Bioraffinerie circulaire d'une bioressource méditerranéenne : Valorisation du Chardon Marie (Silybum marianum) pour des applications alimentaires, analytiques et environnementales

Contexte et problématique Le chardon-Marie est une plante méditerranéenne résiliente à la sécheresse, riche en lipides, protéines et composés bioactifs, notamment la silymarine. Sa valorisation industrielle reste toutefois principalement centrée sur l'extraction de cette dernière à l'aide de solvants organiques, tandis que les autres fractions de la graine et les coproduits sont peu exploités. La thèse vise à lever ce verrou en développant une stratégie de fractionnement vert, séquentiel et « zéro déchet », selon une hiérarchie d'usage : alimentation, biomatériaux, puis biochar et applications environnementales. Objectif scientifique Développer et valider une preuve de concept de bioraffinerie circulaire appliquée à la graine de chardon-Marie tunisien, permettant de récupérer successivement des fractions à haute valeur ajoutée tout en minimisant l'usage de solvants pétrosourcés et la production de déchets. Le concept devra, à terme, être transposable aux autres organes de la plante et à d'autres bioressources méditerranéennes et africaines sous-utilisées. Travaux de thèse • Caractériser les graines tunisiennes sur les plans nutritionnel et phytochimique (lipides, protéines, flavonolignanes et autres composés bioactifs) par des techniques analytiques adaptées. • Mettre au point un éco-fractionnement séquentiel : déshuilage vert, extraction/purification des bioactifs, récupération des protéines et valorisation des fibres, en mobilisant notamment CO₂ supercritique, ultrasons, micro-ondes, solvants verts et NADES. • Évaluer les propriétés techno-fonctionnelles des protéines et des bioactifs et réaliser une preuve de concept d'incorporation dans un aliment modèle. • Transformer les coproduits en biomatériaux (films, hydrogels, nanocellulose) et le résidu ultime en biochar fonctionnel pour des usages de purification ou de dépollution. • Établir le bilan matière global de la bioraffinerie et proposer une feuille de route vers la valorisation de la plante entière. Résultats attendus et retombées La thèse doit aboutir à un schéma optimisé de fractionnement vert de la graine, à la caractérisation d'ingrédients fonctionnels et de fractions bioactives, à un démonstrateur alimentaire, ainsi qu'à des biomatériaux et biochars fonctionnels issus des résidus. Les travaux contribueront à des publications conjointes et pourront conduire à un dépôt de brevet. Ils fourniront également un socle scientifique pour le montage d'un projet international de plus grande ampleur (Horizon Europe ou PRIMA). Encadrement et environnement scientifique La thèse s'inscrit dans une cotutelle franco-tunisienne associant l'UMR 408 SQPOV et l'INRAP / Faculté des Sciences de Bizerte. Elle combine les compétences en éco-extraction et fractionnement vert, chimie analytique, sciences des aliments, formulation, biomatériaux et applications environnementales, dans le cadre de l'initiative TSARA et de son axe de bioéconomie circulaire. Mots-clés : Silybum marianum ; bioraffinerie circulaire ; éco-extraction ; silymarine ; protéines végétales ; biomatériaux ; biochar. École doctorale : Agrosciences et Sciences Direction : Anne-Sylvie TIXIER Financement : Bourse (financement international)