Pôle RFI Cap Aliment - Food for Tomorrow: Transition et adaptation

Pôle RFI Cap Aliment - Food for Tomorrow:
Transition et adaptation des systèmes alimentaires
pour l’aliment de demain
2015-2020
1- L’agriculture du XXIème siècle : une prospective et des défis
Nourrir 9 Milliards d’individus à l’horizon 2050 en alliant qualités sanitaire, organoleptique et
nutritionnelle, protection de l’environnement et des écosystèmes, et rentabilité des économies de
production et de transformation : voilà le triple défi que doivent relever les acteurs de l’agriculture du
XXIème siècle pour faciliter l’émergence de systèmes alimentaires durables.
Les études prospectives (Agrimonde, 2010) soulignent la nécessité de ne pas prolonger l’évolution
actuelle des productions et utilisation des diverses biomasses agricoles dans un monde libéralisé où la
seule priorité est la croissance économique. Elles envisagent des scenarii de rupture qui visent à
explorer le sens et les conditions de développement d’agricultures et d’alimentations durables dans
toutes ses dimensions : économiques, sociales, environnementales, sanitaires, culturelles, … .
Trois tendances inéluctables sont actuellement décrites et qui vont bouleverser notre monde :
l’augmentation de la population mondiale, le changement climatique et la raréfaction des énergies
fossiles. Ces tendances lourdes vont nous conduire à revoir complètement nos systèmes de production
et de transformation des produits alimentaires pour les amener vers des critères d’acceptabilité
écologique et environnementale pouvant être évalués et validés.
Plus particulièrement, l’évolution de la population mondiale va s’accompagner d’une urbanisation
croissante des populations dans les pays du Sud (Asie, Afrique Subsaharienne) et d’une augmentation
du niveau économique de ces populations. Ces modifications vont conduire à une transformation des
régimes alimentaires vers une composition moyenne plus riche en protéines animales et marines. Ces
évolutions vont également se traduire par l’apparition de maladies liées à une surconsommation de
produits animaux : surcharge pondérale, obésité, diabètes, cancers, … . Dans le même temps, dans les
pays développés la prise de conscience sociétale de l’impact de l’alimentation sur l’environnement et
la santé va entrainer une diminution de la part des calories animales dans le régime alimentaire (et
une diminution globale du nombre de calories ingérées) et l’augmentation de l’espérance de vie,
donner lieu à l’apparition de pathologies liées à l’âge.
A titre d’exemple, à l’heure actuelle, 30% des calories journalières disponibles pour un adulte
européen proviennent de produits animaux alors que ce chiffre est de 6% pour un adulte en Afrique
Subsaharienne. De même 60% des protéines d’un régime alimentaire européen sont d’origine animale
contre 20% pour un régime alimentaire africain. Ces répartitions vont être bouleversées à échéance
2050 et il faut d’ores et déjà anticiper ces évolutions.
De plus, l’utilisation de ressources végétales pour nourrir des animaux pose le problème de l’utilisation
des surfaces cultivées pour la conversion de calories végétales en calories animales, ainsi que des
problèmes de protection des ressources naturelles et de production directe ou indirecte de gaz à effet
de serre. Ainsi il faut 100 L d’eau pour produire 1 kg de pomme de terre contre 13 000 L pour produire
1 kg de viande bœuf (Zimmer et Renault, 2003).
Compte-tenu du contexte mondial, continuer à produire de la viande pour l’ensemble de la planète
pour faire face aux demandes croissantes mettrait une pression sur les ressources naturelles (besoins
en surfaces cultivées, eau, énergie) et sur l’environnement (gaz à effet de serre, …) qui ne sera pas
supportable. Faire face à la croissance de la demande dans les pays du Sud tout en anticipant les
évolutions attendues dans les pays développés, dans un contexte d’économie durable est donc un
1
enjeu majeur dont s’emparent nombre d’organisations internationales. La communauté scientifique
au sens large doit apporter sa contribution pour faire émerger et diffuser des innovations au service
de la construction de systèmes alimentaires durables.
2- Les Pays de la Loire : un pôle d’excellence qui doit accompagner ces
évolutions
Le Grand Ouest représente un espace agricole à forte densité de production (végétales, élevage,
aquaculture, pêche, etc…) et de transformation des produits agricoles, avec en outre une façade
maritime importante. Ainsi, premier bassin de production agricole européen, il rencontre des
problématiques comparables à celles d’autres grandes régions productrices du nord de l’Europe. Le
Grand-Ouest représente un poids considérable de l’industrie agro-alimentaire au sens large : la
Bretagne et les Pays de la Loire sont respectivement la 1ère et la 2ème région française en terme de
production avec un volant de plus de 3000 entreprises regroupant plus de 100 000 salariés et
représentant environ 30 Mds € de chiffre d’affaire.
Le 1er Pôle agro-alimentaire français bénéficie d’un vivier de compétences potentiel de recherche et
de formation très significatif sur ces thématiques (environ 480 enseignants-chercheurs, chercheurs, et
ingénieurs de recherche), constitué d’équipes de recherche et de formation venant d’organismes de
recherche nationaux implantés en région (INRA, ainsi qu’Ifremer, Inserm, et CNRS), de trois grandes
écoles agronomiques et vétérinaire (AGROCAMPUS OUEST, ONIRIS et le groupe ESA), et des universités
d’Angers et de Nantes, le tout regroupant plus de 2000 étudiants. Les unités de recherche, pour une
grande majorité en UMR, se sont en bonne partie regroupées en structures fédératives : la SFR «
Ingénierie des Biopolymères pour la Structuration des Matrices et des Matériaux » (IBSM) et le GIP
Centre de Recherche en Nutrition Humaine Ouest (CRNH Ouest). En termes de formation, l’offre est
conséquente et diversifiée, depuis le niveau bac +2 jusqu’au bac +8, avec 5 masters internationaux et
une école doctorale régionale dédiée au « Végétal, Environnement, Nutrition, Agro-alimentaire, Mer
» (VENAM).
La relation forte qui s’est établie entre recherche et formation, d’une part, et le secteur industriel
(constitué majoritairement de TPE et PME et de quelques grands groupes privés ou coopératifs),
d’autre part, s’appuie notamment sur le pôle de compétitivité Valorial, le Pôle Agronomique Ouest, 3
Instituts Carnot (Qualiment, spécialisé en sciences de l’aliment, ICSA en Santé Animale et 3BCar en
chimie verte), de 2 IEED (IFMAS sur les matériaux agro-sourcés, et GREENSTAR sur les biocarburants
et les matières premières de demain à partir de micro-algues), d’un cluster associant entreprises et
laboratoires académiques (Atlanpôle Blue Cluster), de plateformes régionales d’innovation (PRI Cap
Aliment) et de centres techniques et de transfert (CTCPA, Tecaliman, …). Enfin, l’implication des
équipes régionales dans 6 projets du PIA « Biotechnologies et les Bioressources », 1 projet du PIA «
bio-informatique », 1 projet du PIA « Infrastructures », 1 IDEFI, et 3 LABEX, permet de renforcer ces
interactions entre chercheurs et entreprises, pour une innovation collaborative.
Plusieurs structures ou organisations interrégionales entre les Pays de la Loire et la Bretagne valorisent
déjà les complémentarités des compétences des équipes et des outils scientifiques : le réseau de
plateformes Biogenouest, le CRNH Ouest, les extensions territoriales du pôles de compétitivité
Valorial, le Pôle Agronomique Ouest et le GIS Pôle de Compétences Ouest « Sciences et technologies
de l’alimentation et des systèmes agricoles et agroalimentaires ». La continuité territoriale des
priorités pour l’innovation entre les Pays de la Loire et la Bretagne se traduit par le recouvrement plus
de 80 % des deux SRI-SI, au-delà de la diversité de libellé des spécialisations. Les acteurs ESRI de l’
«agro-alimentaire-végétal» entendent poursuivre et densifier ces coopérations existantes. Plus
largement, une dynamique de mise en place d’une communauté d’universités et d’établissements birégionale est désormais enclenchée. Le regroupement des 7 Universités de l’Ouest en COMUE
Université Bretagne Loire et la création du Département Agro-écosystèmes et alimentation participent
de cette dynamique inter-régionale.
2
Insérés dans cet écosystème à la fois inter-régional et régional dense et ouvert sur l’international,
l’ensemble des acteurs de l’agro-alimentaire a construit ces dernières années des stratégies collectives
pour renforcer l’attractivité et la visibilité du potentiel de recherche (participation à près de 50 projets
européens de type FP7 ou ERA-NET, 1 ITN Marie-Curie (Walltrack)), formation et d’innovation d’une
part, et, d’autre part, pour développer les interactions entre ces trois dimensions de l’écosystème.
Ainsi développer une alimentation durable constitue un énorme défi pour la communauté scientifique
car cela implique une structuration pluridisciplinaire prenant en compte l’ensemble de la chaîne
alimentaire (lien entre systèmes de production et qualité des produits, génie des procédés, physicochimie, chimie, microbiologie, modélisation, économie, marketing, sciences cliniques, …). Ce projet
positionnera la Région des Pays de la Loire comme un des leaders incontournables pour l’agriculture,
l’aliment et les agro-matériaux du futur.
3- Le projet RFI Cap Aliment - Food for Tomorrow : ambitions et stratégie
Pour répondre à ces défis tout en conciliant performances économiques, sociales et
environnementales, des contributions majeures en recherche, formation et innovation sont attendues
pour permettre aux systèmes de production et de transformation des ressources agricoles et marines
de s’adapter en profondeur. Ce projet RFI Cap Aliment - Food for Tomorrow a été construit avec la
majorité des acteurs de la commission «Végétal/Agroalimentaire/Mer» du CCRRDT et sa construction
s’est notamment appuyée sur les forces et spécificités thématiques de l’ensemble ESRI (enseignement
supérieur -recherche – innovation) dans la Région des Pays de la Loire, identifiées par le cabinet CMI
au cours de l’année 2013. D’autre part, ce collectif en cours de structuration a développé des modes
d’interaction multiples avec l’écosystème d’innovation correspondant, en particulier la plateforme
régionale d’innovation Cap Aliment.
L’objectif majeur du projet RFI Cap Aliment - Food for Tomorrow est de contribuer au développement
d'une chaine d’alimentation durable avec une approche d’éco-conception « produit-procédépersonne » dans le contexte de transition affectant les sources d’approvisionnement, ce qui passe
par le renforcement des dynamiques d’innovation au sein du tissu économique agroalimentaire. La
diminution de la disponibilité des matières premières animales et leur remplacement par de nouvelles
sources, couplée aux objectifs nutritionnels (FAO, PNNS) et environnementaux (éco-procédés,
recyclage) va susciter une rupture inédite en terme de gestion des ressources, de sécurité sanitaire, de
procédés, d’impacts sur la structure des aliments et leur déconstruction, de nutrition et d’acceptabilité
par le consommateur. Ces ruptures constituent une source d’innovation pour arriver à conserver et
optimiser les fonctionnalités des aliments aux plans sensoriel, nutritionnel et biologique. Les
approches suivies dans ce projet Cap Aliment - Food for Tomorrow se basent notamment sur une
démarche de rétro-ingénierie, depuis le produit fini jusqu’aux biopolymères constitutifs, la
modélisation mathématique de systèmes sous sollicitations, la maîtrise des procédés et des travaux
sur la santé publique et la sécurité des aliments.
La stratégie mise en place consiste en la structuration de 5 axes de recherche accompagnés par un axe
transversal regroupant les développements méthodologiques et les outils de modélisation (Figure 1).
Chaque axe sera coordonné par un binôme représentatif des laboratoires concernés et l’ensemble sera
animé par le coordinateur scientifique du projet. Des travaux aux interfaces entre les axes seront
particulièrement attendus et suscités. La feuille de route de chaque axe sera détaillée plus loin dans
ce document directeur.
3
Figure 1 : Structuration par axes
Retombées attendues
1- il s’agit d’abord de permettre au plus grand nombre d’accéder à une nourriture suffisante, sécurisée
d’un point de vue sanitaire et équilibrée sur le plan nutritionnel, en prenant en compte la transition
nutritionnelle provenant des modifications de l’approvisionnement (animal  végétal). Ces
retombées vont s’accompagner d’une meilleure compréhension des comportements alimentaires des
consommateurs en lien avec les nouveaux produits susceptibles d’intégrer les marchés et de la
connaissance de leur impact sur la santé
2- le défi ne saurait se réduire aux seules dimensions de l’offre et de la demande de biens agricoles et
alimentaires. L’agriculture devra produire mieux dans le cadre de systèmes agricoles économes en
intrants issus d’énergies fossiles et respectueux des ressources naturelles (logique de développement
durable). Ainsi cela permettra de concervoir une agriculture plus proche des processus écologiques
(associations culturales, lutte contre les ravageurs par protection intégrée, mélanges d’espèces et de
variétés, successions végétales, …)
3- des réponses aux questions sur les choix organisationnels et territoriaux de production agricole dans
le cadre d’une agriculture écologiquement intensive, notamment en terme de rendu environnemental
et de services offerts, sur la réduction des pertes et la valorisation des déchets, sur la régulation des
échanges internationaux, sur la distorsion des prix, … seront apportées de façon pluridisciplinaire
4- cette agriculture devra également produire des biens industriels à haute valeur ajoutée (matériaux
agro-sourcés en substitution des produits de la pétrochimie), ainsi que des services environnementaux
et territoriaux (préservation des sols et des eaux, protection de la biodiversité, stockage du carbone,
fourniture de paysages ouverts et diversifiés)
5- l’ensemble des résultats obtenus aidera à l’établissement et à la diffusion de pratiques agricoles et
agro-alimentaires respectueuses de l’environnement, à la mise en valeur de savoir-faire locaux, à la
diversification des produits de l’agriculture, à l’orientation des modes de consommation par
l’information et la communication nutritionnelle
4
Cet investissement sans précédent dans une recherche pluridisciplinaire systémique aidera finalement
à la mise en place de trajectoires d’innovation et de création d’emplois en zone rurale et péri-urbaine,
de stratégies d’alliances entre le tissu industriel et agricole local, de circuits transformation-distribution
permettant de réduire significativement les pertes et les déchets, et d’une politique nutritionnelle
adaptée aux produits alimentaires du futur.
Ambitions collectives
Ce projet constituera également un effet de levier pour améliorer notre visibilité académique autour
de ces enjeux sociétaux et notamment il permettra :
- d’identifier et accompagner les futurs porteurs ligériens de projets nationaux et européens
- de susciter la coordination de projets internationaux (passer de 10% à 40% de projets en
coordination)
- de devenir un des Pôles mondiaux sur la transformation durable des agro-ressources
-de devenir un pôle de recherche dans le top 3 mondial sur la caractérisation des outils politiques et
juridiques de l’ajustement des ressources aux besoins alimentaires (suites de l’ERC Lascaux)
- de devenir leader français et dans le top 3 européen sur :
- modélisation mathématique des systèmes complexes sous sollicitations,
- valorisation des déchets et des co-produits de l’agro-alimentaire
- caractérisation de l’exposition et de l’imprégnation,
- métabolomique et utilisation des biomarqueurs,
- transfert et routage des pathogènes émergents dans la chaîne alimentaire,
- caractérisation et fonction des écosystèmes microbiens de matrices carnées,
- bio-préservation des matrices alimentaires carnées
- recherche clinique translationnelle en nutrition pour la périnatalogie et l’athérosclérose
- de devenir pôle de référence au niveau européen en matière de caractérisation par approche
intégrée du comportement des consommateurs face aux produits et procédés innovants à faible
impact environnemental
- de devenir le pôle de référence au niveau national en matière de transfert sur le développement de
produits adaptés aux cibles de consommateurs spécifiques : produits à faible indice glycémique,
produit enrichi en protéines, produits enrichis en lipides essentiels
- de doubler les co-publications entre laboratoires du pôle sur les innovations agronomiques
respectueuses de l’environnement associés à de nouveaux modèles économiques en intégrant la
géographie humaine
- de développer les partenariats industriels avec les industriels suivants: PME (ingrédients) et grands
groupes (Fleury, LDC, Terrena, BBA, Lactalis ) sur les produits
- de devenir pôle de référence (R.F.I.) au niveau international en matière de transfert de savoir-faire
méthodologique dans les techniques « omiques »
- de créer un master sur la Durabilité des Systèmes Alimentaires
4- Les acteurs et l’organisation
Le projet RFI Cap Aliment - Food for Tomorrow, transdisciplinaire par essence, implique 24 Unités de
Recherche du Grand-Ouest appartenant à 8 tutelles (INRA, ONIRIS, Université de Nantes, Université
du Maine, Université d’Angers, Agrocampus Ouest, IFREMER, ESA) :
5
Unité
(acronyme)
Intitulé
Statut et tutelles
Directeur au
01.01.2015
BIA
Biopolymères Interactions Assemblages
UR 1268, INRA
Marc ANTON
BIOEPAR
Biologie Epidémiologie et Analyse de Risque
en santé animale
UMR 1300, INRA-Oniris
Christine FOURICHON
BRM
Biotechnologies et Ressources marines
Laboratoire, IFREMER
Patrick DURAND
CEISAM
Chimie Interdisciplinarité, synthèse, analyse, UMR 6230, CNRS- Université de
modélisation
Nantes
Bruno BUJOLI
Droit et changement social
UMR 6297, CNRS-Université de
Nantes
Arnauld LECLERC
Espaces et SOciétés
UMR 6590, Institut de
Géographie et d'Aménagement
IGARUN, CNRS-Université de
Nantes
François MADORE
UMR 6144, Ecole des Mines de
Nantes- Oniris-CNRS-Université
de Nantes
Jack LEGRAND
GRANEM
Groupe de Recherche ANgevin en Économie
UMR-MA 49, Université
et Management
d’Angers-AGROCAMPUS OUEST
Serge BLONDEL
GRAPPE
Unité de Recherche en Agroalimentaire sur
les Produits et les Procédés
UP, Groupe ESA
Emira MEHINAGIC
IMMM
Institut des Molécules et Matériaux du Mans
UMR 6283, CNRS-Université du
Maine
Jean-Marc GRENECHE
IRDP
Institut de Recherche en Droit Privé
EA 1166, Université de Nantes
Jean-Pierre CLAVIER
LABERCA
Laboratoire d'Etude des Résidus et des
Contaminants dans les aliments
USC 1329, Oniris-INRA
Bruno LE BIZEC
LARESS
Unité de Recherche Sciences Sociales
UR, Groupe ESA
Karine DANIEL
LARGECIA
Laboratoire d’économie et de gestion
d’ONIRIS
UP, Oniris
Jean-Marc FERRANDI
DCS
ESO
GEnie des Procédés
GEPEA
Environnement - Agroalimentaire
LEMNA
EA 4272, Institut d'Economie et
Laboratoire d'économie et de management
de Management de Nantes IAE
de Nantes Atlantique
(IEMN-IAE), Université de Nantes
LERECO
Laboratoire d’Études et de Recherches en
Économie
UR 1134, INRA
Vincent CHATELLIER
LEVA
Légumineuses, Ecophysiologie Végétale,
Agroécologie
UP, Groupe ESA
Joëlle FUSTEC
MMS
Mer Molécules Santé
PhAN
Physiologie des Adaptations nutritionnelles
UMR 1280, INRA-Université de
Nantes
Dominique DARMAUN
SECALIM
Sécurité des Aliments et Microbiologie
UMR 1014, Oniris-INRA
Hervé PREVOST
Thomas VALLEE
EA 2160, Université de NantesUniversité du Maine-Université Yves-François POUCHUS
Catholique de l'Ouest
6
SOPAM
Stress Oxydant et PAthologies Métaboliques
UMR 1063, INSERM-Université
d’Angers
Ramaroson
ANDRIANTSITOHAINA
STBM
Science et Technologie de la Biomasse
Marine
Laboratoire, IFREMER
Jean-Pascal BERGE
U913
Neuropathies du système nerveux entérique
et pathologies digestives
UR, INSERM
Michel NEUNLIST
URSE
Unité de Recherche sur les systèmes
d'élevage
UR, Groupe ESA
Sébastien COUVREUR
Ce réseau représente un total d’environ 330 chercheurs, enseignants-chercheurs, ingénieurs et
techniciens, permanents, correspondant à environ 130 ETP mobilisés directement sur la réalisation
des objectifs de ce Pôle.
Chaque axe est coordonné par un binôme scientifique permettant une expression de la vision des
principales Unités engagées :
Axes
1
2
3
4
5
6
Unité
Noms
BIOPEPAR
C. Fourichon
LEVA
J. Fustec
BIA
A. Riaublanc
GEPEA
M. Havet
SECALIM
O. Tresse
LABERCA
G. Dervilly-Pinel
BIA
A. Meynier
SOPAM
G. Simard
PHAN
B. Kaeffer
DCS-IRDP
M. Friant-Perrot
LABERCA
H. Gallart-Ayala
CEISAM
P. Giraudeau
Ce pôle fonctionnera comme un « Labex » avec des appels d’offre internes permettant d’utiliser les
leviers mis à disposition pour financer les différentes actions structurantes. Le rôle des responsables
d’axes sera d’organiser la remontée des projets au sein de leurs axes respectifs. Le travail en
commission recherche, concrétisée par la création du GIS « Systèmes agroalimentaires – Pays de la
Loire » adossé au RFI Cap Aliment - Food for Tomorrow, consistera à susciter des projets entre les
différentes Unités et aux interfaces entre les axes. La gouvernance de ce GIS est explicitée dans le
document spécifique appelé convention de GIS (en cours d’instruction).
5- Les leviers au service de nos ambitions
1 - Renforcer la qualité, l’attractivité et la visibilité recherche en amont tout en affirmant une
structuration territoriale
7
- Augmentation de la masse critique
Les partenaires du projet ont détaillé leur plan de recrutement autour de cette thématique
assurant une pérennisation des effectifs en 2020
- Augmentation du nombre de doctorants
Un volant de 14 thèses (100 K€ en salaire et 30 K€ en environnement) est envisagé. De plus les
partenaires ont déjà ciblé une vingtaine de thèse d’ores et déjà commencées et centrées sur
les objectifs scientifiques du RFI.
- Action spécifiques sur des verrous scientifiques majeurs
Un volant de 276 mois de CDD Ingénieurs est mis à disposition pour permettre de résoudre
des problèmes scientifiques empêchant le développement de thématiques. Sur la base de 50
k€ de salaire + 10 k€ d’environnement pour 1 an, ce volant sera financé en projets de 6, 12 ou
18 mois.
- Amélioration des taux de réussites aux AAP de coordinateurs régionaux
Un chargé de mission recherche est budgété pour aider les partenaires dans leur montage de
projets.
2 – Accroitre l’attractivité du pôle à l’international aux niveaux R et F :
- Attraction de pointures internationales
Un volant de 3 chaires d’enseignement supérieur (packages professeur + doctorants) pour une
durée de deux ans est programmé (275 k€ par package). Il correspond aux régions
géographiques stratégiques ciblées dans le projet.
- Attraction de jeunes chercheurs étrangers
Un volant de 18 post-docs internationaux de 18 mois (75 k€ + 15 k€ d’environnement) est
programmé.
- Organisation de colloques et de summer schools
Des colloques et summer schools d’ores et déjà programmées et/ou spécifiques seront
financés.
- Faire savoir l’excellence de notre projet
Un chargé de mission communication est budgété pour bâtir un plan de communication à
l’international.
3 – Moderniser, harmoniser la formation et rapprocher la formation du monde professionnel et
innovation
- Accompagner les nouvelles pratiques pédagogiques
Un chargé de formation est budgété pour accompagner les nouvelles pratiques pédagogiques
(MOOC). En parallèle il aura l’objectif de monter un Erasmus mundus.
4 - Renforcer les synergies entre recherche et innovation
- Montage de projets ciblés labo-industriels
Un volant de 300 mois de CDD Ingénieurs (équivalent à un salaire de 50 k€ par an + 10 k€
d’environnement) est programmé pour valoriser au niveau industriel des résultats issus de la
recherche.
8
- Construction de plate-formes dédiées
La mise en place de démonstrateurs pré-industriels ouverts aux PME : plateau baking 2ème
génération, centre d’ingénierie des protéines végétales, mise en forme d’agro-matériaux, …
sera aidée par un volant de 300 k€.
- Développement de start-up
Un business développeur est budgété pour accompagner les chercheurs vers la création
d’entreprises innovantes issues de ce RFI.
6 – Les questions scientifiques spécifiques
Chaque axe scientifique est décliné sous la forme d’une feuille de route programmée pour 5 ans et
ciblant les questions à résoudre dans le contexte socio-économique spécifique.
Feuille de route-axe 1
Gestion durable de la production primaire
Responsables : C. Fourichon (BIOPEPAR) et J. Fustec (LEVA)
1. Contexte
Notre agriculture doit gagner en compétitivité tout en répondant à plusieurs défis majeurs. Elle se
trouve confrontée à une demande croissante des consommateurs pour une alimentation dont la
sécurité sanitaire est garantie, résultant d’une production primaire exempte de molécules
dangereuses pour la santé humaine (pesticides, antibiotiques…). Ce défi va de pair avec la nécessité
d’une production primaire plus respectueuse de l’environnement et de la santé. La production
végétale se doit d’être plus économe en énergies fossiles, en engrais de synthèse1 et la production
animale doit tendre vers un élevage moins médicalisé (demande du consommateur et nouvelles
règlementations). D’autre part, avec l’augmentation de la population mondiale et l’évolution du
régime alimentaire dans les pays connaissant une croissance économique élevée, d’autres défis
s’imposent pour le XXIe siècle. La nécessité de réduire notre dépendance aux protéines importées,
comme la valorisation optimisée des agro-ressources deviennent des enjeux importants pour l’avenir.
Une réponse intégrée à ces défis nécessite l’insertion de pratiques de rupture dans la production et
l’approfondissement des liens entre ces nouveaux modes de production et qualité des produits
(qualité protéique, organoleptique, aptitude à la transformation, qualité sanitaire, ...). Elle nécessite
aussi de prendre en compte les leviers économiques, sociologiques et juridiques pouvant permettre
une meilleure adéquation entre les objectifs de compétitivité, la demande sociétale en termes
d’alimentation et la quantité de ressources produites et leur accessibilité.
2. Acteurs et implication
Les acteurs de cet axe de recherche comportent d’une part des équipes dont le cœur d’activité et la
reconnaissance internationale portent sur des questions et enjeux de la production primaire et son
évolution vers des modes de production durable (BIOEPAR, LEVA, LERECO, LARESS, URSE), et d’autre
part des acteurs positionnés principalement sur d’autres enjeux pour les filières (comprenant la
transformation) mais qui souhaitent s’impliquer dans des démarches de recherche au service des
évolutions de la production primaire (BIA, GRAPPE, LABERCA, LARGECIA, SECALIM). Ils regroupent ainsi
des équipes à fortes compétences biotechniques, tant sur la production primaire végétale et animale
que sur la transformation des produits végétaux et animaux, et des équipes reconnues en sciences
1
Les sujets relatifs aux réductions d’apports de pesticides et à la santé des plantes ne sont pas intégrés dans ce
RFI, ce thème étant développé dans le RFI Campus du Végétal.
9
humaines et sociales. Ces implications doivent permettre de développer les travaux systémiques,
interdisciplinaires et aux interfaces.
Le tableau ci-dessous résume les principaux acteurs et leur implication. Il ne s’agit pas d’ETP mais de
personnels mobilisables sur les thématiques concernées.
Laboratoire
BIA
BIOEPAR
BRM
GRAPPE
LABERCA
LARESS
LARGECIA
Permanents
13
39
0,5
3
2
4
1
Laboratoire
LERECO
LEVA
Permanents
3
9
SECALIM DCS-IRDP
1
1
URSE
1
3. Objectifs et priorités scientifiques
Les principales priorités porteront :
d’une part, sur des questions scientifiques ciblant des évolutions et innovations techniques et
technologiques nécessaires pour faire évoluer les systèmes de production primaire (culture et élevage)
vers des méthodes plus durables. Elles comporteront des approches intégrées visant les performances
de durabilité et des approches ciblées sur des verrous identifiés dans les systèmes d’élevage et de
culture régionaux en particulier :
• les approches multifactorielles et multicritères de la qualité des produits animaux et végétaux
: construction et caractérisation de la qualité des produits sur les différentes dimensions de la
qualité. Les dimensions liées aux composantes environnementales de la qualité seront
envisagées en collaboration avec des équipes de recherche de la Région Bretagne
• la gestion durable de la production végétale par insertion de légumineuses dans les systèmes
de culture et les exploitations : liens entre pratiques culturales de rupture en situation de
faibles apports de fertilisants et qualité des productions pour l’alimentation humaine ;
systèmes de culture producteurs de protéines
• la gestion durable de la santé des animaux : réduction des intrants médicamenteux en élevage,
évaluation de stratégies collectives privées et publiques de maîtrise de la santé et du bien-être
en élevage, élevage de précision et monitoring de la santé
et, d’autre part sur
• la durabilité socio-économique des modèles de production à différentes échelles
(exploitations, entreprises, marchés, filières). Intégration des objectifs conjoints de
performances économiques, sociales, environnementales et sanitaires
• l’optimisation de l’utilisation du territoire : localisation des activités et compétitivité du
territoire ; interactions entre activités (agricoles/non agricoles, amont/aval) ; maximisation de
l’utilisation des agro-ressources, organisations collectives et territorialisées
• la caractérisation des outils politiques et juridiques de l’ajustement des ressources aux besoins
alimentaires
4. Ambitions et mise en œuvre
Les ambitions de cet axe sont d’atteindre un positionnement de leader :
• au niveau mondial, sur la caractérisation des outils politiques et juridiques de l’ajustement des
ressources aux besoins alimentaires
10
•
au niveau européen,
•
en modélisation épidémiologique appliquée à l’élevage et en économie de la santé
animale
• sur la robustesse des systèmes d’élevage dans ses dimensions santé-bien-être dans un
contexte de dé-médication
• pour les approches interdisciplinaires des systèmes innovants durables producteurs
de protéines pour l’alimentation avec un objectif de moindre recours aux protéines
importées
Afin d’atteindre les objectifs décrits ci-dessus, les efforts devront se concentrer sur la structuration et
la coordination des équipes. Cela nécessitera de renforcer la synergie entre les différents partenaires,
qui sont tous des spécialistes reconnus de leur discipline mais gagneraient à renforcer leurs
interactions mutuelles. Ce renforcement reposera notamment sur les actions suivantes :
• la structuration sous forme de projets interdisciplinaires impliquant plusieurs partenaires et
disciplines, orientés sur des grands enjeux de la gestion durable de la production primaire
• des thèses co-encadrées entre deux partenaires et thèse en co-tutelle avec des partenaires
étrangers (pour renforcer la capitalisation des compétences et les interactions)
Le renforcement du leadership international des équipes, reposera notamment sur :
• le recrutement de post-doctorants de haut niveau, permettant la levée de verrous
méthodologiques et le renforcement de collaborations ciblées
• le portage de projets et augmentation du taux de réponse aux appels à projets européens
• le renforcement de la visibilité internationale des partenaires, via l’accueil et échange
d’étudiants et chercheurs étrangers et l’organisation de congrès, workshops et summer
schools internationaux
Ces efforts seront intimement liés à ceux réalisés dans le domaine de la formation (pour renforcer
l’attractivité des formations de master innovantes de la région) et de la valorisation, en particulier avec
les partenaires professionnels impliqués dans la production primaire et l’agrofourniture (en s’appuyant
sur les Instituts Carnot).
5. Nouveaux partenariats internationaux ciblés
 CSIC Spain (expertise : agrosystèmes, ressources génétiques légumineuses, réduction des
bioagresseurs par l’insertion de légumineuses dans les systèmes)
 University of Aarhus (durabilité des systèmes d’élevage, diversité des systèmes d’élevage,
réduction des intrants médicamenteux)
 Wageningen UR (élevage de précision)
 Roslin Institute (robustesse des animaux, modélisation épidémio-génétique pour la maîtrise des
maladies en élevage)
 University of Reading
 MTT Agrifood Research Finland (MTT)
 Protein Competence Center, Wageningen (Wageningen UR, TNO, Nizo Food Research,
University of Groningen) and feed and food industry partners (as Agrifirm, AVEBE, Darling
Ingredients International, DSM, Royal Friesland Campina)
 Iowa State University (économie de la santé animale)
11
Feuille de route-axe 2
Transformation durable : adaptation aux transitions protéiques
Responsables : A. Riaublanc (BIA) et M. Havet (GEPEA)
1. Contexte
Dans un contexte de transitions alimentaires et démographiques (accroissement de la demande,
sécurité alimentaire, vieillissement, pénurie de protéines animales, …), de contrainte énergétique
(réduction d’énergie, effluents, gestion des déchets, …) de contrainte sociétale et de santé publique,
nous allons devoir évoluer rapidement en termes de source d’approvisionnement, de production de la
ressource, de procédés d’extraction, de transformation et de stabilisation, d’acceptabilité de nouveaux
produits, d’efficacité énergétique, ou d’impact sur la planète.
La construction d’un aliment s’organise autour de la déstructuration-fragmentation des matières
issues de l’agriculture (ex. farine) ou de l’aquaculture (ex. biopolymères et pigments algaux), de
prétraitements (séchage…), d’assemblage et de mise en forme (cuisson, émulsion,…).
Cet axe couvre ce continuum en intégrant certaines contraintes :
 une ré-orientation du sourcing des protéines de l’animal vers le végétal en incluant les micro algues
 une adaptation des procédés pour prendre en compte les contraintes liées à ce nouveau sourcing.
Plus largement, développer une démarche d’éco-conception visant à réduire la consommation
énergétique et à une meilleure valorisation des coproduits pour limiter les déchets
 la conception d’assemblages de biopolymères présentant des propriétés innovantes pour la
structuration des aliments
 le développement d’approches et outils pour appréhender et modéliser les dynamiques dans les
systèmes complexes
 la valorisation des effluents et coproduits issus des procédés de déstructuration, assemblage-mise
en forme vers des utilisations alimentaires ou non alimentaires (agro-matériaux) tout en
développant des stratégies d’approche du marché pour faciliter l’acceptabilité de ces
transformations
2. Acteurs et implications
Dans le cadre de cet axe, nous allons nous appuyer sur la structuration déjà mise en place au sein de
la fédération IBSM, entre les unités BIA et GEPEA qui possèdent des compétences reconnues dans les
caractérisations des structure à toutes les échelles des aliments et du génie des procédés. Autour de
cette structure déjà fonctionnelle, nous allons pouvoir agréger d’autres compétences, en amont
autour de productions d’origine marine (BRM, MMS) et de leurs transformations, et sur l’aval avec la
caractérisation des assemblages de protéines et de polysaccharides considérés individuellement ou en
mélange (IMMM) ou la caractérisation et la perception de la qualité (GRAPPE) et de la sécurité
microbiologique de ces produits (GRAPPE) et ainsi que la création de proximités entre ces produits
transformés et les consommateurs potentiels (LARGECIA).
BIA (10 Ch, 10 Ing, 7 Tech) intervient dans cet axe principalement par l’intermédiaire des équipes ISD
et MC2. Ces équipes interviennent dans la conception d’aliments multiphasiques, mais aussi dans leur
déconstruction en lien avec l’axe 4. L’équipe MC2 travaille plus particulièrement sur les produits
céréaliers secs (pain, biscuits) alors que l’équipe ISD cible plus les produits hydratés (gels, émulsions,
mousses). Dans ces deux domaines, BIA a développé une forte compétence sur la mise en place des
structures multi-échelles au sein des produits au cours des procédés. L’unité dispose d’une
compétence ancienne sur les protéines végétales et a récemment recruté pour développer l’utilisation
des protéines végétales de graines mais aussi d’autres sources comme les micro-algues. Pour
développer ses travaux, BIA s’appuie sur les importants moyens analytiques disponibles sur la
plateforme BIBS.
12
GEPEA-ONIRIS (17 EC, 13 Tec-IE) est principalement concerné. L’équipe ingénierie de l’énergie cherche
à concevoir, modéliser et qualifier en regard de la qualité des produits des opérations unitaires
innovantes ; les technologies de cuisson, de séchage et de réfrigération sont principalement
concernées. Les travaux sont couplés avec ceux de l’équipe MAPS² (Matrices-Aliments, ProcédéPropriétés, Structure-Sensoriel) qui s’intéresse aux interactions produit-procédé sur les qualités
fonctionnelles, structurales, et organoleptique des aliments. Des interactions avec l’axe 4
(déconstruction) et 6 (modélisation) sont envisagées.
Au sein de IMMM, l’équipe Polymères, Colloïdes et Interfaces (7 EC, 5 Tec-IE) étudie la structure et les
propriétés fonctionnelles (mécaniques, de transport,…) des liquides complexes et gels formés par
assemblage de polymères et notamment de biopolymères. PCI se focalise sur des systèmes
alimentaires modèles afin de mieux comprendre le comportement de leurs homologues réels plus
complexes et de pouvoir ainsi concevoir des matrices alimentaires innovantes.
L’unité BRM (Biotechnologies et Ressources Marines) via son laboratoire BIORAFHE (Bio-ressources
Marines et Bio-raffinerie par Hydrolyse Enzymatique – 4 CR/IR, 3 Tec-IE), est spécialisé dans la
valorisation, notamment par bio-raffinage, des coproduits issus des bio-ressources marines d’origines
animales et de la biomasse algale.
MMS (U. de Nantes, U. du Maine, 7 EC, 1 Tec) possède une expertise reconnue dans la transformation
et la valorisation de biomasse de macro- et de micro-algues, ainsi qu’au niveau des interactions avec
les productions aquacoles marines, notamment les bivalves
GRAPPE – ESA (15 EC, 4 Tec., 2 ing) est concernée car cette équipe développe des outils et méthodes
innovants de caractérisation des qualités physico-chimique, organoleptique et environnementale des
matrices d’origine végétales (fruits et légumes), d’une part, et des systèmes de production, d’autre
part.
SECALIM – INRA/Oniris (8EC, 2Ch, 4 ing) possède une expertise reconnue en sécurité microbiologique
des aliments et dans les procédés de stabilisation des aliments notamment basée sur les stratégies de
bio-contrôle.
Le LARGECIA (6 EC) est concerné car l’équipe développe des méthodes et des outils de mesure de
l’acceptabilité des innovations par les consommateurs notamment au travers de la réduction de la
distance psychologique perçue.
Les principaux laboratoires et leur implication en personnel dans cet axe de recherche sont regroupés
ci-dessous. Il ne s’agit pas d’ETP mais de personnels mobilisables sur les thématiques concernées.
Laboratoire
BIA
BRM
GEPEA
IMMM
Permanents
27
7
30
12
LARGECIA SECALIM GRAPPE
6
14
21
MMS
8
3. Objectifs et priorités scientifiques
a) développer l’usage de sources protéiques végétales en améliorant les connaissances sur leurs
interactions entre elles ou avec d’autres types de protéines ou d’autres ingrédients. En effet
les protéines de graines présentent souvent des carences en certains acides aminés et une
faible solubilité qui sont des freins à leur utilisation en nutrition humaine et en tant
qu’ingrédients fonctionnels mais il est possible d’améliorer leurs propriétés par l’utilisation de
mélanges permettant de corriger ces défauts
b) améliorer l’acceptabilité des produits. L’ajout de protéines végétales en tant qu’ingrédient
peut représenter des verrous sensoriels importants (amertume, flaveurs désagréables, etc), il
serait donc très utile de travailler, d’une part, sur l’acceptabilité de ces produits par les
13
c)
d)
e)
f)
g)
consommateurs (par la création d’une proximité psychologique) et, d’autre part, développer
des solutions technologiques (masquage, mélanges protéiques optimisés etc.) pour l’améliorer
développer l’utilisation des protéines issues de micro algues. Dans l’avenir cette source de
protéines plus solubles que les protéines de graines, pourrait connaitre un développement
important en tant que coproduit d’une production de lipides à visée énergétique. Les enjeux
sont énergétiques (matière première très hydratée, procédé de séchage-concentration) et
qualitatifs (propriétés fonctionnelles, impact d’un traitement thermique)
développer la métrologie au sens large associée à la qualification énergétique et
environnementale des opérations unitaires et également la métrologie innovante pour la
qualité des produits en cours de process et des produits finis. Ceci comprend la métrologie
embarquée sur les lignes de production (capteurs), la métrologie destinée au diagnostic des
performances des lignes de production (équipements mobiles), et enfin la métrologie in situ
des procédés, impliquant la réalisation de couplages entre équipements de mesure et
opérations unitaires, installée au sein de laboratoires ou de plates-formes dédiées
concevoir des prototypes innovants et émergeants, pour l’optimisation des lignes de
productions, l’adaptation à de nouveaux ingrédients, la gestion des effluents et co-produits.
Cette démarche doit rassembler des compétences scientifiques en mécanique, thermique,
physico-chimie et s’appuyer sur un réseau de plates-formes technologiques
développer des approches de modélisation et de la simulation. La modélisation / simulation
des opérations unitaires et des procédés est au cœur des démarches visant l’innovation en
terme de design de procédés et/ou de produits. L’enjeu est de réduire le nombre d’essais en
ligne, qui sont très consommateurs en matières premières et en énergie et générateurs de
déchets
développer des procédés de conservation adaptés aux risques microbiens associés au nouveau
sourcing d’origine végétal (hautes pressions, et bioprotection, condition de conservation sous
atmosphère contrôlée, substances stabilisatrices d’origine végétale). L’enjeu est d’adapter et
de concevoir des procédés de conservation adaptés au nouvel écosystème microbien et aux
modifications des capacités de croissance des micro-organismes résultant de l’usage des
protéines végétales.
4. Ambition et mise en œuvre
 devenir un pôle européen de la transformation durable des agro-ressources, des matières
premières aux produits transformés en valorisant co-produits et effluents. Cette démarche prendra
en compte également la valorisation de la biomasse végétale et algale (GEPEA, MMS)
 développer le lien innovation-procédé par la montée en puissance de plates-formes pilotes pour la
conception d’aliments à l’échelle semi-industrielle (GEPEA, SFR IBSM ...) ainsi que de plateformes
et plateaux technologiques dédiés plus particulièrement à certaines filières (plateau baking 2ème
transformation, plateforme d’ingénierie des protéines végétales, mise en forme de matériaux agrosourcés, plateforme sensorielle dédiée à l’évaluation sensorielle de produits à base de végétaux :
Senso’Veg ). Faire émerger ces plates-formes R & D au niveau européen
 consolider et si possible élargir la plateforme procédés athermiques (ex., HP)
 renforcer la capacité d’innovation dans le domaine alimentaire par la recherche sur des systèmes
modèles basés sur des protéines végétales
14
Feuille de route – axe3
Sécurité sanitaire des chaines de production et de transformation
Responsables : G. Dervilly-Pinel (LABERCA) et O. Tresse (SECALIM)
1. Contexte
Parmi les défis majeurs à relever dans ce contexte de transition alimentaire, et pour garantir
l’émergence de systèmes alimentaires durables, la question de la sécurité sanitaire des denrées
nouvellement produites est primordiale. Les nouvelles pratiques agricoles et d’élevage, le recours à de
nouvelles ressources protéiques et à des composés naturels permettant de limiter l’usage de
substances pharmaceutiques et phytopharmaceutiques, la mutation des itinéraires de productions,
l’adaptation des procédés de transformation et de conservation ainsi que des circuits de distribution
nécessitent une forte vigilance pour anticiper l’apparition de nouveaux dangers chimiques, physiques
et/ou microbiologiques.
Ces dangers non visibles à l’œil nu sont partie intégrante des aliments. Leurs conséquences sont quant
à elles bien visibles sur les plans épidémiologique (e.g. : zoonoses, pathologies en lien avec des
perturbations endocriniennes,…) et économique (parcours de soins, congés maladies, contrôle qualité,
gaspillage alimentaire). Les points d’entrée de ces contaminants sont identifiés tout au long de la
chaîne de la production primaire jusqu’à l’assiette du consommateur en passant par toutes les étapes
de transformation, de conservation et de transport des aliments. Le développement de nouveaux
systèmes de production et de transformation doit être accompagné d’une évaluation des dangers et
des risques associés. A l’heure actuelle les compétences et connaissances développées par les
différents acteurs de cet axe sont à même de pouvoir conduire un raisonnement intégré avant la
conception d’un nouvel aliment de façon à prévoir à priori –donc de réduire– les risques de
contamination plutôt que de devoir à posteriori participer à la gestion de ces risques avérés, via
notamment la mise en place de réglementations ou normes.
Ainsi, s’agit-il d’anticiper et de maîtriser l’apparition et le transfert de ces dangers au décours de la
chaine de production et de transformation afin de garantir au consommateur l’accès à des aliments
sains.
2. Acteurs et implication
Les acteurs de cet axe de recherche possèdent des compétences différenciantes qui font d’eux des
spécialistes reconnus au niveau international dans leurs disciplines respectives, et notamment les deux
Unités responsables de cet axe. L’UMR INRA/Oniris SECALIM développe ses activités de recherche
autour de la sécurité microbiologique des aliments. L’aliment et les microorganismes sont
indissociables. Favoriser les microorganismes utiles et limiter l’implantation et le développement de
microorganismes altérants ou pathogènes est l’objectif principal de cette Unité. Les microorganismes,
en tant qu’êtres vivants, s’adaptent, se dérégulent et se développent en fonction leur environnement
biotique et abiotique. Comprendre et prédire comment les environnements alimentaires rencontrés
le long de la chaîne de production influencent les risques microbiens est la clé de la maîtrise de ces
contaminants. De son côté, le LABERCA, Laboratoire National de Référence (LNR) pour un grand
nombre de dangers chimiques, conduit ses activités de recherche dans une démarche globale et
intégrée d’appréciation des expositions aux risques, connus ou émergents, depuis l’agrofourniture
jusqu’à l’Homme et sa descendance. Le Laboratoire MMS possède une grande expertise en valorisation
des produits de la mer (métabolites et pigments à activités biologiques, antibiotiques naturels, etc.)
Le tableau ci-dessous résume les acteurs de cet axe et leur implication. Il ne s’agit pas d’ETP mais de
personnels mobilisables sur les thématiques concernées.
15
Laboratoire
Permanents
(ETP)
BIO
EPAR
3
BRM
CEISAM
GRAPPE
IMMM
5
5
4
7
LABER
LAR
CA
GECIA
18
1
MMS
2
SEC
ALIM
7
3. Objectifs et priorités scientifiques
Les thèmes prioritaires ont été définis en concertation entre les différents acteurs impliqués dans
l’évaluation de la sécurité des aliments et en adéquation avec les besoins des autres partenaires et
autres axes.
Les principales priorités sont :

l’élaboration de solutions durables pour sécuriser la chaîne alimentaire : la sécurité sanitaire
des aliments doit intégrer en amont les connaissances développées dans les domaines de la
microbiologie, la chimie et le métabolisme. Elle doit également intégrer la notion de traçabilité
des produits sources transformés (origine synthétique, naturelle ou de biosynthèse, distinction
des origines végétales et animales)

la maîtrise des écosystèmes de matrices alimentaires contaminées. Identifier les acteurs
microbiologiques des denrées alimentaires avec des méthodes globales pour orienter le
développement de la flore bénéfique au détriment de la flore altérante ou pathogène.
L’objectif est de réduire les dangers, de limiter le tribut économique et le gaspillage alimentaire

la caractérisation de l’exposition et de l’imprégnation aux résidus chimiques :
 identification des résidus chimiques ou néoformés. Pour être en mesure de détecter
précocement ces substances mais aussi générer des marqueurs d’exposition ou d’effets
nécessaires à l’évaluation du risque, l’utilisation aujourd’hui d’approches ciblées sur des
dangers connus devra évoluer vers des approches globales non ciblées
 étude du transfert jusqu’à l’Homme. Le développement de ces outils d’évaluation du
risque et la modélisation du transfert des contaminants dans la chaîne alimentaire
permettront la mise en œuvre de méthodes de contrôle adaptées susceptibles de
contribuer à la sélection de procédés maîtrisés au regard des risques et contribuant à
l’élaboration de politiques publiques basées sur le risque et sa maîtrise
 études d’imprégnation large échelle du danger chimique. Produire une meilleure
connaissance de l’exposition interne (imprégnation) des populations aujourd’hui, et
suivre demain son évolution au regard des mesures de gestion prises et des propriétés
des aliments nouvellement conçus

l’identification de l’influence des facteurs biotiques et abiotiques sur le routage des dangers
microbiologiques jusqu’à l’homme. La connaissance des réservoirs et le routage des
contaminants microbiologiques permettent in fine de limiter le transfert des germes dans la
chaîne alimentaire. La mise en œuvre de méthodes de contrôle adaptées susceptibles de
contribuer à la sélection de procédés maîtrisés au regard des risques participe à l’élaboration
de politiques publiques basées sur le risque et sa maîtrise.
 l’introduction de procédés innovants athermiques de conservation. A la demande du
consommateur de produits sains, plus frais et plus appétants (propriétés organoleptiques
conservées) et en accord avec des procédés durables plus respectueux de l’environnement, de
nouvelles pistes de systèmes de conservations seront explorées.
 l’analyse des risques liés aux nouveaux systèmes alimentaires. Ces analyses
bénéfices/risques, AQR, d’anticipation des dangers, de communication sur le risque,
16
d’approche globale de caractérisation du risque, de l’alimentation animale à l’aliment seront
prises en compte
 le droit de la sécurité sanitaire des aliments. Principe de précaution
4. Ambitions et mise en œuvre
Afin d’atteindre les objectifs décrits ci-dessus, les efforts devront se concentrer sur :
 la structuration et la coordination des équipes. En associant leurs compétences, les partenaires de
l’axe 3, chacun spécialiste reconnu de sa discipline respective, apporteront la garantie de l’innocuité
des nouveaux procédés développés dans le cadre du RFI.
Ce renforcement reposera notamment sur les actions suivantes : Thèses co-encadrées entre deux
partenaires, permettant de caractériser les risques associés à un nouveau procédé, une nouvelle
pratique d’élevage, un nouvel emballage, ….
 Le renforcement des synergies recherche-innovation, via les actions suivantes : le montage de
projets ciblés laboratoires-industries, le dépôt de brevets
 Le renforcement du leadership international des équipes, reposant notamment sur : le
développement de procédés innovants, la contribution à la génération de données inédites
(exposition et imprégnation), la contribution à l’étude du lien aliment/santé, la coordination ou la
participation aux projets H2020, le recrutement de post-doctorants de haut niveau sur des
développements ciblés, permettant la levée de verrous méthodologiques, e recrutement de
scientifiques/professeurs de haut niveau
 Le renforcement de la visibilité internationale des partenaires, via les actions suivantes : accueil et
échange d’étudiants et chercheurs étrangers, portage de projets de stratégie nationale (Idex, ANR),
recrutement de nouveaux personnels, augmentation du taux de réponse aux appels à projets
internationaux (dont européens), organisation de congrès et workshops internationaux,
organisation d’écoles-chercheurs
Ces efforts seront intimement liés à ceux réalisés dans le domaine de la formation (proposition d’un
master international pour former et alimenter les structures de recherche associées) et de l’innovation
(brevets, retombées économiques locales …)
17
Feuille de route - axe 4
Déconstruction des matrices in vitro : évolutions physiques, réactivité,
compartimentation et libération des nutriments, contaminants,
métabolites, modélisation des dynamiques
Responsables : A. Meynier (BIA) et G. Simard (SOPAM)
1. Contexte
Le chemin vers la durabilité des systèmes alimentaires est une source de défis majeurs parmi lesquels
figurent la mise en œuvre de nouvelles sources de protéines, de lipides et le recours à l’enrichissement
spécifique en certains nutriments ou micronutriments adaptés aux besoins de populations spécifiques.
Au-delà de cet aspect qualitatif, il est primordial d’assurer les qualités organoleptiques et
nutritionnelles de ces aliments.
Dans cet axe de recherches, nous proposons ainsi de nous focaliser sur la déconstruction des matrices
alimentaires depuis l’ingestion, jusqu’à la digestion, avec un intérêt particulier pour les cinétiques de
libération des nutriments. Les dynamiques réactionnelles, la formation de composés néoformés seront
également abordées en lien avec l’axe 3. La nature et les structures chimiques des espèces résultantes
de cette déconstruction seront examinées en lien avec les méthodologies développées dans l’axe 6.
Par ailleurs, en fonction des produits, la compréhension des mécanismes de mastication et de
libération des stimulis sensoriels seront appréhendés en lien avec l’axe 5.
Le développement de cette approche in vitro de déconstruction des aliments devrait permettre de
mieux comprendre les relations entre la structure initiale des aliments (axe2), leur devenir au cours de
la digestion (axe 4) et leur impact nutritionnel (axe5).
2. Acteurs et implications
Les laboratoires impliqués dans cet axe de recherche ont des compétences complémentaires. Ainsi,
l’Unité BIA est notamment reconnue pour ces capacités d’analyse multi-échelle des matrices
alimentaires, pour ses compétences dans le domaine du devenir des lipides dans l’aliment, au cours
de la digestion et sur la formation de composés néoformés liés à leur oxydation. Les mécanismes de
déclenchement des réactions allergiques en lien avec la structure des aliments sont également un
centre d’intérêt de l’Unité.
Le laboratoire SOPAM (U 1063) possède une expertise sur les polyphénols végétaux, molécules ayant
des propriétés physiologiques intéressantes pour prévenir les pathologies chroniques
(cardiométaboliques, obésité, inflammation,...) mettant en jeu le métabolisme des adipocytes, les
impacts sur le stress oxydant et le métabolisme mitochondrial.
L’UMR GEPEA a développé une expertise sur l’effet des procédés thermiques et athermiques utilisés
dans les industries agroalimentaires ainsi que sur la perception sensorielle des aliments associant
différentes techniques ; analyse sensorielle (forte compétence produits boulangers, fruits, produits de
la mer), masticateur in vitro, détermination des composés volatils et arômes, et la perception des
sapides (sucré, salé) en particulier sur matrices assemblées.
Le laboratoire de Neurogastroentérologie de l'Institut des Maladies de l'Appareil Digestif (UMR Inserm
U913) a une expertise sur l'étude du tube digestif et de son contrôle par le système nerveux entérique
au cours de la vie et au cours de pathologies chroniques digestives (syndrome de l'intestin irritable;
Maladies inflammatoires chroniques) ou extra-digestives (Neuro-développementale; Obésité; Maladie
de Parkinson). Il vise en particulier à mieux appréhender 1) le rôle du SNE dans le contrôle des fonctions
de motricité et de la barrière épithéliale intestinale et 2) les effets de facteurs nutritionnels sur le SNE
et les fonctions digestives pour la prévention ou la prise en charge thérapeutique des pathologies
d'intérêt. Le laboratoire MMS possède une expertise de l’analyse des lipides et de l’interaction de
18
différents métabolites alimentaires avec les facteurs de transcription pouvant influencer le
métabolisme lipidique intestinal (transport intracellulaire des lipides et exportation de lipoprotéines).
Son implication inclue l’étude des conséquences des modifications de la production lipidique
intestinale sur la biologie des cellules périphériques (prolifération, apoptose ainsi que les lipases et
l’importance nutritionnelle des acides gras polyinsaturés d’origine microalgale.
Les principaux laboratoires et leur implication dans cet axe de recherche sont regroupés ci-dessous. Il
ne s’agit pas d’ETP mais de personnels mobilisables sur les thématiques concernées.
Laboratoire
Permanents
(ETP)
BIA SOPAM
16
2
GEPEA
LABERCA
13
2
PhAN1
U913 1
MMS
5
9
1 PhAN et l’U 913 (Inserm) : Neurogastroenterologie font partie de lIMAD (Institut des Maladies de l’Appareil Digestif)
3. Objectifs et priorités scientifiques
Les thèmes prioritaires ont été définis lors de la mise en place du réseau Cap Aliment - Food for
Tomorrow et doivent favoriser les actions conjointes au sein de l’axe 4, mais également entre les axes.
Les principales priorités identifiées à ce jour sont :
 L’évolution des matrices alimentaires en condition de digestion in vitro. L’Unité BIA dispose d’un
système de digestion in vitro instrumenté original développé au sein du département CEPIA de
l’INRA, permettant d’adapter les sécrétions digestives, les temps de séjour en fonction de la
population ciblée. Les évolutions des structures physiques en lien avec la libération des nutriments,
principalement d’origine lipidique et la formation de composés néoformés liés à l’oxydation seront
au cœur des recherches (en lien avec l’axe 3 et LABERCA). Pour mener à bien les études des
dynamiques réactionnelles, l’identification et la quantification des espèces moléculaires nous
semblent devoir être menées en collaboration étroite avec l’axe 6 (LABERCA, CEISAM). L’effet des
procédés de préservations des produits alimentaires sera étudié en particulier sur la digestibilité
des protéines, des lipides et des polyphénols (GEPEA). En complément de ces aspects réactionnels,
le devenir de la fraction bioaccessible des digestats au contact de la barrière épithéliale en lien
notamment avec le système nerveux digestif et le métabolisme lipidique sera abordé en
collaboration l’unité Inserm de Neurogastroentérologie de l'IMAD (Institut des Maladies de
l’Appareil Digestif).
 Les approches de modélisation de l’évolution physique et chimique lors de la digestion in vitro Les
approches de modélisation mécaniques permettent de simuler la dégradation des matrices
alimentaires en tenant compte des conditions physiologiques (profil masticatoire, interaction dent
– aliment, forces musculaires). Ces approches seront considérées pour comprendre la modification
du comportement mécanique des matrices alimentaires notamment céréalières lors de la
fragmentation et déterminer ainsi l’état du bol alimentaire. Ces approches nécessitent donc de
découpler les effets physiologiques à travers des essais maitrisés notamment par un masticateur
(GEPEA) et de tenir compte de la microstructure de l’aliment (Tomographie, GEPEA). La maitrise de
cet environnement oral permettra de prédire par l’outil de simulation la distribution de taille des
fragments en cours de mastication humaine ainsi que la consistance du bol en fin de déglutition.
Les cinétiques d’hydrolyse et de libération des lipides au cours de la digestion sont simulées par
système multi-agents. Cette modélisation permet de déterminer les mécanismes physiques et
chimiques en jeu aux échelles supramoléculaires, en lien avec la structure de l’aliment. Une
simulation de type dynamique moléculaire complète cette approche en précisant les structures à
19
l’échelle moléculaire (notamment des micelles mixtes, transporteur passif principal des nutriments
et micronutriments lipophiles).
 Les propriétés biologiques des nutriments ou de leurs métabolites sur des systèmes in vitro ou ex
vivo (Polyphénols SOPAM). En particulier, l'impact de la structure de l'aliment sur les cinétiques de
libération et sur l'efficacité biologique de molécules d'intérêt comme les polyphénols et les lipides,
mais aussi de molécules ayant un fort potentiel hypoglycémiant, hypolipidémiant, antioxydant et
anti-inflammatoire sera évaluée (MMS). Par ailleurs, la capacité des nutriments ou de leur
métabolites à prévenir les effets de différents stress (inflammation, toxique; oxydant, stress
psychologiques..) sera aussi évalué sur les fonctions digestives in vivo ou ex vivo (laboratoire de
Neurogastroentérologie, UMR Inserm U913).
 Les mécanismes de déclenchement des allergies alimentaires en lien avec la structure initiale des
aliments. La composition protéique/peptidique de la fraction bioaccessible des digestats d’aliments
varie au cours de la digestion et en fonction de la structure initiale de l’aliment et des conditions de
digestion (capacités digestives de l’individu). La caractérisation de cette fraction et sa variabilité
pourront être étudiées à l’aide du système de digestion in vitro instrumenté précédemment cité et
une approche protéomique d’identification et de quantification (interaction axe 6). C’est un
préalable nécessaire à l’étude du devenir de la fraction bioaccessible des digestats au contact de la
barrière épithéliale en lien notamment avec le métabolisme protéique/peptidique épithélial et la
présentation au système immunitaire muqueux conduisant à l’induction de la tolérance orale ou la
sensibilisation allergique. Ce devenir sera étudié en modèles cellulaires ou sur fragments d’intestins
de souris montés en chambre d’Ussing ; cet aspect sera abordé en collaboration l’unité Inserm de
Neurogastroentérologie de l'IMAD (Institut des Maladies de l’Appareil Digestif). Les actions de
prévention de la sensibilisation allergique via l’alimentation (prébiotiques, polyphénols, lipides….)
ou de suivi de traitement (réintroduction ou immunothérapie orale) pourront être abordées en
action conjointe au sein de cet axe 4 et en interaction avec l’axe 5.
4. Ambition et mise en œuvre
La réalisation des objectifs décrits ci-dessus passera notamment par la structuration et la coordination
des équipes. Cela nécessitera de renforcer la synergie entre les différents partenaires, qui sont tous
des spécialistes reconnus de leur discipline mais gagneraient à renforcer leurs interactions mutuelles,
en s’appuyant notamment sur les actions suivantes :
 réflexion conjointe sur les aliments, les nutriments, micronutriments et populations cibles pour
mieux capitaliser et valoriser les résultats obtenus
 partage et échanges de techniques complémentaires, notamment en lipidomique et en
lipidoréactomique, protéomique en jouant la carte de la complémentarité des approches et des
compétences
 approche collaborative sur le sensoriel et l’organoleptique en lien avec la structure des matrices,
les procédés et le procédé de mastication et de déconstruction dans ses premières étapes.
L’ambition est d’atteindre un leadership européen sur les approches in vitro de perception sapides
et flaveurs ainsi que sur les liens entre sourcing matières premières dont protéines, procédés et
organoleptique des aliments reformulés
 thèses et/ou séjours post doctoraux co-encadrés entre deux partenaires, permettant de renforcer
la synergie entre les partenaires.
 ces efforts seront intimement liés à ceux réalisés dans le domaine de la formation
20
Feuille de route – axe 5
L'aliment de demain : impact sur la santé des consommateurs, pratiques
alimentaires, acceptabilité
Responsables : M. Friant-Perrot (DCS-IRDP (UFR Droit)), B. Kaeffer (UMR-1280
Phan)
Introduction
Comment penser et promouvoir des aliments tenant compte des enjeux de sécurité nutritionnelle et
sanitaire qui puissent être acceptables (gouvernance alimentaire, cultures alimentaires locales) et
accessibles (géographiquement, économiquement…) ? Par l'optimisation des qualités nutritionnelles
et organoleptiques des aliments. En Caractérisant les impacts sur la santé des aliments nouveaux issus
de tous les axes (notion de santé-biofonctionnalité). En établissant le lien de causalité entre exposition
alimentaire aux dangers chimiques et cancer/reprotoxicité. Enfin par la prévention des pathologies
d’origine alimentaire au cours de la vie (populations vulnérables, catégories à risque : femme enceinte,
petite enfance, personnes allergiques, vieillesse).
1. Contexte
Cet axe comprend onze laboratoires (DCS-IRDP (UFR Droit)), UMR-1280 Phan, SOPAM-U1063, U913,
LARGECIA, LEMNA (IEMN), LABERCA, LARESS, GEPEA, GRAPPE, BIA). Son objectif est d’articuler les
objectifs sanitaires et nutritionnels avec une transition vers des systèmes alimentaires plus durables.
Cette articulation doit tenir compte des dimensions hédoniques sociales et culturelles de
l’alimentation, du contexte régional, en améliorant la gouvernance alimentaire. Dans un objectif de
démocratie alimentaire, la recherche permettra d’associer les questions du ressort des sciences
sociales aux questions des sciences exactes (dans les domaines de la nutrition, la santé, la sécurité
alimentaire, la formulation des aliments). Cet axe est vaste et peut se structurer autour de matrice
alimentaire (végétal, animale voire humaine par l'allaitement maternel, avec ou sans procédé de
texturation ou d'aromatisation), de propriétés sensorielles, de pathologies (obésité, allergies,
maladies digestives inflammatoires, …), et de sécurité alimentaire (contaminants, polluants).
L'originalité de l'axe 5 est de prendre en compte les sciences sociales et leurs connaissances dans la
démarche de formulation d'un nouvel aliment, pour en détecter le besoin à partir de la demande
sociale ou pour optimiser son acceptation par les consommateurs lorsque l'aliment provient d'une
démarche technologique.
2. Acteurs et implications
Les sciences sociales pourraient servir de force structurante, en tirant partie des recherches
développées tant par DCS-IRDP (UFR Droit- droit de la sécurité alimentaire - outils juridiques de la
prévention des pathologies alimentaires- protection des personnes vulnérables) que par LARGECIA
(Authenticité – Proximité (produit alimentaire –circuits courts), Résistance au marketing et à la
publicité).
En sciences exactes, un groupe d'unités traite des problèmes du « vieillissement du consommateur »
tant en sensorimétrie (Grappe, GEPEA (groupe FLAVEUR) que sous l'angle de la santé digestive (U913).
Un second groupe d'Unités de recherche s'occupe de l'impact de l'alimentation sur la santé
(modulation du risque d'induction d'un syndrome métabolique chez l'enfant (UMR1280), suivi de la
santé digestive (U913) ou de la santé globale sous l'angle du stress oxydant (SOPAM)). L'échelle de
temps va de la conception jusqu'à la fin de vie. Il convient d'en rapprocher les études sur le lien entre
alimentation (environnement) et santé et les approches bénéfices-risques (LABERCA , UMR-1280).
Sous l'axe 5, l'impact des nouveaux contaminants dans la législation (LABERCA), la prévention des
allergies (BIA et UMR1280) seront pris en compte.
21
3. Objectifs et priorités scientifiques
L'objectif majeur est d'initier une dynamique d'échanges entre les laboratoires participants. La prise
en compte de toutes les dimensions de la notion de nutrition sera notre priorité incluant les aspects
santé. Nous avons quatre priorités scientifiques.
1. Optimisation des qualités nutritionnelles et organoleptiques des aliments (insectes, aliment bio,
etc), lien avec le territoire et appropriation par les consommateurs. Plus particulièrement, l’évolution
des propriétés organoleptiques des matrices alimentaires. Une collaboration étroite est visée avec
l’axe 2 sur la construction des aliments et leur fonctionnalités organoleptiques et avec l’axe 4 sur la
déconstruction. En particulier, le nouveau sourcing protéine est à même d’induire des flaveurs
nouvelles éventuellement gênantes pour le consommateur. L’identification de ces composés en lien
avec les matières premières et les opérations unitaires de préparation des ingrédients est un sujet
scientifique et technologique. Les procédés de structuration physique des matrices est à même
d’apporter des solutions pour moduler la perception sensorielle en particulier la perception du sucré
et du salé, points forts du GEPEA-ONIRIS. L’utilisation de masticateur in vitro offre une approche
innovante. Les collaborations avec BIA sur la structure des produits et avec GRAPPE sur le sensoriel
seront aussi en lien avec l’axe 6.
2. Caractérisation des impacts sur la santé des aliments nouveaux issus des autres axes du projet
- bénéfices et risques pour la santé des nouveaux aliments (allergénicité)
- étude des dangers générant des effets délétères chez les populations cibles. Impacts des
contaminants sur la santé. Etude du lien de causalité entre exposition alimentaire aux dangers
chimiques et cancer/reprotoxicité.
3. Approche Bénéfices – Risques dans la phase de gestion et de communication sur les risques (prise
en compte des considérations non-sanitaires).
4. Prévention au cours de la vie des pathologies d’origine alimentaire (à souligner : syndrome
métabolique, obésité, allergies, maladies inflammatoires digestives, etc) : quels comportements
à risque pour quelles attentes en lien avec les sciences sociales (Populations vulnérables,
catégories à risque : femme enceinte, enfant prématuré, petite enfance, personnes allergiques,
vieillesse).
4. Ambition et mise en œuvre
Notre première ambition est de constituer un forum sur l’acceptabilité des innovations alimentaires
et leur insertion dans les cultures alimentaires (pour modifier les habitudes de consommation
(contraintes diététiques, nouveaux emballages, nouveaux procédés…)). Par exemple en organisant un
séminaire entre notre axe avec les autres axes, le 4 (Déconstruction des matrices in vitro), le 2
(Transformation durable), le 3 (Sécurité sanitaire des chaînes de production et de transformation).
Il est nécessaire de créer des méthodes pluridisciplinaires évitant la juxtaposition. A cette fin, nous
avons défini une règle pour encourager la démarche de relier sciences sociales et sciences exactes. La
règle valable pour l'ensemble des participants à cet axe 5 est: « Le projet doit contenir une composante
en sciences sociales (faisabilité juridique du projet, attentes des consommateurs), une composante
sciences exactes (méthodes de production, d'analyses etc …) - Majeure/Mineure ».
Quatre propositions ont été faites pour initier la réflexion et illustrer cette feuille de route.
- Exemple (1) : Mise en place de stratégies de communication persuasives envers les publics à risque,
cibles et facteurs d’acceptation des modifications de comportement alimentaire dans le but de
22
prévenir des pathologies (cas particulier de l’alimentation de la femme enceinte ; plusieurs Unités
peuvent contribuer à ce thème).
- Exemple (2): Suivi de la libération des molécules à l’origine de l’acceptabilité organoleptique d’un
aliment innovant. Influence de la déstructuration de l’aliment et des conditions physiologiques
masticatoires sur la libération des molécules d’interet (nutritionnelle et sensorielle) (possibilité de
s’inserer dans une problématique population spécifique : vieillissement ou autre ; proposition de
GEPEA-FLAVEUR)
- Exemple (3) : Etudier l'authenticité perçue par la mère de son acte (allaitement) et de son rôle malgré
la prise de "substances" ?" Cette thématique proche du LARGECIA pourrait permettre de rapprocher
les unités qui supplémentent l'enfant en période périnatale pour prévenir un risque de syndrome
métabolique (UMR1280). Création de proximité (culturelle, idéationnelle, identitaire,
culturelle, processuelle,…) entre les nouvelles pratiques alimentaires ou les nouveaux aliments
optimisés sur des plans nutritionnels, organoleptiques… (issues des propositions des sciences cliniques
par exemple) et les consommateurs cibles (LARGECIA).
- Exemple (4): Dans la logique d'une proposition de projet européen auquel l'UMR1280 est associée,
sur les bonnes pratiques alimentaires de la femme obèse enceinte, un volet sociétal pourrait être
ajouté sous la forme d'un questionnement : l'acceptabilité sociale de mettre des femmes enceintes au
régime ou de préconiser une activité physique (élargissement possibles aux enjeux juridiques de la
prévention de l’obésité : de la confrontation des libertés individuelles aux enjeux de santé publique
(DCS).
Ce type de proposition ouverte permettra de recenser au niveau régional les cohortes existantes ayant
des mesures utilisables en sciences sociales (questionnaire par exemple) et en sciences exactes
(dosage moléculaire) qui puissent fonder un travail de thèse ou de posdoc ou susciter la création de
cohortes.
Nos méthodes pluridisciplinaires pourront être disséminées dans les Masters existant (Sanh, Id4Food,
BBRT, MANIMAL, Droit du Marché Parcours Agro-alimentaire) et aller vers la création d'un module de
Master.
Outre formuler des recommandations d'options de gestion auprès des autorités compétentes, une de
nos ambitions serait de porter une action jusqu'au niveau européen (H2020). Par exemple, pour
démontrer un lien de causalité entre exposition alimentaire aux dangers chimiques et
cancer/reprotoxicité.
23
Feuille de route – axe 6
Outils, technologies, modélisation, intégration de connaissances
Responsables : H. Gallart-Ayala (LABERCA) & P. Giraudeau (CEISAM)
1. Contexte
La conception durable de l’aliment de qualité de demain telle que menée dans les axes 1 à 5 du RFI
Cap Aliment - Food for Tomorrow nécessite le développement d’outils spécifiques mais également de
méthodologies transverses afin non seulement de générer les données scientifiques mais surtout de
les exploiter et de capitaliser les connaissances produites pour assurer le positionnement du
consortium dans sa globalité à un niveau de reconnaissance international.
En particulier, des stratégies analytiques permettant de renforcer de manière significative la
caractérisation des matrices alimentaires, des process associés et de leurs conséquences sur la qualité
de l’aliment sont indispensables ; elles apporteront une dimension supplémentaire dont l’intérêt se
situe à la fois sur le plan descriptif (analyse de la structure des aliments, de leur qualité
(organoleptique, nutritionnelle, sanitaire), suivi de process, identification de marqueurs cibles,
signatures biologiques, authentification de l’origine des produits…) et sur le plan explicatif
(compréhension des processus physico-chimiques et biologiques sous-jacents et in fine une
exploitation facilitée des observations).
De surcroit, afin de proposer une vision systémique de l’ensemble des processus concernés, il sera
nécessaire de développer des approches de modélisation mathématique depuis la sociologie du
consommateur aux systèmes et outils de production en élevage, en passant par les opérations
unitaires, le transfert des contaminants, l’exposition in fine du consommateur, le lien
exposition/santé…
Le développement de nouveaux outils en lien permanent avec leurs applications est donc
indispensable afin d’apporter une réponse aux questionnements analytiques pouvant intervenir dans
les différents axes ou à leur interface. Ces développements forment un domaine de recherche à part
entière nécessitant une compréhension approfondie des phénomènes physiques et chimiques
associés, mais également des technologies d’intérêt. Leur succès nécessite la mobilisation de moyens
humains et matériels importants.
2. Acteurs et implication
Les acteurs de cet axe de recherche possèdent des compétences différenciantes qui font d’eux des
spécialistes reconnus au niveau international dans leurs disciplines respectives. A titre d’exemple, le
laboratoire BIA est largement reconnu – à travers sa plate-forme BIBS (labellisée IBISA) pour sa
capacité d’analyse multi-échelle des structures des aliments par différentes méthodes analytiques, le
LABERCA possède une très forte expertise dans le domaine de la spectrométrie de masse au service
d’une démarche globale et intégrée d’appréciation de l’exposition des consommateurs aux risques
chimiques, et le laboratoire CEISAM est leader mondial dans le domaine de la RMN quantitative
(notamment en RMN ultrarapide) appliquée à l’analyse isotopique. Le GEPEA est équipé d’un
tomographe rayons X et a développé de nombreux outils (brevetés) de compréhension des stimuli
sensoriels, et l’UMR-INRA Secalim est reconnue au niveau international pour ses compétences en
analyse et modélisation des risques microbiens.
A ces compétences sont associés l’accès à des plateformes régionales de stockage d’archivage et de
calcul, ainsi que l’implication dans les principaux réseaux spécialisés (du niveau régional à
l’international).
Le tableau ci-dessous résume les principaux acteurs et leur implication. Il ne s’agit pas d’ETP mais de
personnels mobilisables sur les thématiques concernées.
24
Laboratoire
BIA
BIOEPAR
BRM
CEISAM
GEPEA
LABERCA
Permanents
(ETP)
13
3
1
4
4
11
LARGECIA SECALIM
1
2
3. Objectifs et priorités scientifiques
Les thèmes prioritaires ont été définis en concertation entre les différents acteurs impliqués dans le
développement d’outils, et en adéquation avec les besoins des autres axes. Les principales priorités
sont :


Le développement d’approches globales de chimie, biochimie analytique et biologie adaptées au
système alimentaire. Au cœur de ces approches se trouvent les techniques « omiques »
(métabolomique, isotopomique, lipidomique, méta-génomique…) qui nécessitent l’acquisition et
l’intégration haut-débit de données multi-blocks obtenues par des techniques analytiques
complémentaires (RMN et Spectrométrie de Masse, techniques de séquençage des gênes…). Il
s’agit tout d’abord de rendre ces techniques plus efficaces (en termes de rapidité, sensibilité et
précision) afin d’améliorer leur applicabilité pour l’étude haut débit des systèmes d’intérêt
agroalimentaires. D’autre part, il est nécessaire de renforcer leur complémentarité, car les
informations générées par le croisement des données obtenues par différentes techniques est
souvent plus informatif que la somme des données obtenues séparément.
Le développement d’approches multi-échelles de caractérisation de la structure des matrices par
la mise en place de plateformes méthodologiques de pointe (microscopies, RMN, spectrométrie de
masse, phéno/chemo-typage, structure 3D tomographie, lipidoréactomique). Ces approches
permettront d’étendre les connaissances des structure moléculaires lipidiques précurseurs
impliquées dans l’alimentation et la digestion, ou encore de mieux comprendre les procédés de
structuration des matrices et la déconstruction de ces matrices lors de la mastication. L’évolution
de ces plateformes vers la mise en place d’une stratégie de caractérisation multi-échelles des
structures et des dynamiques à partir d’un même objet et par le déploiement d’intégration de
données hétérogènes par bioinformatique est particulièrement recherché.

Le développement d’outils de caractérisation sensorielle afin de mieux caractériser les arômes et
composés volatils libérés par les produits alimentaires. Ces outils reposeront à la fois sur l’utilisation
de techniques de pointe complémentaires (chromatographie, spectrométrie de masse…) et sur
l’élaboration d’organes artificiels. Ils permettront de contribuer conjointement à l’analyse
sensorielle des aliments et à l’évaluation des propriétés aromatiques et organoleptiques des
aliments qui sont à la base des caractères qualitatifs des aliments.

Le développement d’approches multi-échelles et multi-physiques de modélisation des procédés
de mise en forme des matrices, afin de contribuer à une stratégie de « reverse ingénierie »
permettant l’optimisation des procédés en regard des objectifs de structure, de propriétés
nutritionnelles et également de critères énergétiques. La mise en œuvre des ces moyens permet
également la modélisation de la déconstruction des matrices voire de leur digestion.

Le développement de stratégies analytiques pour la mise en évidence de contaminants chimiques
historiques, contemporains (migrants, néoformés), ou émergents. L’innovation dans la production
de « l’aliment de demain » doit absolument être accompagnée du développement d’outils de suivi
de l’émergence de dangers chimiques liés aux nouveaux sourcings ou aux procédés innovants de
transformation et de conservation. Il s’agira donc de développer des outils originaux, sur la base de
la spectrométrie de masse ou de la RMN, d’investigation haut débit et à spectre large permettant
de caractériser ces nouveaux dangers chimiques, selon des stratégies ciblées ou non ciblées.
25

Le déploiement d’un système d’information et de gestion des données. Le traitement des
nombreuses données générées au cours du projet Cap Aliment - Food for Tomorrow nécessitera
une importante puissance de calcul ainsi que le développement d’un serveur de stockage et
d’archivage des données. Ces données devront être partagées par l’ensemble des partenaires du
projet Cap Aliment - Food for Tomorrow, et mises à la disposition de la communauté scientifique
internationale.

La modélisation et l’intégration des connaissances engendrées par l’ensemble des partenaires,
par le biais d’approches systémiques allant de la production à la consommation. Les impacts de la
contamination initiale des matières premières, des opérations unitaires (traitement thermique,
hautes pressions…), des éventuelles re-contaminations et enfin de la croissance des
microorganismes, sur l’exposition du consommateur et in fine le risque qu’il encourt, seront
également étudiés via le développement d’outils originaux de modélisation : analyse de sensibilité,
simulation de Monte Carlo à 2 dimensions, notamment. Des besoins humains dédiés à la
capitalisation de ces connaissances seront indispensables.
4. Ambitions et mise en œuvre
Afin d’atteindre les objectifs décrits ci-dessus, les efforts devront se concentrer sur :

la structuration et la coordination des équipes. Cela nécessitera de renforcer la synergie entre
les différents partenaires, qui sont tous des spécialistes reconnus de leur discipline mais
gagneraient à renforcer leurs interactions mutuelles. Ce renforcement reposera notamment sur
les actions suivantes :
- structuration sous forme de plateformes multi-sites impliquant plusieurs partenaires et
des techniques complémentaires, en isotopomique, métabolomique, lipidomique… La
visibilité de ces structures permettra de déposer des demandes conjointes d’investissements
pour l’acquisition d’équipements mutualisables ;
- thèses co-encadrées entre deux partenaires, permettant de renforcer la complémentarité
entre plusieurs techniques analytiques.

le renforcement du leadership international des équipes, reposant notamment sur :
- l’acquisition de technologies de pointe (en RMN, spectrométrie de masse, tomographie,
microscopies…) qui permettront des développements technologiques innovants,
- le recrutement de post-doctorants de haut niveau sur des développements ciblés,
permettant la levée de verrous méthodologiques.

le renforcement de la visibilité internationale des partenaires, via les actions suivantes :
- accueil et échange d’étudiants et chercheurs étrangers,
- portage de projets de stratégie internationale (ex : projet PLAISIR porté par CEISAM et
LABERCA)
- augmentation du taux de réponse aux appels à projets internationaux (dont européens)
- organisation de congrès et workshops internationaux
- obtention d’une labellisation européenne pour les plateformes analytiques
Ces efforts seront intimement liés à ceux réalisés dans le domaine de la formation (proposition d’un
master international pour former et alimenter les structures de recherche associées) et de la
valorisation (brevets, publications, congrès internationaux).
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