Impact of genotype by cultural practices interactions on the content and sequestration of carotenoids in fruit matrix and related health effect : Case study on two Solanaceae species
Impact des interactions génotype-pratique sur la teneur et la séquestration des caroténoïdes dans les matrices végétales et sur les effets santé associés : Cas d'étude sur deux espèces de Solanacées : la tomate (Solanum lycopersicum) et la baie de goji (Lycium barbarum)
Résumé
The health benefits of fruit and vegetables are partly due to their richness in phytochemicals such as carotenoids. The aim of this thesis was to combine several disciplines to analyze the relationship between growing conditions, carotenoid sequestration and the health value of fruit. The health value of fruit is assessed at various levels: I) the micronutrient composition of mature fruit; II) the bioaccessibility of carotenoids in an in vitro digestion model; III) the metabolic phenotype of C57BL/6JRj mice supplemented with fruit powder for 12 weeks in a model of induced obesity; IV) the vascular function of hyperglycemic Wistar rats fed with high antioxidant capacity fruits. Two types of fruit described as carotenoid rich matrix, namely six tomato genotypes (Solanum lycopersicum, 'industrial tomato' type genotypes: H1311, M82, IL2-5, IL54, IL6-2 and IL12-4) and a lycium genotype more commonly known as 'goji' (Lycium barbarum, cultivar FPW07), were grown in a controlled environment with two water regimes. A 'Control Irrigation' (CI) regime with complete restoration of evapotranspiration, and a stressed 'Deficit Irrigation' (DI) regime, in which irrigation volumes were halved from anthesis to harvest compared with the CI treatment. We hypothesized that water deficit and/or post-harvest treatments (steaming, drying, etc.) may modulate the health value of the fruits by affecting their micronutrient composition and the bioaccessibility of carotenoids. The results of this work showed that in an in vitro digestion model, DI globally decreases carotenoid bioaccessibility. In vivo, the results suggested that tomato or goji berry consumption may be associated with positive health effects in a metabolic and vascular context, with effects largely dependent on genotype and post-harvest treatment studied, but not necessarily water treatment. Thus, this work suggests that genotype and/or post-harvest treatment are major levers to improving the health value of fruit throughout the production chain.
Les effets-santé des fruits et légumes sont en partie dus à leur richesse en phytomicroconstituants comme les caroténoïdes. L'objectif de la thèse a été d’analyser au travers d’une approche interdisciplinaire, la relation « conditions de culture - séquestration des caroténoïdes – valeur santé des fruits ». La valeur santé des fruits a été évaluée à différents niveaux : I) la composition en microconstituants des fruits matures ; II) la bioaccessibilité des caroténoïdes dans un modèle de digestion in vitro ; III) le phénotypemétabolique sur un modèle d’obésité induite chez la souris mâle C57BL/6JRj supplémentée en poudre de fruit pendant 12 semaines ; IV) la fonction vasculaire de rats mâles Wistar hyperglycémiés et préalablement gavés en fruits présentant des capacités antioxydantes élevées. Pour ce faire, deux fruits décrits pour accumuler massivement des caroténoïdes ont été cultivés : la tomate (Solanum lycopersicum, six génotypes type « tomate d'industrie », H1311, M82, IL2-5, IL54, IL6-2 et IL12-4) et la baie de goji (Lycium barbarum, le cultivar FPW07). Les fruits ont été produits en environnement contrôlé sous serre sous deux régimes hydriques : un régime hydrique témoin « Control Irrigation » (CI) avec une restauration complète de l'évapotranspiration, et un régime hydrique stressé « Deficit Irrigation» (DI), pour lequel nous avons divisé par deux les volumes d’irrigation de l’anthèse jusqu’à la récolte par rapport au régime CI. Nous avons fait l’hypothèse que le déficit hydrique et/ou les traitements postrécolte (vapeur, séchage…) peuvent moduler la valeur santé des fruits en agissant sur leur composition en macro et microconstituants, les propriétés cellulaires des matrices et la bioaccessibilité des caroténoïdes. Les résultats de ces travaux montrent que dans un modèle de digestion in vitro, le DI diminue globalement la bioaccessibilité des caroténoïdes. In vivo, les résultats suggèrent que la consommation de tomate ou de baie de goji peut être associée à des effets-santé positifs dans un contexte métabolique et vasculaire avec des effets largement dépendants du génotype et du traitement postrécolte, mais peu du déficit hydrique. Ainsi, ces travaux suggèrent que le génotype et/ou le traitement post-récolte sont des leviers majeurs pour améliorer la valeur santé des fruits tout au long de la chaîne de production.
| Origine | Version validée par le jury (STAR) |
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