Thèse Valorisation du Grignon d'Olive par Exploration de ses Molécules Bioactives et par Compostage pour une Biofertilisation des Cultures Agricoles. H/F Doctorat.Gouv.Fr

Établissement : INSA Lyon École doctorale : E2M2 - Evolution Ecosystèmes Microbiologie Modélisation Laboratoire de recherche : MAP - MICROBIOLOGIE, ADAPTATION ET PATHOGENIE Direction de la thèse : Feteh El Zahar HAICHAR ORCID 000000033687052 Début de la thèse : 2026-10-01 Date limite de candidature : 2026-09-30T23:59:59 Le grignon d'olive est un sous-produit abondant de l'industrie oléicole dont la richesse en matière organique et en molécules bioactives offre un potentiel de valorisation important. Ce projet de recherche a pour objectif la valorisation du grignon d'olive par l'extraction de ses molécules bioactives et sa transformation en biofertilisant, dans une perspective de bioéconomie circulaire. Dans un premier temps, des procédés d'extraction écoresponsables seront étudiés afin de récupérer les molécules bioactives. Les extraits seront caractérisés pour identifier les molécules prometteuses et évaluer leurs activités biologiques. L'activité antimicrobienne des extraits bioactifs sera testée face à des agents phytopathogènes critiques à fort impact économique. Parallèlement, différentes stratégies de transformation biologique du grignon d'olive, seront évaluées et optimisées, à savoir le compostage par des microorganismes du sol et la bioconversion par des larves d'insectes. Des cinétiques de dégradation seront réalisées et les communautés microbiennes impliquées, issues du sol et des larves, seront caractérisées par des approches de séquençage à haut débit. Les microorganismes d'intérêt seront d'abord isolés et caractérisés, puis certaines souches feront l'objet d'un séquençage génomique et d'une caractérisation in silico afin d'identifier les voies clés impliqués dans les processus de dégradation. L'efficacité de bioconversion du grignon en biofertilisant fonctionnel constituera le principal critère de validation de l'approche envisagée. L'objectif final est de développer une stratégie circulaire et reproductible pour une valorisation intégrale et durable du grignon d'olive. La filière oléicole méditerranéenne génère chaque année des volumes considérables de sous-produits dont environ 20 millions de tonnes de grignons d'olive [1]. Malgré l'ampleur de ce gisement, sa valorisation reste limitée à des usages énergétiques à faible valeur ajoutée [2]. Au-delà de leur caractère phytotoxique, les grignons d'olive constituent une biomasse complexe, riche en composés phénoliques, fractions lignocellulosiques et nutriments [3,4]. Cette richesse ouvre la voie au développement d'une approche intégrée permettant d'extraire, de manière écoresponsable, les composés à fort potentiel industriel, puis d'assurer la bioconversion des grignons par différentes voies biologiques (compostage et entomoconversion) afin de produire des biofertilisants fonctionnels pour les cultures agricoles. Une telle stratégie permettrait ainsi de maximiser la valorisation de la biomasse et de promouvoir la transition de la filière oléicole vers une logique zéro déchet. Développer une stratégie intégrée et durable de valorisation du grignon d'olive permettant d'exploiter son potentiel en molécules bioactives et en matière organique, tout en caractérisant la dynamique des communautés microbiennes et les fonctions biologiques associées à sa transformation en biofertilisant. Axe I - Extraction et caractérisation des molécules bioactives. L'extraction des composés bioactifs du grignon d'olive sera réalisée par des techniques écoresponsables en utilisant des solvants verts (eau, éthanol, ...). Les procédés seront comparés selon le rendement d'extraction, le temps d'extraction, la teneur en composés phénoliques totaux des extraits et la conservation des activités biologiques (activités antioxydantes et antimicrobiennes). Les extraits bioactifs seront caractérisés pour identifier les composés phénoliques présents. L'activité antioxydante sera évaluée selon différentes techniques (test DPPH, FRAP, ABTS). L'activité antimicrobienne de l'extrait bioactif prometteur sera testée face à des phytopathogènes à fort impact économique (tels que les genres : Fusarium, Botrytis, Pseudomonas et le genre Dickeya, étudié au sein de l'équipe d'accueil).
Axe II - Bioconversion du Grignon d'olive. Deux stratégies de bioconversion seront évaluées, à savoir le compostage par inoculation microbienne (sols agricoles) et la bioconversion par des larves d'insectes (Tenebrio molitor). Le compostage sera conduit à petite échelle dans un environnement contrôlé. Différents traitements à base de grignon et de soles agricoles seront testés. Deux types de sols agricoles seront utilisés comme sources d'inoculants microbiens : un sol rhizosphérique d'olivier et un sol agricole riche en matière organique. Le processus de compostage sera conduit en réalisant des aérations régulières et des ajouts d'eau à des fréquences bien déterminées. Les paramètres physicochimiques ; pH, température, humidité et conductivité électrique, seront suivis tout au long du processus. Des échantillons seront collectés à des étapes clés du compostage pour le suivi de la cinétique de dégradation par une analyse metabarcoding combinant 16S/ITS, afin de caractériser la dynamique taxonomique des communautés microbiennes, leur diversité et leur succession au cours du compostage.
Une seconde voie permettra d'étudier la bioconversion du grignon par les larves de Tenebrio molitor. Différents régimes à base de grignon seront comparés selon le taux de survie, de croissance, et de production de Frass (déjections des larves et résidus de mue). Cette étude s'appuie sur des résultats préliminaires prometteurs montrant la capacité de ces larves à survivre et à se développer sur un substrat à base de grignon, tout en assurant sa bioconversion. Cette approche ouvre également des perspectives de valorisation de la biomasse larvaire produite, notamment à des fins d'alimentation animale.
Comme pour le compost, le microbiote associé au tractus digestif de T.molitor sera caractérisé par des approches de génomique afin d'identifier les microorganismes impliqués dans la bioconversion. Les souches d'intérêt seront isolées, mises en culture puis séquencées afin d'étudier les voies métaboliques impliquées
Le suivi des propriétés rhéologiques des substrats au cours de la transformation de ma matière organique sera également réalisé. Cette dernière approche originale permettra, de suivre puis corréler les propriétés viscoélastiques aux transformations physicochimiques, aux performances de bioconversion et à la dynamique microbienne, afin d'identifier des marqueurs rhéologiques de l'avancement de la bioconversion et, à terme, de mieux comprendre les relations entre activité biologique, transformations moléculaires et propriétés macroscopiques du substrat.
En fin de bioconversion, les compost et Frass produits, feront objet d'analyses physicochimiques (carbone organique total, azote total, éléments minéraux, traces de métaux lourds, ...) et d'analyses microbiologiques afin de vérifier la maturité et l'innocuité microbiologique de ces substrats. L'évolution de la phytotoxicité du grignon avant et après bioconversion sera vérifiée par détermination de l'indice de germination.
Axe III - Bioformulation & Évaluation agronomique. Les souches d'intérêt sélectionnées à l'issue des analyses génomiques, seront cultivées à grande échelle puis testées pour leur efficacité de bioconversion du grignon brut. Les souches ayant présentées des résultats prometteurs seront ensuite encapsulées afin d'améliorer leur viabilité en les protégeant contre les rayons UV, les hautes températures et la phytotoxicité initiale du grignon d'olive.
Deux stratégies différentes d'encapsulation seront testées ; l'encapsulation par gélification ionique dans des billes de carboxyméthycellulose et l'encapsulation dans des polymères biodégradables (le poly(acide lactique) - PLA et le poly(-caprolactone) - PCL).
La première encapsulation permettra de préserver l'activité biologique des souches encapsulées [5]. La deuxième permettra d'étudier les interactions entre la dégradation de ces matrices polymères, la libération progressive des microorganismes et la cinétique de bioconversion du grignon d'olive. Cette approche présente également un intérêt dans un contexte agronomique où des résidus organiques peuvent se retrouver dans les sols en présence de films de paillage biodégradables.
Les microcapsules seront caractérisées (SEM, DSC, FTIR) puis soumises à des tests de viabilité, de photostabilité et de conservation des activités biologiques, avant d'être additionnées au grignon brut pour optimiser le compostage.
Une évaluation agronomique des fertilisants produits sur des cultures de blé ou de tomate sera réalisée sous serre. L'évaluation portera sur la croissance des plantes, le développement racinaire, l'assimilation minérales, et d'autres paramètres de performance. Cette étape sera complétée par des analyses biochimiques pertinentes afin de relier les caractéristiques physicochimiques et biologiques des produits obtenus à leur efficacité réelle en tant que biofertilisants.