTCPA) - INRA : UMR
Sécurité et Qualité des Produits d’Origine Végétale.
TechnoFrom « Maîtrise de la qualité des fromages : impact des pratiques de transformation avant l’affinage ». Partenaires : Institut technique
du lait et des produits laitiers (ACTALIA) - INRA : UR Technologie et Analyses Laitières (URTAL) - Institut des sciences, des biotechnologies et de
l’agroalimentaire (ISBA).
Le département CEPIA en quelques chiffres - The CEPIA Division in a few figures
Le département CEPIA - Caractérisation et Elaboration des Produits Issus de l’Agriculture - est l’un des 13 départements de recherche de
l’Institut National de la Recherche Agronomique - INRA.
The division for Science and Process Engineering of Agricultural Products (CEPIA) is one of the 13 research scientific divisions of the National
Institute for Agricultural Research (INRA).
Organisation : 3 unités de recherche (UR), 13 unités mixtes de recherche (UMR) avec des laboratoires universitaires, des écoles du ministère de
l’agriculture, des instituts de recherche comme le CNRS et le CIRAD, 4 unités sous contrat (USC), 1 unité expérimentale (UE), 1 unité mixte de
services (UMS).
Effectifs : 280 chercheurs et ingénieurs INRA et 200 enseignants-chercheurs des organismes associés.
Budget : une dotation de l’Etat de 2,9 M€ et 14 M€ de ressources extérieures, auxquelles s’ajoute le financement des salaires des personnels de
l’INRA pour 37 M€.
Organization: 3 research units formed uniquely by INRA staff, 13 joint research units with university laboratories, national agricultural colleges of the
Ministry of Agriculture, research institutes such as CNRS and CIRAD, 4 associated research units, 1 experimental unit, 1 multi-platform unit.
Staff: 280 INRA researchers and engineers and 200 teacher-researchers from partner establishments.
Resources: State fundings: 2.9 M€, other resources: 14 M€, INRA wage bill: 37 M€.
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Investissements d’avenir
The programs "Investissements d’avenir"
Voici quelques exemples de notre implication dans les
programmes « Investissements d’avenir ».
investissement-avenir.gouvernement.fr
Following are several examples of our involvement in
the programs "Investissements d’avenir".
investissement-avenir.gouvernement.fr
• Des Instituts Carnot
• Carnot Institutes http://www.instituts-carnot.eu
http://www.instituts-carnot.eu
Qualiment®, un réseau spécialisé en nutrition-sensorialitécomportement alimentaire-structure des aliments-procédés.
http://www.qualiment.fr
Qualiment, specialized in nutrition-sensory perceptionconsumer’ behavior-food structure-food process.
http://www.qualiment.fr
3BCAR pour le développement de l’usage des ressources
renouvelables dans les domaines de l’énergie, de la chimie
et des matériaux.
http://www.3bcar.fr
3BCAR for the development of renewable bioresources
uses in the fields of energy, chemistry and materials.
http://www.3bcar.fr
• Un leadership scientifique dans :
• A scientific leadership in the programs:
Toulouse White Biotechnology (TWB)
est un
démonstrateur pré-industriel pour les applications du
carbone renouvelable. L’activité de ce centre d’excellence
consiste à concevoir des outils biologiques (microorganismes,
consortia microbiens et enzymes) qui seront implantés au cœur
de procédés industriels innovants et rentables. Ces procédés
ouvrent de nouvelles voies de production durable, permettant
la synthèse de molécules énergétiques (biocarburants),
d’intermédiaires pour la chimie, de biomatériaux ou encore
de bio-polymères à partir de carbone renouvelable.
www.toulouse-white-biotechnology.com
Toulouse White Biotechnology (TWB) is a preindustrial demonstrator for renewable carbon
applications. The activity of this centre of excellence
focuses on the design of biological tools (microorganisms,
microbial and enzyme consortia) that will be implemented
at the very heart of innovative and profitable industrial
processes. These processes pave the way for sustainable
production, enabling the synthesis of energy molecules
(biofuels), intermediate products for the chemical industry,
biomaterials and biopolymers from renewable carbon.
www.toulouse-white-biotechnology.com
ProBio3, un projet Biotechnologies et Bioressources, sera
la première plateforme de production de lipides microbiens
à partir de ressources renouvelables non alimentaires avec
pour ambition le développement de procédés durables de
production de biocarburants pour l’aéronautique.
http://www.inra-transfert.fr/en/actualites/102-8-projets/307-probio3
ProBio3 is a biobased and biotechnology project.
It will be the first platform to produce microbial lipids
from non-food renewable resources, with the goal of
developing sustainable biofuel production processes
for the aeronautics industry.
http://www.inra-transfert.fr/en/actualites/102-8-projets/307-probio3
• Partenaires de :
• A partnership in the programs:
IMPROVE, Institut Mutualisé pour les PROtéines VEgétales, est
une plateforme d’innovation en partenariat public/privé. Le projet
vise à répondre à la demande croissante en protéines pour de
nouveaux marchés dans les domaines de l’alimentation humaine
et animale, des biomatériaux, des cosmétiques et de la chimie.
http://www.improve-innov.com/
IFMAS (Institut Français des Matériaux Agro-Sourcés),
Institut d’Excellence ayant pour objectif de développer de
nouveaux matériaux et peintures à partir de résines végétales
issues de ressources renouvelables européennes riches en
amidon, comme les céréales et la pomme de terre féculière.
http://www.ifmas.eu
IMPROVE: Mutualized institute for plant proteins,
is an innovation platform based on a public/private
partnership. This project aims to respond to market
demands for proteins in the areas of foodstuff and
animal feed, biomaterials, cosmetics and chemicals.
http://www.improve-innov.com/
IFMAS (French Institute for Agro-based Materials),
Excellence Institute that aims to develop new materials
and paint from plant resins derived from starch-rich
renewable European resources, such as cereals and
starch potatoes.
http://www.ifmas.eu
SINFONI, Structuration d’une filière des fibres techniques
d’origine végétale (lin, chanvre) utilisées en tant que
matériaux, vise à créer les conditions d’utilisation à grande
échelle des fibres d’origine végétale, en réunissant des
acteurs industriels et académiques dotés d’un fort savoir-faire
et complémentaires sur l’ensemble de la chaîne de valeur.
http://www.f-r-d.fr/resources/File/communique_de_
presse_sinfoni_compresse.pdf
SINFONI: Structuring of a sector devoted to plantbased technical fibres (flax, hemp) used as materials,
aims to create large-scale use conditions for plant-based
fibres by bringing together industrial and academic actors
with extensive know-how and complementary knowledge
over the entire value chain.
http://www.f-r-d.fr/resources/File/communique_de_
presse_sinfoni_compresse.pdf
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Contacter nos unités de recherche
Contact our research units
Alsace - Champagne-Ardenne - Lorraine
FRACTIONNEMENT DES AGRO -RESSOURCES ET
ENVIRONNEMENT (UMR FARE)
FRACTIONATION OF AGRICULTURAL RESOURCES &
ENVIRONMENT
INRA – Université de Reims Champagne Ardenne
Centre de recherche en environnement et agronomie
51686 REIMS CEDEX 2
Téléphone : +33 (0)3 26 77 35 92
[email protected]
Aquitaine - Limousin - Poitou-Charentes
ŒNOLOGIE (USC Œ)
ŒNOLOGY
INRA - ISVV
Faculté d’Œnologie
33882 Villenave d’Ornon
Téléphone : +33 (0)5 57 57 58 60
[email protected]
INSTITUT D’INGÉNIERIE ET DE MÉCANIQUE DE
BORDEAUX (USC I2M)
INSTITUTE FOR ENGINEERING & MECHANICS
INRA – CNRS – Université Bordeaux 1
ENSCBP – 33607 PESSAC Cedex
Téléphone : +33 (0)5 40 00 28 47
[email protected]
Auvergne - Rhône-Alpes
QUALITE DES PRODUITS ANIMAUX (UR QUAPA)
ANIMAL PRODUCT QUALITY
INRA Site de Theix
63122 SAINT-GENÈS-CHAMPANELLE
Téléphone : +33 (0)4 73 62 41 90
[email protected]
Bourgogne - Franche Comté
CENTRE DES SCIENCES DU GOUT ET
DE L’ALIMENTATION (UMR CSGA)
CENTRE FOR TASTE & FOOD SCIENCE
CNRS-INRA - Université de Bourgogne
21065 DIJON Cedex
Téléphone : +33 (0)3 80 68 16 41
[email protected]
TECHNOLOGIE ET ANALYSES LAITIERES (UR TAL)
DAIRY TECHNOLOGY & ANALYSIS
INRA - 39801 POLIGNY Cedex 1
Téléphone : +33 (0)3 84 73 63 00
[email protected]
Bretagne
SCIENCE ET TECHNOLOGIE DU LAIT ET DE L’ŒUF
(UMR STLO)
SCIENCE & TECHNOLOGY OF MILK & EGG
INRA – AgroCampus Ouest
35042 RENNES Cedex
Téléphone : +33 (0)2 23 48 53 22
[email protected]
Ile-de-France
Nord - Pas-de-Calais - Picardie
Institut Jean-Pierre Bourgin (UMR IJPB)
INRA – AgroParisTech
78026 VERSAILLES Cedex
Téléphone : +33 (0)1 30 83 30 00
[email protected]
Matériaux ET TRANSFORMATIONS (UMR UMET)
MATERIALS AND TRANSFORMATIONS
CNRS – Université de Lille 1 – Ecole nationale
supérieure de Chimie – INRA
59651 VILLENEUVE-D’ASCQ Cedex
Téléphone : +33 (0)3 20 43 54 24
[email protected]
GÉNIE ET MICROBIOLOGIE DES
PROCÉDÉS ALIMENTAIRES (UMR GMPA)
FOOD PROCESS ENGINEERING & MICROBIOLOGY
INRA – AgroParisTech
78850 THIVERVAL-GRIGNON
Téléphone : +33 (0) 1 30 81 54 87
François.Boué@grignon.inra.fr
INGÉNIERIE PROCÉDÉS ALIMENTS (UMR GENIAL)
FOOD PROCESS AND ENGINEERING
AgroParisTech - INRA – CNAM
91744 MASSY Cedex
Téléphone : +33 (0)1 69 93 51 27
[email protected]
Languedoc-Roussillon - Midi-Pyrénées
INGENIERIE DES AGROPOLYMERES ET
TECHNOLOGIES EMERGENTES (UMR IATE)
EMERGING TECHNOLOGY
AND POLYMER ENGINEERING
INRA– Montpellier SupAgro - CIRAD - Université
Montpellier 2
34060 MONTPELLIER Cedex 1
Téléphone : +33 (0)4 99 61 25 49/24 77
[email protected]
SCIENCES POUR L’ŒNOLOGIE (UMR SPO)
SCIENCES FOR ŒNOLOGY
INRA - Montpellier SupAgro - Université
Montpellier I
34060 MONTPELLIER Cedex 1
Téléphone : +33 (0)4 99 61 22 41
[email protected]
PECH ROUGE (UE PR)
PECH ROUGE EXPERIMENTAL UNIT
INRA – 11430 GRUISSAN
Téléphone : +33 (0)4 68 49 44 00
[email protected]
CHIMIE AGRO-INDUSTRIELLE (UMR CAI)
AGRO-INDUSTRIAL CHEMISTRY
INRA - INPT - ENSIACET
31030 TOULOUSE Cedex 04
Téléphone : +33 (0)5 34 32 35 00
[email protected]
INGÉNIERIE DES SYSTEMES
BIOLOGIQUES ET DES PROCÉDÉS (UMR ISBP)
BIOSYSTEMS AND PROCESS ENGINEERING
INRA - INSA - CNRS
31077 TOULOUSE CEDEX 4
Téléphone  : +33 (0)5 61 55 94 01
[email protected]
TOULOUSE WHITE BIOTECHNOLOGY (UMS TWB)
31520 RAMONVILLE SAINT-AGNE
Téléphone  : +33 (0)5 61 28 57 80
[email protected]
INSTITUT NATIONAL DE LA RECHERCHE AGRONOMIQUE
DEPARTEMENT Caractérisation et Elaboration des Produits Issus de l’Agriculture
DIVISION for Science and Process Engineering of Agricultural Products
B.P. 71627 w 44316 Nantes Cedex 03 w Tel: +33 (0)2 40 67 51 45 w [email protected]
www.cepia.inra.fr
ALIMENTATION
AGRICULTURE ENVIRONNEMENT
Pays de la Loire
BIOPOLYMERES, INTERACTIONS, ASSEMBLAGES (UR
BIA)
BIOPOLYMERS, INTERACTIONS, ASSEMBLIES
INRA - 44316 NANTES Cedex 03
Téléphone : +33 (0)2 40 67 50 31
Equipe PRP : INRA - 35653 LE RHEU Cedex
Téléphone : +33 (0)2 23 48 52 16
[email protected]
SENSOMETRIE ET CHIMIOMETRIE (USC SC)
SENSOMETRICS AND CHEMOMETRICS
INRA – Oniris
44322 NANTES Cedex 3
Téléphone : +33 (0)2 51 78 54 50
[email protected]
Provence - Alpes - Côte d’Azur
BIODIVERSITE ET BIOTECHNOLOGIE FONGIQUES
(UMR BBF)
FUNGAL BIODIVERSITY AND BIOTECHNOLOGY
INRA - Aix-Marseille Université - Faculté des Sciences
13288 MARSEILLE Cedex 09
Téléphone : +33 (0)4 91 82 86 00
[email protected]
SÉCURITE ET QUALITÉ DES PRODUITS
D’ORIGINE VÉGÉTALE (UMR SQPOV)
SAFETY & QUALITY OF PLANT PRODUCTS
INRA – Université d’Avignon et des Pays
de Vaucluse - Domaine Saint-Paul
84914 AVIGNON Cedex 9
Téléphone : +33 (0)4 32 72 25 00
[email protected]
ARCHITECTURE ET FONCTION DES
MACROMOLECULES BIOLOGIQUES (USC AFMB)
ARCHITECTURE AND FUNCTION OF BIOLOGICAL
MACROMOLECULES
INRA - CNRS - Aix-Marseille Université
13288 MARSEILLE Cedex 09
Téléphone : +33 (0)4 91 82 55 60
[email protected]