Thèse Valorisation de Déchets Agricoles pour le Développement de Solutions Antibiofilms Biosourcées Destinées à l'Industrie Agroalimentairevalorisation de Déchets Agricoles pour le Développement d H/F - Doctorat.Gouv.Fr

Établissement : Université de Lille École doctorale : Sciences de la Matière du Rayonnement et de l'Environnement Laboratoire de recherche : UMET - Unité Matériaux Et Transformations Direction de la thèse : Guillaume DELAPLACE Début de la thèse : 2026-10-01 Date limite de candidature : 2026-05-28T23:59:59 L'hygiène des surfaces dans les industries agroalimentaires constitue un élément déterminant pour garantir la sécurité sanitaire des aliments. Les biofilms microbiens qui se développent sur les équipements agissent comme des réservoirs persistants de bactéries pathogènes susceptibles de contaminer les produits et d'être à l'origine de toxi-infections alimentaires. Leur forte tolérance aux agents chimiques rend les opérations de nettoyage et de désinfection particulièrement complexes. De plus, les stratégies conventionnelles reposent principalement sur l'utilisation de détergents et de désinfectants issus de la pétrochimie, dont l'efficacité reste limitée vis-à-vis des biofilms structurés et qui présentent par ailleurs des impacts environnementaux significatifs.
Dans ce contexte, le développement de solutions de nettoyage écologiques, efficaces et durables constitue un enjeu majeur. La valorisation des déchets et coproduits agricoles, notamment issus des filières fruits et légumes, offre une opportunité de produire des molécules bioactives aux propriétés antimicrobiennes et tensioactives, contribuant à la maîtrise des biofilms tout en limitant l'usage de produits chimiques conventionnels. Cependant, les études actuelles restent principalement limitées à des essais sur cellules planctoniques, et très peu de travaux explorent leur efficacité réelle sur des biofilms formés sur surfaces ainsi que leur intégration dans des formulations applicatives.
L'objectif de cette thèse est donc de développer une approche reliant : 1) la sélection et la valorisation de coproduits agricoles régionaux ; 2) le développement de procédés d'extraction durables et la caractérisation chimique des extraits ; 3) l'évaluation de leurs activités antimicrobiennes et antibiofilm ; 4) leur intégration dans des formulations de nettoyage biosourcées ou dans des surfaces fonctionnalisées à activité antibiofilm. Les travaux s'appuieront sur des compétences interdisciplinaires à l'interface entre chimie verte, microbiologie, physicochimie et science des surfaces. Le doctorant ou la doctorante développera des compétences en extraction de biomolécules, techniques analytiques (HPLC, LC-MS, IR, etc....), microbiologie des biofilms et développement de formulations fonctionnelles.
Le projet s'inscrit dans une démarche de valorisation territoriale et de réduction de l'impact environnemental des procédés de nettoyage industriels, avec des perspectives applicatives fortes pour le secteur agroalimentaire. L'hygiène des surfaces dans les industries agroalimentaires constitue un élément déterminant pour garantir la sécurité sanitaire des aliments. Les biofilms microbiens qui se développent sur les équipements agissent comme des réservoirs persistants de bactéries pathogènes susceptibles de contaminer les produits et d'être à l'origine de toxi-infections alimentaires. Leur forte tolérance aux agents chimiques rend les opérations de nettoyage et de désinfection particulièrement complexes [Abdallah et al., 2014].
Les stratégies conventionnelles reposent principalement sur l'utilisation de détergents et désinfectants issus de la pétrochimie, dont l'efficacité reste limitée vis-à-vis des biofilms structurés et qui présentent par ailleurs des impacts environnementaux significatifs. De plus, ces opérations sont fortement consommatrices en eau, représentant jusqu'à environ 70 % de la consommation totale du secteur agroalimentaire.
Dans ce contexte, le développement de solutions de nettoyage écologiques, efficaces et durables constitue un enjeu majeur. La valorisation des déchets et coproduits agricoles, notamment issus des fruits et légumes, offre une opportunité de produire des molécules bioactives aux propriétés antimicrobiennes et détergentes, contribuant à la maîtrise des biofilms tout en limitant l'usage de produits chimiques conventionnels. Cette approche s'inscrit dans une logique d'économie circulaire et d'écoconception, en transformant des flux de déchets en ressources pour la conception de produits de nettoyage biosourcés.
L'objectif de cette thèse est de développer une approche intégrée visant à valoriser des déchets agricoles en sources de biomolécules à activité antimicrobienne, et d'évaluer leur potentiel dans des solutions antibiofilms durables pour l'industrie agroalimentaire. Cette démarche combine efficacité microbiologique, écoconception et économie circulaire, en proposant des alternatives biosourcées aux produits conventionnels d'origine pétrochimique. Le projet vise à développer des solutions de nettoyage et de maîtrise des biofilms à partir de déchets agricoles locaux, selon une approche d'économie circulaire. La démarche suit une logique allant de la ressource territoriale jusqu'à la démonstration d'efficacité antibiofilm.
WP1. Identification des ressources et potentiel de valorisation
Objectif : Sélectionner des déchets agricoles pertinents pour la production d'agents de nettoyage biosourcés.
- Cartographie des déchets disponibles sur le territoire (fruits, légumes, coproduits de transformation, drêches, etc...) et des techniques d'extraction.
- Sélection selon disponibilité, régularité d'approvisionnement, potentiel fonctionnel et facilité de transformation, avec un focus sur la région Hauts-de-France (pomme de terre et endives), afin d'encourager la valorisation locale et la circularité des ressources.
- Caractérisation simplifiée orientée usage : pH, matière sèche, carbone, azote, etc..
WP2. Procédés d'extraction écoresponsables
Objectif : Produire des extraits fonctionnels via des procédés sobres en solvants et en énergie, conformes aux principes de chimie verte.
- Extraction par procédés verts selon pertinence : eau, solvants biosourcés, ultrasons, micro-ondes, CO supercritique.
- Optimisation orientée efficacité matière/énergie plutôt que rendement maximal, afin de réduire l'empreinte environnementale.
- Comparaison avec extraction conventionnelle (consommation d'eau, d'énergie, solvants), dans une logique de sobriété énergétique.
WP3. Caractérisation chimique et évaluation de l'activité anti-biofilm
Objectif : Identifier les composés actifs et démontrer leur capacité à inhiber les biofilms et à remplacer les agents chimiques conventionnels.
- Analyse chimique par des techniques telles que l'HPLCUV, la LCMS, l'IR, la RMN, etc.
- Tests antimicrobiens sur bactéries modèles (Listeria monocytogenes et Salmonella spp.).
- Évaluation de l'activité sur des biofilms formés sur des surfaces modèles (acier inoxydable).
- Étude des synergies potentielles entre différents extraits.
WP4. Évaluation des formulations modèles et applications anti-biofilm
Objectif : Tester l'intégration des extraits dans des formulations modèles de nettoyage biosourcées, visant l'efficacité anti-biofilm.
- Préparation de formulations modèles (détergents/désinfectants) intégrant les extraits valorisés et, le cas échéant, des biosurfactants issus d'autres axes de recherche dans le laboratoire.
- Optimisation de l'efficacité des composés par des procédés doux ou par encapsulation, visant à préserver leur stabilité et leur activité, incluant des approches de modification chimique ou de greffage sur des nanoparticules adaptées aux applications alimentaires.
- Évaluation et validation de l'activité antibiofilm.
- Exploration de la possibilité d'immobiliser directement les molécules sur différentes surfaces, en commençant par les lingettes désinfectantes comme première application test, en utilisant le traitement au plasma froid et des procédés de couplage.
WP5. Évaluation environnementale et diffusion
Objectif : Mesurer l'impact global des extraits et préparer le transfert des connaissances.
- Analyse du cycle de vie (ACV) : consommation d'eau, d'énergie, utilisation de solvants, émissions de GES et taux de valorisation des déchets, pour évaluer le bénéfice environnemental par rapport aux procédés conventionnels.
- Identification des verrous pour une industrialisation potentielle et une mise en oeuvre durable.
- Diffusion scientifique et technique : publications, communications, rapports pour partenaires industriels et acteurs locaux du territoire, contribuant à la valorisation des connaissances et à la transition vers des solutions biosourcées.
Rédaction et soutenance de thèse
Consolidation des résultats expérimentaux, finir la rédaction des publications et de la thèse, et soutenance finale.

Le/la candidat(e) recherché(e) devra être titulaire, ou en cours de préparation, d'un Master 2 ou d'un diplôme d'ingénieur en microbiologie, biotechnologies, chimie, génie des procédés, agroalimentaire ou domaine connexe. Des connaissances en chimie analytique, extraction de biomolécules, microbiologie, formulation ou physicochimie constitueront un atout, ainsi qu'un intérêt pour le développement durable et l'économie circulaire. Les candidatures de profils motivés et curieux sont les bienvenues.