Soutenance mémoire
Effets de la propagation de la châtaigne d’eau
Dans les zones humides d’eau douce eutrophe, les communautés mono spécifiques de macrophytes à feuilles flottantes comme Trapa natans L., sont très courantes et forment des prairies denses (Sculthorpe, 1967; Scheffer et al., 2003). Les pics de la biomasse jusqu’à 10 kg / m 2 par rapport à la masse humide sont généralement atteint en été, lorsque le couvert de macrophytes peut couvrir entièrement la surface de l’eau. En conséquence, la couverture végétale a un impact fort sur l’eau et la chimie des sédiments, ainsi que sur l’élément biotique des écosystèmes aquatiques (Caraco et Cole, 2002). les peuplements denses de macrophytes limitent la pénétration de la lumière dans l’eau et libèrent de l’oxygène directement dans l’atmosphère, provoquant l’appauvrissement en oxygène (Frodge et al., 1990; Cattaneo et al., 1998). Des études montrent que l’hypoxie est plus fréquente dans les lits flottants de Trapa natans, plutôt que dans les prairies submergées de Vallisneria americana Michx. (Caraco et Cole, 2002). Pour les macrophytes des zones humides il est développé un certain nombre de stratégies d’adaptation pour permettre la réduction de la colonisation des environnements (Crawford, 1992; Armstrong et al., 1994). Les aérenchymes est un exemple de tissu lacunaire qui permet le transport de gaz (Armstrong, 1978; Dacey, 1980; Visser et al., 1997). Parallèlement, le transport des produits finis gazeux de la respiration et des procédés de fermentation vers le haut par les lacunes du tissus de pores des eaux dans l’atmosphère est beaucoup plus rapide que celui par simple diffusion moléculaire à travers la colonne d’eau (Whiting et Chanton, 1996). Les zones humides d’eau douce contenant des macrophytes émergents sont également reconnues comme des sources potentielles de CH4 dégagé dans l’atmosphère. Les plantes aquatiques entraînent une diminution des éléments nutritifs dans les écosystèmes aquatiques en raison de l’absorption d’azote et de phosphore nécessaires à la croissance. Ainsi, les macrophytes ont un effet bénéfique sur l’amélioration de la qualité de l’eau, et sur la dynamique des nutriments surtout en été dans les lacs eutrophes (Scheffer, 1998; Van Donk et Van de Bund, 2002; Takamura et al., 2003; Gross et al., 2007). L’état de l’eau claire dans les lacs peu profonds est maintenue grâce à une végétation abondante (Scheffer et al., 1993; Scheffer et Van Nes, 2007). Les phénomènes ci-dessus suggèrent l’existence dans de nombreux lacs d’une relation antagoniste entre la quantité de phytoplancton, et les récoltes de macrophytes (Van Donk et Van de Bund, 2002; Ruggiero et al., 2003; Hilt et Gross, 2008). Les macrophyteset le phytoplancton sont généralement en concurrence pour l’absorption des nutriments et la disponibilité de la lumière. Il est indiqué que, en plus de la concurrence pour les éléments nutritifs, une substance extraite de macrophytes inhibe la croissance du phytoplancton (Hogetsu et al., 1960). Il est montré l’importance des effets allélopathiques sur la croissance du phytoplancton (Gopal et Goel, 1993; Gross, 2003; Gross et al., 2007). Fukushima et al., 2000 suggèrent que la couverture de plantes à feuilles flottantes (Trapa sp., Brasenia schvebri et Fryeri potamogeton) dans un petit étang d’irrigation tend à réduire la concentration de chlorophylle a . Trapa et Nelumbo qui appartiennent aux groupes de plantes à feuilles flottantes et émergentes sont souvent dominants dans les lacs peu profonds eutrophisés naturels et artificiels localisés aux régions tempérées et tropiques (Cook, 1990). Les plantes du genre Trapa L. comme Trapa natans L. sont des espèces envahissantes notables (Hummel et Kiviat, 2004). Dans la partie inférieure du fleuve Hudson (New York, États-Unis), les lits mono spécifiques denses de Trapa natans L. occupant plus de 30% de la zone peu profonde végétaliséeprovoque une hypoxie sévère au cours de la période de croissance (Nieder et al.,2004; Caraco et Cole, 2002; Goodwin et al., 2008). Dans cette rivière, des changements drastiques dans la structure de la communauté biologique et dans les processus de l’écosystème sont attribués à l’invasion par Trapa natans L. (Feldman, 2001; Kornijo’w et al., 2010; Tall et al., 2011).
Valorisation de la châtaigne d’eau dans le domaine Médicale
Traditionnellement, la plante a été exploitée en Inde à des fins médicales. Elle a été utilisée comme astringent, diurétique, aphrodisiaque et tonique. Elle est également utile pour le lumbago, les maux de gorge, les affections bilieuses, la bronchite, la fatigue et l’inflammation. Ses fruits sont employés dans la fabrication des liniments pour guérir les rhumatismes, les plaies et les coups de soleil. Sa tige peut servir sous forme de jus dans les troubles oculaires (Anjaria et Dwivedi, 2002). Les grains secs des fruits sont recommandées contre la menace d’avortement, la dysurie, la polyurie et de l’œdème (Khare, 2007). Les racines ont des activités analgésiques et psycho-pharmaceutique. La peau du fruit présente des activités antibactériennes et antifongiques. Malgré son utilisation en médecine traditionnelle, les études pharmacologiques expérimentales sur cette plante sont relativement rares (Agrahari et al., 2010; Panda et al., 2010; Parekh et Chanda, 2007; Parekh et Chanda, 2008). Les composés 3-hydroxy-6H-dibenzo [b,d] pyran-6-one, 3,8- dihydroxy-6 H-dibenzo[b,d]pyran-6-one et 3,9-dihydroxy-6 H-dibenzo[b,d]-pyran-6- one sont isolés à partir des fruits de Trapa. Ils inhibent la peroxydation lipidique induite par l’interaction de l’hémoglobine et du peroxyde d’hydrogène in vitro (Shirataki et Toda, 2001). Il est montré que l’extrait aqueux du fruit de la croûte de Trapa a une activité antioxydante contre les radicaux libres (Malviya et al., 2010). Il est trouvé que l’extrait contient une grande quantité de polyphénols et présente une immense capacité réductrice. La teneur phénolique totale, les flavonoïdes et les tanins sont estimés à 63,81 mg équivalent d’acide gallique / g de matière sèche, 21,34 mg équivalent de rutine / g de matière sèche et 17,11 mg du tanin total équivalent / g de matière sèche respectivement. Des valeurs de CI50 de modèles antioxydants sont 128,86 µ g / ml pour les radicaux DPPH, 97,65 µ g / ml, 148,32 µ g / ml H 2 O 2 et 123,01 µ g / ml pour le NO respectivement. L’écorce a une activité antimicrobienne (Parekh et Chanda, 2007). L’activité maximale est observée contre les bactéries Gram – . Pseudomonas aeruginosa, Proteus vulgaris et Pseudomonas Pseudomonas sont résistantes. La meilleure activité antibactérienne est montrée pour Pseudomonas putida suivie par Pseudomonas testosteroni et Proteus morganii . Proteus mirabilis est inhibé. Klebsiella pneumoniae a une sensibilité élevée. Les souches résistantes sont Citrobacter fruendii, Enterobacter aerogenes, Escherichia coli, Proteus vulgaris, Pseudomonas aeruginosa et Salmonella typhimurium. Parmi les bactéries Gram +, Micrococcus flavus est sensible tandis que Bacillus subtilis est le plus résistant. L’activité antifongique est plus importante contre les moisissures par rapport aux levures. L’activité maximale est obtenue pour Aspergillus candidus suivie de Mucor hiemalis. Il est trouvé que Aspergillus Niger est la souche fongique la plus résistante. Un nouveau peptide antifongique de plante appelé Tn-AFP1, d’une masse moléculaire relative de 1230 Da est purifié à partir de fruits de Trapa natans (Mandal et al., 2011). Il contient 11 résidus d’acides aminés : LMCTHPLDCSN (Tn-AFP1). Il inhibe la croissance de Candida tropicalis in vitro et perturbe la bio formation de film d’une manière dépendante de la concentration. La Caractérisation de Tn-AFP1 peut contribuer à la conception de nouveaux dérivés de ce peptide pour le développement de composés antimycotiques plus efficaces. Les extraits aqueux du péricarpe du fruit et des graines ont des activités anti-inflammatoires. Le péricarpe a une activité plus puissante que celle de la graine (Patel et al., 2011). Des études ont montré que l’amidon du genre Trapa peut être utilisé comme excipient dans diverses formulations galéniques. (Rao et al., 2011). L’amidon de la châtaigne d’eau peut être utile comme liant potentiel dans l’industrie pharmaceutique (Singh et al., 2011a; Singh et al., 2011b).
Fractionnement des protéines de la châtaigne d’eau
50 g de farine de la châtaigne d’eau Trapa natans L. sont dispersés dans 500 ml de NaCl 0,5M pH = 6. Le mélange est agité à vitesse constante de 300 tours/min pendant deux heures. La centrifugation à 3000 tours/min dure 30 min. Le surnagent est séparé dans un ballon jaugé de 1000 ml. Le culot est mis avec 250 ml de NaCl 0,5M. Le tout est agité pendant 1 h et centrifugé dans les mêmes conditions que précédemment. La phase liquide obtenue est ajoutée à la première. La partie restante est traitée avec la méthode qui se trouve décrite précédemment. Les solutions protéiques son rassemblées pour le dosage du taux des albumines et globulines. Le résidu est dispersé dans 150 ml d’éthanol 70% et soumis à une agitation à 300 tours/min durant 2 h et centrifugation à 3000 tours/min pendant 30 min. Le surnagent est recueilli dans un ballon jaugé de 500 ml. Il est réalisé une deuxième extraction avec l’éthanol 70% pendant une heure. Les surnageant sont mis ensemble pour servir à la détermination de la quantité de prolamine. Ensuite, Le résidu est divisé en deux parties égales. Pour la première partie, un échantillon est séché à 80 ° C pendant 3 heures et sa teneur en eau déterminée par différence de pesée. Deux prises d’essais de 2 g chacune sont employées pour la mise en évidence des glutélines totales. De la deuxième partie, Teneur en protéines (%) A B MN 100 fm une quantité d’échantillon est traitée avec deux volumes d’acide acétique 0,05M. A la suite de l’agitation du mélange à 300 tours/min sur un agitateur magnétique durant 2 h et centrifugation à 3000 tours/min durant 30 min, le surnagent est séparé et mis dans un ballon jaugé de 250 ml. L’opération est refaite de la même manière mais l’agitation du mélange dure 1h. Les surnageants sont placés ensemble pour être utilisés pour la détermination des protéines solubles dans l’acide acétique 0,05M. La fraction restante est séchée puis employée pour le calcul de la teneur en eau par différence de pesée. Deux prises d’essais de 2 g chacune sont utilisés pour la détermination du taux des protéines insolubles dans NaCl 0,5M, C2H5OH 70% et CH3COOH 0,05M. Les taux des différents groupes protéiques sont déterminés par la méthode Kjeldahl (% Nx6,25).
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Table des matières
Introduction
I. Recherche Bibliographique
I.1. Région d’El-Kala et son climat
I.2. Description du lac Oubeïra d’El-Kala
I.3. Présentation de la châtaigne d’eau
I.4. Effets de la propagation de la châtaigne d’eau
I.5. Composition chimique et biochimique de la graine de la châtaigne d’eau
I.6. Valorisation de la châtaigne d’eau
I.6.1. Valorisation de la châtaigne d’eau dans le domaine médicale
I.6.2.Valorisation de la châtaigne d’eau dans le domaine de l’agroalimentaire
I.6.3.Valorisation de la châtaigne d’eau dans le domaine de l’environnement
II. Matériel et Méthodes d’analyses
II.1. Matériel biologique
II.2. Méthodes d’Analyses
II.2.1. Méthodes d’Analyses biochimiques et chimiques
II.2.1.1. Préparation de l’infusé et screening chimique
II.2.1.2. Détermination du taux de protéines totales
II.2.1.3. Fractionnement des protéines de la châtaigne d’eau
II.2.1.4. Détermination des taux d’amidon, d’amylose et d’amylopectine
II.2.1.5. Détermination des taux des sucres totaux et réducteurs
II.2.1.6. Détermination de la quantité de lipides totaux
II.2.1.7. Détermination des taux des Vitamines
II.2.1.7.1. Détermination du taux de la vitamine C
II.2.1.7.2. Détermination du taux de la vitamine E
II.2.1.7.3. Détermination du taux de la vitamine A
II.2.1.8. Détermination de la composition en acides gras de matière grasse par chromatographie en phase gazeuse couplée à la spectrométrie de masse (GC-MS)
II.2.1.9. Détermination du taux de Cendres
II.2.1.10. Détermination des quantités des métaux lourds par absorption atomique
II.2.2. Méthodes d’analyses microbiologiques
II.2.2.1. Préparation de la gélose nutritive
II.2.2.2.Analyse de l’évolution des souches bactériennes E. coli, Staphylococcus aureus et klebsiella sp et de souches fongiques Fusarium sp, Pyrenophora tritici et Septoria nodorum en absence et en présence d’oxytétracycline à différentes concentrations
II.2.3. Analyses statistiques
II.2.3.1. Analyse de la variance à un critère de classification
II.2.3.2. Test de Tukey
III. Résultats et Discussion
III.1. Analyses des compositions biochimique et chimique de la farine de la graine de la châtaigne d’eau Trapa natans L. du lac Oubeïra d’ElKala
III.1.1. Analyse des résultats du screening chimique
III.1.2. Analyse de la composition biochimique de la graine de la châtaigne d’eau
III.1.2.1. Composition en protéines, glucides et lipides
III.1.2.2. Composition en vitamines
III.1.2.3. Composition en acides gras
III.1.2.4. Taux de cendres et composition en éléments minéraux
III.2. Valorisation de la graine de la châtaigne d’eau Trapa natans L. sur la base de la composition biochimique et chimique dans le domaine microbiologique
III.2.1. Stérilité de la gélose nutritive préparée
III.2.2. Analyse de l’évolution de souches bactériennes et fongiques en absence et en présence d’oxytétracycline à différentes concentrations
Conclusion
Références bibliographiques
annexes
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