Thèse Conception d'Une Bibliothèque de Flavonoïdes Fonctionnalisés pour des Applications Pigmentaires et Nutraceutiques H/F - Doctorat.Gouv.Fr

Établissement : Université de Technologie de Compiègne
École doctorale : Sciences pour l'ingénieur
Laboratoire de recherche : Transformations intégrées de la matière renouvelable
Direction de la thèse : Estelle LEONARD ORCID 000000023576388X
Début de la thèse : 2026-10-01
Date limite de candidature : 2026-05-29T23:59:59

Les flavonoïdes constituent une large famille de composés phénoliques naturels abondamment présents dans les plantes et présentent un intérêt majeur à la fois comme pigments naturels et comme composés nutraceutiques. Toutefois, leur valorisation reste fortement limitée par plusieurs verrous technologiques : une faible solubilité aqueuse, une instabilité vis-à-vis du pH, de la lumière et de l'oxydation, une biodisponibilité réduite, et une variabilité importante des propriétés selon la structure moléculaire. De plus, les avancées récentes en modélisation moléculaire offrent aujourd'hui la possibilité d'orienter en amont les choix de fonctionnalisation chimique ou de stratégie de formulation.
L'objectif de cette thèse est de développer une stratégie intégrée de conception d'une bibliothèque de flavonoïdes fonctionnalisés, en s'appuyant sur des outils numériques et expérimentaux, afin d'adapter finement leurs propriétés à des applications ciblées. En effet, dans la littérature, la modification régiosélective de flavonoïdes (chimique ou enzymatique) permet de masquer de façon réversible les fonctions polaires de façon prédictible et structure-dépendante sans pour autant altérer l'identité moléculaire dans les applications visées.
Les analyses structurales ainsi que physico-chimiques permettront de mettre en regard les data numériques modélisées, et les propriétés expérimentales.

Les flavonoïdes constituent une large famille de composés phénoliques naturels abondamment présents dans les plantes et leurs coproduits. Regroupant notamment les flavanols, flavonols et anthocyanidines, ces molécules présentent un intérêt majeur à la fois comme pigments naturels et comme composés nutraceutiques, en raison de leurs propriétés antioxydantes, biologiques et fonctionnelles. Toutefois, leur valorisation industrielle reste fortement limitée par plusieurs verrous technologiques : une faible solubilité aqueuse, une instabilité vis-à-vis du pH, de la lumière et de l'oxydation, une biodisponibilité réduite, et une variabilité importante des propriétés selon la structure moléculaire. Ces limitations freinent leur utilisation dans les secteurs agroalimentaire, cosmétique et pharmaceutique, malgré un fort potentiel en tant qu'alternatives naturelles aux colorants et ingrédients de synthèse.
Les approches classiques de formulation et/ou de fonctionnalisation reposent majoritairement sur des essais empiriques longs et coûteux. Les avancées récentes en modélisation moléculaire, QSPR/QSAR, intelligence artificielle et conception assistée par ordinateur (CAO) offrent aujourd'hui la possibilité de rationaliser ces démarches, en orientant dès l'amont les choix de fonctionnalisation chimique ou de stratégie de formulation.

L'objectif de cette thèse est de développer une stratégie intégrée de conception et d'optimisation de flavonoïdes fonctionnalisés, en s'appuyant sur des outils numériques et expérimentaux, afin d'adapter finement leurs propriétés à des applications ciblées. L'ambition est de constituer une bibliothèque numérique et expérimentale de flavonoïdes fonctionnalisés, servant de base à la conception de pigments naturels et d'ingrédients fonctionnels à haute valeur ajoutée.

Les travaux seront organisés selon quatre tâches principales :
Construction d'une bibliothèque de polyphénols. Une bibliothèque structurée sera constituée à partir de flavonoïdes de référence, tels que les flavonols et les anthocyanidines, ainsi que de dérivés naturels issus de biomasses végétales. Elle intégrera également des composés fonctionnalisés présentant des propriétés hydrophiles ou lipophiles modulées. Cette base de données permettra d'analyser les relations structure-propriétés, d'établir une classification des composés en fonction de leurs propriétés colorimétriques, physico-chimiques et biologiques et de sélectionner les candidats les plus pertinents pour les étapes ultérieures du projet.
Développement d'une méthodologie de conception assistée par ordinateur. Cette étape visera à mettre en place une approche combinant modélisation et validation expérimentale progressive, afin d'analyser la structure moléculaire (géométrie, fonctions chimiques, réactivité), d'identifier les sites de substitution pertinents, de prédire l'effet de modifications structurales et d'évaluer leur impact sur les propriétés physico-chimiques (solubilité, stabilité, lipophilie, biodisponibilité). Cette approche permettra de réduire fortement le recours aux essais empiriques.
Fonctionnalisation chimique ciblée et formulation. Les flavonoïdes seront fonctionnalisés par des voies de chimie réversible puis stabilisés et protégés dans des matrices polymériques (par encapsulation, dispersions solides...). Cette tâche visera à améliorer la stabilité, la solubilité et la biodisponibilité des composés.
Validation expérimentale et applications. Les composés obtenus seront caractérisés (stabilité, solubilité, propriétés colorimétriques) et évalués en vue d'applications comme pigments biosourcés ou ingrédients fonctionnels. La confrontation entre prédictions numériques et résultats expérimentaux permettra d'affiner les modèles et de valider la stratégie de conception.

Chimiste organicien ou physico-chimiste de formation, incluant les bases de la formulation, des connaissances en modélisation moléculaire seraient un plus.

Envoyer : CV, lettre de motivation, relevés de notes et lettres de recommandation