Thématiques de recherche

Mon activité est centrée sur les problèmes de traçabilité et de contrôle qualité et sur les problématiques de vieillissements naturels ou simulés.
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- La traçabilité, processus qui permet de suivre un produit naturel, formulé ou un service depuis sa création jusqu’à sa destruction, est aujourd’hui un enjeu incontournable pour les entreprises. Celles-ci doivent mettre en place des systèmes performants pour identifier les produits défectueux, volontairement ou non. De ce fait, les méthodes analytiques globales comme les méthodes spectroscopiques (proche et moyen infrarouge, fluorescence, Raman) permettent de générer une information rapide sur la qualité des matières premières, le processus de transformation dans la chaîne de production et sur la qualité du produit fini. Le concept de qualité d’un produit inclus généralement le suivi de vieillissement de celui-ci voire son contrôle. En effet la connaissance des processus de vieillissement permet d’optimiser les méthodes de fabrication et de conservation des produits, de comprendre les phénomènes de dégradation et de prévenir la formation de produits de dégradation. Ces problématiques nous ont conduit à développer des méthodologies analytiques originales dans un thème appelé :
Méthodologies avancées pour la spectroscopie et l’analyse chimique. Ce thème rassemble les recherches dans le domaine du traitement des données (chimiométrie), les avancées dans le domaine de la mise au point d’outils simulés de vieillissement (cellules complémentaires liquide-gaz) ainsi que le développement de nouveaux capteurs infrarouge. Ces capteurs ont pour objectif d’être miniaturisés pour des applications in situ ou embarquées (moteurs, chaines de production). Du point de vue du traitement des données ce thème nous conduit à nous impliquer dans les problématiques multitableaux. En effet pour un même lot d‘échantillons il est facile d’accumuler les données analytiques. Du point de vue du traitement des données nous cherchons à analyser ces données simultanément et non pas technique par technique.

Le thème vieillissements naturels ou simulés rassemble les projets visant à la compréhension et à la caractérisation des mécanismes de vieillissement des produits naturels (pétrole, huiles végétales) et des produits industriels formulés (polymeres multicouches, pesticides ou herbicides). La thèse de F. Gaston, en collaboration avec la société SARTORIUS 2013-2016 a permis de modéliser le vieillissement polyméres multicouches soumis à une irradiation gamma. Les résultats obtenus sont extrêmement novateurs car pour la première fois les analyses ont concerné la présence de radicaux (RPE), les materiaux polymeriques (IR, Raman), les additifs (GC, HPLC), les tests mécaniques. Les méthodes de résolutions de courbes ont conduit à une meilleure connaissance des procédés de vieillissements afin de mettre en évidence les familles de composés formés ou détruits pendant le processus de vieillissement. Les methodes multiblock de type ACOMDIM ont permis de montrer l’impact de différents facteurs (doses lots, vieillissement) sur l’evolution des matériaux. Ce thème est actuellement en plein essor puisqu’il a fait l’objet de 8 publications en trois ans et il se poursuit par une thèse financée a nouveau par la société SARTORIUS sur l’impact des rayonnement gamma sur la stabilité des polymères. Sur ce même sujet je suis partenaire d’un programme européen (Team Cables) horizon H2020 avec le CEA, EDF… Des études ont lieu avec l’IRSN sur l’impact de l’irradiation en présence d’iode sur la stabilité de peintures en utilisant les méthodes multiblock.
Les termes de « métabonomique ou métabolomique » sont aujourd’hui largement utilisés dans le monde scientifique. Ces termes ont été définis précisement par J. Nicholson (1999) puis par O. Fiehn (2001) comme « la mesure quantitative de la réponse multiparamétrique liée au temps d’un système multicellulaire à des stimuli physiopathologiques ou à des modifications génétiques ». Cette approche nécessite la mise en place de techniques analytiques telles que l’infrarouge ou la RMN (méthodes d’analyse globales) et des méthodes chromatographiques (méthodes d’analyses séparatives), capables de détecter la variation de la réponse des métabolites présents les échantillons d’origines biologiques. Comme ces données sont complexes, l’utilisation d’analyses statistiques multivariées de type multiblock est indispensable pour l’interprétation de ces données et pour la détermination de marqueurs biologiques potentiels.
Le thème Produits naturels
Afin de développer des outils performants, il faut analyser un grand nombre d’échantillons représentatifs de la variabilité de tous les paramètres associés à une HE (procédés de fabrication, stockage, conditionnement, variété, espèce, origine géographique, cueillette, partie de la plante utilisée…). En associant la performance du traitement chimiométrique, la fiabilité, la rapidité des techniques spectroscopiques et le potentiel discriminant de la signature chirale, nous pourrons développer des outils de caractérisation, de contrôle qualité et de traçabilité des HE.
Nous avons développé une méthode originale en combinant les spectroscopies IR et VCD avec la LSE (estimation des moindres carrés) sur les spectres IR et VCD des HE brutes d’Artemisia herba alba (AHA), Bubonium graveolens (BG) et Artemisia arborescens (AA) et leurs constituants majoritaires, nous donne accès aux pourcentages relatifs des trois principaux composés chiraux de l’AHA, qui étaient très proches de ceux donnés par la méthode de référence en GC-MS.
Ce qui est encore plus intéressant est le fait que cette méthode a pu fournir la forme énantiomérique présente dans l’HE. Ceci peut être lié à la configuration absolue des constituants majeurs chiraux lorsqu’elle est connue. La comparaison entre les spectres IR et VCD analysés et modélisés par notre méthode donne de très bons résultats avec un pourcentage d’erreur très faible qui varie entre 2 et 9 %. Les pourcentages résultant de cette LSE des spectres IR et VCD sont assez similaires, on en déduit que les thujones et le camphre sont présents dans l’HE sous forme d’un seul énantiomère. Réciproquement la comparaison des pourcentages résultant de la LSE des spectres IR et VCD pourrait être utilisée pour détecter une racémisation ou l’origine non naturelle de l’échantillon
Tracabilité et contrôle qualité
La détermination de la traçabilité des produits manufacturés nécessite de disposer d’outils non subjectifs pour connaître l’ensemble des éléments permettant de suivre le cheminement d’un produit de son origine jusqu’à son utilisation. Actuellement les spectroscopies proche et moyen infrarouges sont utilisées afin d’obtenir une carte d’identité des produits. Les méthodes séparatives permettent l’obtention des compositions chimiques : acides gras ou triglycérides pour les analyses de lipides ou composition en terpènes et produits oxygénés pour les huiles essentielles. Les méthodes de traitement des données nous ont conduits à mettre en évidence des différences de composition liées aux origines géographiques des produits naturels. Le proche ou moyen infrarouge offre la possibilité d’une discrimination rapide basée sur des analyses chimiques. Ce thème a fait l’objet de 7 publications depuis 2006 et il est au centre de collaborations internationales avec l’Indonésie pour les huiles essentielles et le Maghreb pour les analyses de lipides.