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Entomologie - insectes des denrées
(ACR)
- Mot(s) clé(s) :
Objet d'étude : acarien, céréale, denrée stockée, insecte des denrées, plodia interpunctella, sitophilus granarius, sitophilus zeamais, tribolium spp
Dispositif technique et méthode d'étude : aide à la décision, écophysiologie évolutive, paramètre démographique, système expert
Composé chimique, Facteur du milieu : facteur du milieu, facteur milieu
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Objet d'étude : acarien, céréale, denrée stockée, insecte des denrées, plodia interpunctella, sitophilus granarius, sitophilus zeamais, tribolium spp
Dispositif technique et méthode d'étude : aide à la décision, écophysiologie évolutive, paramètre démographique, système expert
Composé chimique, Facteur du milieu : facteur du milieu, facteur milieu
Phénomène, processus et fonction : colonisation, fitness, qualité sanitaire, résistance au stress, stress physique
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- Description détaillée :
- Approche systémique de la synthèse de la connaissance des experts des différentes disciplines Afficher la suite
- Approche systémique de la synthèse de la connaissance des experts des différentes disciplines concernées par la qualité des stocks de grains et graines alimentaires (microbiologie, entomologie, écophysiologie, applications insecticides, modélisation, transferts d'eau et de chaleur, etc.).
- Technique des essais biologiques miniatures sur les larves d'insectes pour quantifier les effets des toxiques par ingestion sur « organisme sentinelle » (ver de farine, Tenebrio molitor).
- Etudes en installation expérimentale sur les «moyens de conservation des céréales » en mini-cellules de stockage, regroupées en atelier climatisé permettant la simulation de conditions physico-chimiques de différentes situations climatiques (du climat tropical au climat tempéré frais.
- Enregistrement et numérisation des signatures spectrales afin de constituer une base de signatures acoustiques de référence des espèces et stades d'insectes ravageurs primaires des stocks de céréales ou de légumineuses (Charançons, capucins, alucite, bruches). Ces données une fois numérisées vont servir de base pour une classification des types de bruits à reconnaître, ainsi que pour l'apprentissage en continu de l'outil d'intelligence artificielle permettant l'identification des insectes par groupe de nuisibilité.
- Analyses comparatives en laboratoire des traits de l'histoire de vie des insectes ravageurs primaires (à formes logées dans le grain) par des indices quantifiant l'activité respiratoire et métabolique ou la capacité de dispersion des souches d'insectes capables d'infester à la fois les cultures et les stocks (charançon du maïs, bruche du haricot, par ex.). Détermination des points remarquables de l'échelle thermobiologique par micro-respirométrie associée à l'enregistrement en temps réel de la température du corps.
- Etudes comparatives des caractéristiques des souches de différentes origines (écotypes) liées à la fitness des populations : durée de développement, fécondité, activité motrice, capacité de dispersion, etc.
- Détermination de critères de plasticité écologique des différents biotypes de la collection d'espèces et de souches d'insectes des grains et graines stockés : métabolisme respiratoire, détermination des points remarquables de l'échelle thermobiologique, études sur le développement et la reproduction.
- Identification du polymorphisme de l'ADN par marqueurs aléatoires (PCR-RAPD) ou marqueurs spécifiques (ADNmt) (modèle insecte : charançon du maïs, Sitophilus zeamais).
La prolifération non maîtrisée des insectes ravageurs des stocks représente un des risques majeurs de détérioration de la qualité des stocks de grains et graines, matières premières des industries alimentaires. Les défauts de qualité sanitaire qu'entraînent les infestations sont irréversibles et se répercutent sur la qualité sanitaire de tout l'aval de la filière jusqu'à l'aliment.
Ces infestations découlent à la fois du manque de maîtrise des conditions de conservation des énormes quantités de matières premières alimentaires entreposées en silos ou magasins (conservées parfois pendant plus d'une année entière) et d'une absence de compréhension de la dynamique d'évolution et d'adaptation des populations de ces ravageurs indésirables à des environnements changeants.
La compréhension des phénomènes d'évolution dynamique des composantes de l'écosystème du stock de grain est à la base de la prévention contre toute forme de biodétérioration de la qualité et de la sécurité sanitaire des matières premières alimentaires de base que sont les céréales. Ce type d'approche prévisionnelle de la préservation de la qualité sanitaire des stocks de céréales comporte trois défis scientifiques et technologiques à relever :
1. - La modélisation des processus de biodétérioration, basée sur la connaissance précise des cinétiques d'évolution des populations de bio-agresseurs en fonction des variables d'état du système (température, aw, composition atmosphère, espèce céréalière).
2. - La connaissance précise des flux de populations « sauvages » des insectes ravageurs primaires des céréales, depuis le champ, jusqu'aux IAA ou à l'exportation. Cela suppose de pouvoir « tracer » ces populations au cours de leur dispersion le long de la chaîne de commercialisation des grains, au moyen de marqueurs moléculaires à mettre au point pour séparer les biotypes au sein des espèces majeures (modèles d'intérêt scientifique fort ou à for impact économique).
3. - L'abandon de la lutte chimique contre les insectes des céréales stockées au profit des stratégies nouvelles de protection intégrée. Pour accompagner cette évolution, des connaissances scientifiques nouvelles sur la réponse physiologique des populations à la variabilité de leur environnement et aux stress physiques.
4 ans à compter de fin 2004 Maîtriser la dérive de la qualité sanitaire des céréales matières premières des industries alimentaires au cours de la période de conservation pour satisfaire aux exigences des cahiers des charges des industries de première transformation nécessite la mise en pratique d'approches préventive. Un sytème expert assisté par ordinateur constitue l'outil idéal de transmission de la connaissance et de l'expertise pour l'aide à la décision des professionnels de stockage. La mise au point de tels systèmes d'aide à la décision à tous les niveaux de la chaîne de stockage - transformation contribue à l'amélioration de la sécurité du consommateur. L'élaboration de stratégies d'assurance de qualité hygiénique et sanitaire dans la filière stockage et transformation des céréales, qui peut être associée à l'usage de ces systèmes d'aide à la décision, constitue un soutien de la recherche en direction des professionnels des IAA concernés pour la mise en place des démarches HACCP.
Les exigences croissantes des industries des céréales sur les teneurs limites en résidus de pesticides dans les matières premières agricoles s'adressent plus particulièrement aux céréales et aux traitements après récolte. La substitution de la lutte physique aux traitements chimiques est un enjeu économique particulièrement important, en particulier pour les marchés d'exportation. L'interdiction du bromure de méthyle qui était largement utilisé pour la désinsectisation totale des usines de transformation des produits végétaux de longue conservation (céréales, fruits secs, plantes séchées ou deshydratées, aliments pour animaux, etc.) a accéléré les recherches sur les « alternatives » partout dans le monde. Le développement des usages des méthodes physiques (chaleur, atmosphères modifiées, congélation, emballages barrières étanches aux insectes, lutte antiparasitaire intégrée,...) a généré une recherche d'accompagnement sur la réponse physiologique des insectes cibles aux stress physiques.
Les résultats des études du polymorphisme génétique associé aux critères caractéristiques de plasticité écologique des populations d'insectes des céréales stockées pourront être appliqués au suivi des flux de dispersion des populations de ravageurs qui peuvent s'introduire en aval du stockage dans les chaînes de transformation et de commercialisation des produits (vrillettes, et pyrales des produits amylacés, par exemple). Le développement de ces outils nouveaux de « traçabilité » des flux d'insectes pour leur utilisation en routine serait de nature à limiter les pertes financières associées aux nombreux litiges commerciaux actuels (issus de l'absence de preuve sur l'origine des infestations ou des contaminations par les insectes), dont les coûts économiques indirects sont de plus en plus élevés aujourd'hui (en particulier dans le cadre des échanges internationaux).
France : Arvalis ; IRTAC ; LNDS - DGAL ; Systélia technologies ; Thalès ; GMP ; Nutrition & Santé ;
Etranger : Faculté des Sciences Agronomiques de Gembloux (BE) ; AAAC - Station de Recherche en Horticulture St-Jean-sur-Richelieu (QB) ; Central Science Laboratory, York (UK), institut de biotechnologie de Kolding (DK).
1 - Maîtrise de l'évolution de la qualité sanitaire des grains et graines stockés, pendant la conservation avant transformation. Il s'agit de combler les lacunes des connaissances actuelles de l'influence des facteurs biotiques (insectes, acariens, moisissures) sur la cinétique d'évolution qualitative de l'écosystème du stock de grain en conditions de stress physique, agissant en tant que facteur de perturbation de l'écophysiologie des ravageurs invertébrés (insectes et acariens). Ces études prennent en compte l'impact des populations de ravageurs sur les caractéristiques de qualité des produits requises par les industries de transformation alimentaire (meunerie, semoulerie, et malterie pour l'essentiel).
2 - Conception et validation d'outils de quantification de l'activité des insectes dans les masses de grain en vue de leur intégration dans les systèmes de traçabilité de la qualité sanitaire des stocks de denrées (tant en entrepôt de céréales que dans la chaîne de transformation et de conditionnement d'une usine).
3 - Identification et isolement d'éléments génétiques associés à la diversité des aptitudes écophysiologiques des populations d'insectes ravageurs primaires des céréales (modèle d'importance scientifique ou économique reconnue : le charançon du maïs, Sitophilus zeamais).
Contribution à la mise au point d'outils de détection et d'identification automatique des insectes ravageurs primaires des stocks de céréales par des systèmes acoustiques assistés par ordinateur (à reconnaissance de signature acoustique) (Brevet déposé).
Coordination de la recherche sur un système à base de connaissance pour le management intégré de la qualité de l'orge de brasserie stockée (Projet européen « QualiGrain »), ayant atteint le stade de prototype opérationnel (Copyright déposé).
Mise au point méthodologique d'essais biologiques utilisant des organismes sentinelles (insectes) pour la quantification du risque toxique issu des substances indésirables dans les grains et graines alimentaires (résidus de pesticides, mycotoxines).
Approche quantitative des réactions physiologiques aux conditions physiques extrêmes chez différents modèles de coléoptères, ravageurs primaires des grains et graines (ex. : bruche du pois chiche). Application à l'étude de la résistance aux stress physiques ou chimiques chez les espèces majeures de ravageurs des céréales stockées.
Détermination de l'impact du procédé de fractionnement sur la répartition et la dispersion des résidus d'insecticides de protection des stocks de grain dans les tissus fractionnés (modèle céréale : blé dur).
Elaboration de modèles prédictifs de dégradation et de diffusion des résidus insecticides dans les grains traités en fonction des conditions et de la durée de la conservation (modèles céréales : blé tendre, blé dur, maïs et orge de brasserie). Etude du devenir des résidus d'insecticides à longue persistance dans la chaîne complète : blé tendre, farine, pain français.
Contribution à l'enrichissement de la base de connaissance du système expert de management de la qualité totale de l'orge de brasserie stockée sur les aspects de préservation de la qualité et la sécurité des stocks (infestation par les insectes, contamination par les moisissures et mesures d'intervention associées).
Contribution à la conception d'itinéraires techniques minimisant l'impact de la présence d'insectes dans les circuits post-récolte des céréales et produits dérivés en tant qu'aide à la mise en place des démarches d'assurance qualité sanitaire en organisme stockeur et dans les usines de première et seconde transformation des céréales (Conception de la protection antiparasitaire intégrée). Intégration de la protection contre les infestations par les insectes des chaînes post-récolte dans les systèmes HACCP, de maîtrise totale de la qualité sanitaire des produits délivrés sur le marché.
La prévention de la détérioration de la qualité sanitaire des produits agro-alimentaires de longue conservation (céréales et aliments dérivés, fruits secs, légumes secs, fruits à coque, épices, plantes aromatiques et condimentaires, salaisons, etc.) impose une connaissance approfondie des interactions entre les composantes écophysiologiques, génétiques et comportementales des populations d'arthropodes adaptés à la colonisation de ces milieux et qui sont dispersés dans les chaînes de stockage, de transformation et de distribution des aliments.
Les connaissances scientifiques et techniques disponibles actuellement pour assurer la maîtrise et le contrôle en temps réel de la qualité sanitaire des stocks de céréales ont été traduites de façon à pouvoir être intégrés dans la base de connaissance d'un système d'aide à la décision (SAD). Les connaissances manquantes ou additionnelles, identifiées au cours des études de validation du SAD, sont en cours d'investigation pour améliorer le système prototype.
Les réactions physiologiques des populations d'insectes des grains stockés sous l'influence de la variabilité des environnements rencontrés ou de stress physiques induits par les moyens d'intervention sur les conditions de stockage, sont étudiées pour mieux comprendre les mécanismes de l'adaptation à des environnements changeants.
L'analyse par des outils moléculaires du polymorphisme génétique chez les écotypes d'insectes ravageurs primaires des céréales, associée à la caractérisation des traits de l'histoire de vie de chaque population devrait permettre dans un avenir proche d'identifier l'origine des infestations et les flux de populations dans les circuits post-récolte, du champ à l'aliment.
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