Santé

Optimiser les ressources de l'agriculture et de l'élevage

Dossier - Alimentation, nutrition et santé
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L'amélioration de l'alimentation humaine passe par une meilleure valorisation des produits agricoles. Face au défi permanent de la sécurité alimentaire, et la qualité nutritionnelle, il faut connaître les matières premières alimentaires.

  
DossiersAlimentation, nutrition et santé
 

1°) La génomique au service des plantes

Les progrès spectaculaires de la biologie moléculaire, de la bio-informatique et de diverses technologies comme le séquençage à haut débit ou l'analyse d'images ont ouvert un nouveau champ d'investigation du vivant : la génomique permet de dresser le catalogue des gènes d'un organisme, de comprendre leur régulation, leurs fonctions et leurs interactions.

Dans ce cadre, l'Unité Mixte de Recherche (UMR) Polymorphismes d'intérêt agronomique développe actuellement la génomique du riz et des blés pour les monocotylédones mais également des ligneux à fruits et des populations forestières. L'utilisation de certains des outils développés a conduit à s'intéresser à la détection ou à l'authentification de divers produits (OGM, blé dur/blé tendre, châtaigne).

Le programme Biotechnologies et ressources génétiques végétales (programme Biotrop, Cirad) utilise également les plus récentes technologies pour valoriser la diversité génétique des plantes et renforcer ainsi le dispositif d'amélioration variétale. Le programme développe de nouvelles méthodes assurant une gestion optimale des ressources génétiques, facilite la création et l'identification de génotypes performants (qualité technologique) et participe à la diffusion rapide des variétés sélectionnées. Les recherches sont notamment axées sur les monocotylédones (céréales) et les ligneux à fruits.

La SPIR aux champs

La spectrométrie proche infrarouge (SPIR) est une méthode d'analyse rapide et non destructive qui fournit des informations sur la composition des produits ou sur leurs propriétés structurales macroscopiques (texture, granulométrie,...). Elle est largement appliquée en agroalimentaire, soit en laboratoire de routine où elle permet de contrôler les matières premières et les produits finis, soit en ligne, par exemple pour mesurer la teneur en eau de produits secs.

Le GLOVE : un capteur portable intégrant un spectromètre proche infrarouge miniature pour la mesure de la teneur en sucre des fruits au champ © Michel Crochon - Cemagref

Cependant, malgré les formidables possibilités d'analyse qu'elle offre, sa diffusion en production agricole et alimentaire est encore relativement faible. Ce déficit vient du fait qu'il est difficile d'étalonner de manière correcte et durable un capteur SPIR.

En agriculture, c'est aussi le coût des équipements qui a limité les développements. L'UMR ITAP (Information et technologies pour les agro-procédés) (Cemagref/Agro.M/Cirad) s'attache, depuis plusieurs années, à étudier cette technique d'analyse sous un angle double : d'une part, mettre au point des outils peu coûteux compatibles avec les spécifications de l'agriculture, d'autre part développer des méthodes mathématiques pour obtenir des étalonnages robustes (insensibles aux perturbations). Au travers de plusieurs projets européens, l'UMR a principalement travaillé sur le tri des fruits et légumes par SPIR. Aujourd'hui, les recherches investissent le champ (mesure de l'état physiologique et de la qualité des produits) grâce à des capteurs piétons (portables), embarqués (sur machine) et bientôt aéroportés (sur drônes).

2°) Les produits animaux, un enjeu dans les pays du Sud

Dans la plupart des pays du Sud, la forte croissance démographique, l'urbanisation massive, l'accroissement des revenus et la modification des habitudes alimentaires, ont entraîné une demande de plus en plus forte en produits d'origine animale, notamment en aliments à grande valeur nutritionnelle issus des élevages. L'intensification des productions ainsi que la profonde modification des circuits de commercialisation sont alors incontournables.

La qualité nutritionnelle et hygiénique est indispensable à cette intensification et doit aboutir à une meilleure productivité des élevages. Les aliments issus de ces élevages peuvent être responsables de la transmission des zoonoses et de la diffusion de maladies animales et représentent des enjeux considérables de santé publique au Sud comme au Nord. Outre le prix, la qualité au sens large demeure un élément essentiel dans le choix du produit par le consommateur. C'est dans ce contexte que l'Unité Propre de Recherche (UPR) Performances des élevages et des filières et qualité des produits animaux mène des recherches sur les thèmes suivants :

• analyse et modélisation des performances animales et de la productivité zoo-économique des troupeaux ;
• analyse des déterminants de la compétitivité économique marchande et non-marchande des filières de productions animales ;
• connaissance, évaluation et gestion des risques sanitaires propres aux denrées d'origine animale par l'étude des pratiques du producteur au consommateur tout au long de la filière ;
• analyse et prévision de la qualité nutritionnelle et sanitaire des aliments des animaux ;
• impact de la qualité à la production sur la productivité des troupeaux, sur les procédés de transformation des produits animaux et sur l'efficacité des filières.

En plus de la production d'animaux terrestres, celle de ressources aquatiques vivantes est également en constante augmentation au niveau mondial. La demande en protéines de poissons est très élevée en Afrique et en Asie et l'aquaculture tropicale devra y répondre. L'UPR Aquaculture et valorisation des ressources aquatiques a développé deux axes de recherche: Biologie et génomique des espèces aquacoles ; Amélioration et durabilité des filières et des systèmes d'élevage aquacole.

3°) Le secteur agroalimentaire dans les pays du Sud

Le secteur agroalimentaire est en croissance depuis plusieurs années dans les pays du sud, avec des niveaux techniques et d'organisation variés selon les pays et le pouvoir d'achat local. Il est confronté à des contraintes fortes pour être à même d'assurer l'approvisionnement des marchés urbains et ruraux en produits sains, loyaux et marchands, ou de répondre aux réglementations et normes de plus en plus contraignantes dans les pays du nord. Pour appréhender le champ de l'agroalimentaire, il faut donc pouvoir comprendre les relations entre système de production et système de consommation et assurer la maîtrise sociale de l'évolution de l'alimentation locale. Il faut amener pour cela le producteur du sud à apporter plus de valeur ajoutée à sa production et permettre aux consommateurs du sud de conserver ou de retrouver des repères dans leur comportement alimentaire. Il faut aussi garantir la sûreté sanitaire des composants de la production alimentaire locale, promouvoir ses caractéristiques (organoleptiques, nutritionnelles, fonctionnelles) et construire autour de sa diversité un argumentaire commercial attractif et séduisant pour les consommateurs des pays du nord.

L'accès aux marchés, la lutte contre la pauvreté et la durabilité des filières constituent également des enjeux globaux dans le domaine. Dans ce contexte, les enjeux scientifiques doivent permettre de construire une alimentation de demain basée sur une agriculture durable et une nutrition préventive en prenant en compte, à partir de l'appréhension des consommateurs, l'ensemble de la chaîne alimentaire (production, déterminants génétiques et modes de culture, transformation, préparation et consommation des aliments).

L'UPR TROPIQUAL (Développement d'aliments tropicaux de qualité par une démarche intégrée) soit le Cirad a pour principales thématiques de recherche : la caractérisation des facteurs de qualité et la maîtrise du processus d'élaboration et de préservation de la qualité physico-chimique, nutritionnelle, organoleptique et fonctionnelle des matières premières ou des produits tout au long de la chaîne, la mise au point des procédés technologiques de stabilisation garantissant une stabilité microbiologique, leur traçabilité et donnant une valeur ajoutée en relation avec la demande du consommateur, l'évaluation et la maîtrise des dangers microbiologiques alimentaires en vue de garantir des produits sains et ce en s'appuyant sur une démarche intégrative prenant en compte la chaîne complète de transformation. Ces recherches mettent en œuvre des disciplines variées dans les domaines des sciences des aliments (physiologie, nutrition, biochimie, chimie), du génie des procédés et du génie industriel, organisées par projet, laboratoire ou équipement pilote et halle de technologies.

L'UPR IMPAQ Cirad (Identification, mesure, production et valorisation d'attributs de qualité : une approche intégrative appliquée aux produits tropicaux à usages agro-industriels et, en particulier, aux produits issus de cultures pérennes) fournit des connaissances, outils et méthodes nécessaires à l'adaptation de l'offre aux exigences qualitatives croissantes, orientés pour que cette évolution qualitative de l'offre bénéficie à tous les acteurs de la filière, dont les producteurs tropicaux, et adaptés aux spécificités de ces produits agro-industriels, notamment ceux issus des cultures pérennes.

4°) Ingénierie des bio-produits, bioprocédés et des équipements

© JP Hébert

Pour les industries alimentaires, les objectifs généraux sont l'optimisation de la conception et de la conduite des procédés, la maîtrise de la qualité des produits, la conception et l'industrialisation de produits nouveaux. Leurs méthodes sont l'approche intégrée des transferts et des aspects bio-physico-chimiques, la modélisation en vue de l'optimisation et de la conduite des opérations, l'utilisation des techniques d'intelligence artificielleLe génie des procédés fait partie intégrante de ce secteur industriel et doit désormais intégrer une multitude de données : environnement, sécurité, image auprès du public, etc. Il concerne l'ensemble des connaissances scientifiques et technologiques nécessaires aux transformations de la matière et de l'énergie en un produit utilisable par le consommateur. L'essence même de cette science de l'ingénieur est la conception, l'optimisation et la mise en œuvre de procédés industriels qui changent l'état, la microstructure ou la composition chimique de la matière par des réactions chimiques, catalytiques ou biochimiques associées à des méthodes de séparation performantes.

5°) Du raisin au vin…

Joël Arpaillange © Agro. M

L'élaboration du vin reste un processus très complexe. Afin de comprendre les éléments qui influent sur la qualité du vin, l'UMR Sciences pour l'œnologie mène des recherches qui s'articulent autour de trois axes principaux. Tout d'abord, l'analyse structurale et la physico-chimie des polyphénols sont étudiées ainsi que les mécanismes réactionnels qui sous-tendent leur impact sur les caractéristiques organoleptiques et la stabilité des produits. Leur effet bénéfique dans la prévention de certaines pathologies dégénératives est également étudié. Le deuxième axe de recherche s'intéresse à la physiologie et à la génomique des « levures industrielles ». En effet, il s'agit de souches de saccharomyces adaptées aux conditions tout à fait particulières et de stress de la fermentation en œnologie : pH très bas, milieu initial très pauvre en nutriments et très concentré en sucres, forte concentration finale en éthanol. Enfin, la génomique fonctionnelle du développement et de la maturation de la baie de raisin constitue le troisième axe. Une attention particulière est portée à la biosynthèse des composés phénoliques, à sa modulation par la contrainte hydrique et l'environnement thermoradiatif de la grappe et aux facteurs de transcription impliqués dans la réponse précoce aux stress abiotiques.

© Agro. M

Les équipements d'intérêt collectif ont été regroupés dans : une plate-forme analytique (plate-forme RIO, dédiée à l'analyse structurale et aux interactions des polyphénols) des plateaux techniques (salle d'analyse sensorielle et d'analyse des composés volatils).