Botanique et importance de la vigne

Historiquement, les hommes ont toujours puisé dans la nature de quoi se nourrir, se vêtir et se soigner. Sur terre, quatre personnes sur cinq se servent des plantes pour conjurer leurs maux ; quatre femmes sur cinq, en particulier dans les pays émergents, ne disposent d’aucun autre type de remède pour leurs enfants. En Afrique, en Asie et en Amérique latine, nombreux sont les pays qui font appel à la médecine traditionnelle pour répondre à certains de leurs besoins au niveau des soins de santé primaire. En Afrique, jusqu’à 80% de la population a recours à la médecine traditionnelle pour se soigner.

De nombreuses études ont indiqué que les personnes consommant une alimentation riche en fruits et légumes présentent moins de maladies liées au vieillissement comme la maladie d’Alzheimer (Joseph et al., 2009).

Aujourd’hui, la santé occupe comme jamais auparavant un rang important. Dans un monde où les effets préjudiciables de la préparation industrielle des aliments, de l’emploi excessif des conservateurs et des additifs alimentaires sont de plus en plus manifestes, les fruits et les légumes apparaissent désormais comme les symboles d’un mode de vie plus naturel et plus sain. Leurs multiples atouts santé sont liés à leur faible teneur calorique, à leur richesse en fibres, minéraux, vitamines et autres micronutriments. Les fruits et légumes sont aussi une source importante d’antioxydants tels que les composés phénoliques. Les composés phénoliques sont impliqués lorsque la plante est soumise à des blessures mécaniques et en réponse aux attaques de pathogènes. La capacité d’une espèce végétale à résister à l’attaque des insectes et des micro-organismes est souvent corrélée avec la teneur en composés phénoliques. Des phénols simples sont synthétisés et l’activité péroxydasique, caractéristique des tissus en voie de lignification, est stimulée. Ces réactions aboutissent à la formation, au niveau de la blessure, d’un tissu cicatriciel résistant aux infections dans le but de limiter la progression des pathogènes (Bahorun, 1997). Les végétaux constituent des sources très importantes d’antioxydants dont l’efficacité est reconnue aussi bien pour la santé humaine que dans l’industrie agroalimentaire. Parmi ces végétaux, le raisin possède une spécificité par les composés phénoliques antioxydants qu’il renferme, comme les flavonols (quercétine), les stilbènes (resvératrol), les anthocyanes (cyanidine et autres) ou encore les tanins (catéchine). Sa composition phénolique a été étudiée par plusieurs auteurs, même s’il reste encore de nombreuses inconnues (Yi et al., 1997 ; Revilla et Ryan, 2000 ; Giovanelli et Brenna, 2007 ; Bail et al., 2008 ; Spranger et al., 2008). Ce fruit a fait l’objet de nombreuses études à travers le monde montrant sa richesse en produits antioxydants (Davalos et al., 2005 ; Esna-Ashari et al., 2008 ; Breksa et al., 2010 ; Mulero et al., 2010). Ces composés, par leurs propriétés antioxydantes conséquentes, pourraient diminuer les risques de thromboses et d’athérosclérose (Freedman et al., 2001) .

De l’aspirine au taxol, l’industrie pharmaceutique s’appuie largement sur la diversité et les propriétés biologiques des métabolites secondaires végétaux pour le développement de nouveaux médicaments. Les baies de Vitis vinifera sont utilisées depuis les temps anciens pour plusieurs fins, notamment le traitement du cancer des poumons et du foie, la dysenterie, les reins et la vessie ; et aujourd’hui ils sont d’un intérêt nutritionnel en consommation fraiche ou sèche ou sous forme d’extraits. Ainsi, les extraits des pellicules et pépins sont utilisés dans l’industrie pharmaceutique pour leur propriété bénéfique sur la santé en raison des composés phénoliques et particulièrement leur teneur intéressante en resvératrol (Bail et al., 2008).

Il n’existe pas à ce jour de données d’ensemble sur la composition en antioxydants des raisins algériens. Composition extrêmement complexe puisque plusieurs composés ont été identifiés à ce jour. Parmi les composés les plus importants de la baie on trouve : les sucres, les acides organiques, les composés aromatiques et les composés phénoliques. Parmi ceux-ci on peut distinguer les anthocyanes, pigments responsables de la couleur rouge des baies qui sont localisés dans la pellicule des cépages à baies noires. Il y a aussi, les tanins qui sont essentiellement localisés dans la pellicule et les pépins. Leurs compositions dans les différentes variétés algériennes ne sont actuellement pas connues et dont la teneur dépend d’une multitude de facteurs notamment le climat, le type et les propriétés physico chimiques du sol.

Dans ce contexte, les vignobles de la région d’El-Tarf colonisent des terrains qui ont des caractéristiques différentes. D’une part les conditions climatiques auxquelles ils sont soumis à des influences méditerranéennes, d’autre part ils sont implantés sur des sols de texture et caractéristiques diverses. En plus, cette région présente une collection de cépages offrant aux vignerons la possibilité de faire des raisins typés et originaux. L’étude de l’incidence du sol sur la composition en antioxydants de la vigne et la qualité des raisins a été étudiée par de nombreux auteurs. Cependant, il n’y a pas eu de travaux réalisés sur les cépages régionaux du vignoble d’El-Tarf.

Botanique et importance de la vigne

La botanique classe les vignes dans la famille des vitacées. Toutes les vignes cultivées, ou sauvages, appartiennent au genre Vitis. Le raisin est le fruit de la vigne cultivée (Vitis vinifera) originaire d’Europe, au sein de laquelle il existe différents cépages. Un cépage est une variété de vigne qui produit soit du raisin de table (Italia, Chasselas…) soit du raisin de cuve (Merlot, Chardonnay…). L’identification des cépages est basée sur l’observation des caractères morphologiques comme la couleur des baies et la forme des feuilles. Cette étude s’appelle l’ampélologie (Renouf, 2006). C’est le deuxième fruit le plus cultivé au monde. En effet, selon un rapport de l’Organisation des Nations Unies pour l’Alimentation et l’Agriculture (FAO) concernant le marché mondial du fruit, le raisin représente 14,6 % de la production mondiale de fruits juste après l’orange. Selon le rapport de mois de juin 2012 du département de l’agriculture des USA (USDA), la production mondiale de raisin de table est en croissance, ainsi l’année 2011/2012 est supérieure d’environ un demi million de tonnes par rapport à la campagne précédente, pour atteindre 16,5 millions de tonnes. La Chine est le principal marché responsable de cette croissance (du site: www.gifruit.com). Le raisin se présente sous forme de grappes composées de nombreux grains, qui sont sur le plan botanique des baies, de petite taille et de couleur claire, le raisin blanc (vert jaune, ou jaune doré), ou plus foncée : le raisin rouge (rosé, noir-violet). Il sert à la fabrication du vin à partir de son jus fermenté (on parle dans ce cas de raisin de cuve), comme il peut se consommer comme fruit, soit frais, le raisin de table (Chasselas, Lavallée, Muscat de hambourg, Cardinal, Italia…), soit sec, utilisé surtout en pâtisserie ou en cuisine. Il est également consommé sous forme de jus de raisin.

Il existe de très nombreuses variétés de vigne (appelées cépages): plus de 5 000 cépages sont ainsi répertoriés. Cependant, aujourd’hui, seuls environ 250 d’entre eux sont cultivés, avec des surfaces importantes, à des fins viticoles. Chaque cépage se distingue par les feuilles, les baies, les formes et les couleurs de grappes différentes (Chira et al., 2008). Malgré sa grande importance économique dans le contexte mondial, la vigne n’est pas un modèle d’étude privilégié, et est finalement assez peu étudiée en regard de son importance économique. La vigne ne mobilise pas des moyens de recherche importants permettant d’aboutir rapidement à des avancées fondamentales dans la connaissance du végétal.

De nombreuses études restent à mener pour mieux comprendre les aspects fondamentaux de cette plante, sur sa physiologie et les interactions avec le milieu trophique et atrophique. Ces études permettraient de dégager les voies qui pourraient être utilisées pour améliorer les performances agronomiques de cette culture dans le cadre d’une viticulture raisonnée.

Vignoble de l’Algérie

Symbole, comme l’olivier, du paysage et de la civilisation méditerranéenne, la vigne est partie à la conquête du monde, elle est implantée partout où elle trouvait le climat physique et humain propice à son développement. Comme dans tous les vieux pays de civilisation méditerranéenne, la répartition actuelle et les caractéristiques essentielles des vignobles de l’Algérie résultent d’une longue histoire. Dans une région au passé riche et aussi troublé que celui de l’Algérie, toute étude viticole doit s’appuyer sur une reconstitution aussi précise que possible de l’évolution historique et aux différents bouleversements qu’a connu le pays. L’Algérie offre par ses caractéristiques pédoclimatiques (nature du sol et ensoleillement) les conditions optimales pour la production de raisin. Les régions de production de raisins sont surtout situées au Nord du pays. On citera parmi ces régions : Arzew, Mostaganem, Mascara, Sidi-Belabes et Tlemcen à l’ouest, Boufarik, Médéa, Blida, Chéraga et Tipaza pour le centre. Selon les estimations de la FAO, le vignoble algérien s’étend sur une superficie de 69220 ha pour une production de 650000 tonnes (FAOSTAT data, 2010, 2011; http://faostat.fao.org).

Table des matières

INTRODUCTION GENERALE
CHAPITRE I. REVUE BIBLIOGRAPHIQUE
1. Botanique et importance de la vigne
2. Vignoble de l’Algérie
3. Conduite et phénologie de la vigne
3.1 Cycle de développement de la vigne
3.2 Développement et maturation des baies de raisin
3.3 Composition des baies de raisin
4. Notion du stress oxydatif
4.1 Définition
4.2 Principaux radicaux libres oxygénés
4.3 Source des espèces réactives de l’oxygène
4.4 Rôles des radicaux libres oxygénés dans la physiologie
4.5 Dégâts cellulaires
4.5.1 Péroxydation lipidique
4.5.2 Oxydation des protéines
4.5.3 Dommage de l’ADN
5. Antioxydants des raisins
5.1 L’acide ascorbique
5.1.1 Propriétés antioxydantes
a) Neutralisation des radicaux libres
b) Régénération des tocophérols
5.2 Les caroténoïdes
5.2.1 Structure
a) Les carotènes
b) Les xanthophylles
5.2.2 Propriétés antioxydantes
a) Piégeage de l’oxygène singulet
b) Piégeage des radicaux libres
5.3 Les composés phénoliques
5.3.1 Généralités biochimiques
5.3.2 Propriétés antioxydantes
5.3.3 Rôles et intérêts des composés phénoliques
a) Chez les végétaux
b) Chez les humains
c) Pour l’industrie
d) Dans la régénération des sols pollués
5.3.4 Principaux composés phénoliques du raisin
a) Les composés non-flavonoïdes
b) Les composés flavonoïdes
6. Influence de l’environnement sur la synthèse des composés phénoliques
6.1 Le climat
a) Lumière
b) Température
6.2 Le sol
a) Alimentation hydrique de la vigne
b) Nutrition azotée de la vigne
CHAPITRE II. MATERIEL & METHODES
1. Origine des échantillons étudiés
2. Parcelles échantillonnées
3. Analyse physico-chimique des échantillons de sol
4. Caractéristiques climatiques de l’année de récolte des échantillons
5. Récolte des baies de raisins
6. Analyses physico-chimiques des jus de raisins
7. Dosage des antioxydants sur les baies entières (raisins frais)
7.1 L’acide ascorbique
7.2 Les caroténoïdes
7.3 Les polyphénols
7.3.1 Extraction des composés phénoliques
7.3.2 Simplification et validation de la méthode d’extraction des polyphénols
a) Comparaison des quatre solvants
b) Optimisation du temps d’extraction
c) Optimisation de la température d’extraction
d) Optimisation du nombre d’extraction successive
e) Conclusion
7.3. 3 Dosage des composés phénoliques des raisins frais
a) Dosage des PPT par le réactif de Folin-Ciocalteu
b) Dosage des FT
c) Détermination de l’activité antioxydante (PR)
8. Analyse des composés phénoliques des pépins et pellicules
8.1 Extraction à partir des pellicules
8.2 Extraction à partir des pépins
8.3 Dosage des anthocyanes totales
8.4 Dosage des tanins totaux
8.5 Caractérisation de la composition phénolique des extraits bruts
8.5.1 Anthocyanes et flavonols par HPLC
8.5.2 Caractérisation des polymères de flavan-3-ols (tanins)
a) Fractionnement des tanins
b) Thiolyse et dosage par HPLC
9. Analyse statistiques des données
CHAPITRE III. RESULTATS & DISCUSSION
1. Etude des composantes agro-pédologiques des différents sites
1.1 Interprétation du pH et de la conductivité élèctrique (CE) du sol
1.2 Interprétation de la densité réelle, apparente et de porosité
1.3 Interprétation de la matière organique et du rapport C/N
1.4 Interprétation du calcaire total et actif
1.5 Interprétation de l’analyse granulométrique
2. Propriétés physico-chimiques des jus des raisins analysés
2.1 pH et acidité
2.2 Degré Brix et densité
3. Antioxydants des raisins frais
3.1 Acide ascorbique
3.2 Caroténoïdes totaux
3.3 Composés phénoliques
3.3.1 Polyphénols totaux (PPT)
3.3.2 Flavonoïdes totaux (FT)
3.3.3 Activité antioxydante (PR)
4. Antioxydants des pellicules et pépins
4.1 Anthocyanes
4.2 Flavonols
4.3 Tanins
5. Analyse en composantes principales et son interprétation
5.1 Analyse en composantes principales des résultats d’analyse du sol
5.1.1 Matrice de corrélation
5.1.2 Choix de composantes principales
5.1.3 Définition des composantes principales
5.1.4 Représentation graphique de l’ACP
5.2 Analyse en composantes principales des anthocyanes de pellicule
5.2.1 Matrice de corrélation
5.2.2 Choix de composantes principales
5.2.3 Définition de composantes principales
5.2.4 Représentation graphique de l’ACP
5.3 Analyse en composantes principales des résultats d’analyse HPLC des flavonols et tanins des pellicules et des pépins
5.3.1 Matrice de corrélation
5.3.2 Choix de composantes principales
5.3.3 Définition de composantes principales
5.3.4 Représentation graphique de l’ACP
Conclusions

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