Matériaux biomimétiques de la paroi cellulaire végétale et modifications enzymatiques

The objective of this thesis is to design and study biomimetic materials of the plant primary wall. The primary wall is mainly composed of cellulose microfibrils, pectins and xyloglucan. Families of enzymes modifying the pectin structure have a role in modulating the mechanical properties of the wall and in regulating its growth. However, the mechanisms involved are difficult to analyze in planta and mimetic materials incorporating the main components of the plant cell wall could provide a better understanding of the mechanisms involved.The first part of the project focuses on the behavior of these materials obtained by casting and rehydrated in order to understand the interactions between polysaccharides and the architecture of the materials. These materials are analogous to gels whose swelling and mechanical properties can be analyzed. The influence of several physicochemical parameters (pH, ionic strength, osmotic pressure) and of the polysaccharide composition on these properties is evaluated. Then, pectin remodeling enzymes (PME, PG) were applied on the materials to evaluate the impact of this substrate on their behavior and the consequences on the material properties. Finally, a more in-depth study of the mechanical properties was carried out to interpret more precisely the relationships between the complex structure of this composite and its visco-elasto-plastic properties. The results obtained within the framework of the ANR Wallmime are compared to the observations made in planta at the University of Picardie (J. Pelloux's group) and by AFM measurement (A. Boudaoud's group).Biosourced and biodegradable composite materials whose properties can be modulated by enzymatic way were thus developed.L’objectif de cette thèse est de concevoir et étudier des matériaux biomimétiques de la paroi primaire végétale. La paroi primaire est principalement composée de microfibrilles de cellulose, de pectines et de xyloglucane. Des familles d’enzymes modifiant la structure des pectines ont un rôle dans la modulation des propriétés mécaniques de la paroi et dans la régulation de sa croissance. Mais les mécanismes impliqués sont difficiles à analyser in planta et des matériaux mimétiques incorporant les principaux composants de la paroi cellulaire végétale pourraient permettre de mieux comprendre les mécanismes en jeu.Une première partie du projet s’intéresse au comportement de ces matériaux obtenus par casting et réhydratés dans le but de comprendre les interactions entre les polysaccharides et l’architecture des matériaux. Ces derniers sont analogues à des gels dont on peut analyser le gonflement et les propriétés mécaniques. L’influence de plusieurs paramètres physico-chimiques (pH, force ionique, pression osmotique) et de la composition en polysaccharide sur ces propriétés est évaluée. Ensuite, des enzymes de remodelages des pectines (PME, PG) ont été appliquées sur les matériaux pour évaluer l’impact de ce substrat sur leur comportement et les conséquences sur les propriétés des matériaux. Enfin, une étude plus approfondie des propriétés mécaniques a été réalisée pour interpréter plus précisément les relations entre la structure complexe de ce composite et ses propriétés visco-élasto-plastique. Les résultats obtenus dans le cadre de l'ANR Wallmime sont comparés aux observations faites in planta à l'Université de Picardie (groupe de J. Pelloux) et par mesure AFM (groupe de A. Boudaoud).Des matériaux composites biosourcés et biodégradables dont les propriétés peuvent être modulées par voie enzymatique ont ainsi été développés