Chemical and biological variability of different Awaras (Astrocaryum vulgare) from French Guiana for an agri-food valorization

Les palmiers constituent les éléments phare de la biodiversité végétale amazonienne avec plus de 180 espèces recensées réparties en 39 genres. Le genre Astrocaryum regroupe à lui seul 40 de ces espèces (Da Fonseca Machado et al., 2022)

En Guyane, on recense plus de 75 espèces de palmiers dont de nombreuses occupent une place importante au sein des communautés locales en raison de leurs nombreuses utilisations traditionnelles à des fins artisanales (vannerie, objets ornementaux), alimentaires (à partir des huiles de pulpe et d'amande, et la pulpe) et médicinales (à partir des différents organes végétatifs). Parmi celles-ci, il y a une espèce qui mérite une attention particulière : c'est l'Astrocaryum vulgare. En effet, en raison de sa forte connotation patrimoniale, liée notamment à son intégration dans un mets gastronomique local ("bouyon wara") et en médecine traditionnelle (notamment par la réalisation de l'huile dite "tcho-tcho" à partir de son amande), ce palmier est incontournable. C'est un palmier très commun en plaine côtière, inféodé aux sols sableux bien drainés et aux lisières de savanes. Il est très adapté aux conditions climatiques équatoriales (ensoleillement fort, pluviométrie abondante) (Guerreiro Martorano et al., 2018). Avec une productivité annuelle de 50 à 100 kg fruits par plants et par an, il pourrait constituer une ressource alimentaire de taille pour le territoire s'il était plus domestiqué (Menezes et al., 2022). 

De plus, de nombreuses études scientifiques ont mis en exergue ses nombreuses propriétés parmi lesquelles on peut citer : 

• des propriétés nutritionnelles liées à sa richesse en caroténoïdes, acides gras insaturés et phytostérols (Santos et al., 2013 ; Obooh et al., 2009; De Souza Ferreira et al., 2009 ; Noronha Matos et al., 2019 ; Santos et al., 2013), composés bioactifs d'intérêt.
• et des activités biologiques parmi lesquelles les propriétés antioxydantes et anti-inflammatoires (Bony et al., 2012), antimicrobiennes (Rossato et al., 2019; Lalouckova et al., 2021;  ) et hypoglycémiantes (Baldissera et al., 2017). 

Le palmier Astrocaryum vulgare est à la base de produits dérivés trouvant leurs applications en agroalimentaire, cosmétique et pharmaceutique. Ces travaux scientifiques ont beaucoup impliqué des ressources végétales extérieures à la Guyane. Du coup, se posent les questions suivantes : Quels composés chimiques sont présents dans les awaras de Guyane ?  Quelles propriétés biologiques en découlent ? Ces caractérisations permettent-elles d'envisager la création d'un nutraceutique innovant à partir de la pulpe d'awara ? 

Le projet de thèse, mené en cotutelle internationale avec l'Université fédérale du Pará au Brésil (Centre de VAlorisation des Composés Bioactifs Amazoniens (CVACBA) vise dans son approche pluridisciplinaire (biologie, chimie, agroalimentaire, biochimie) à caractériser du point de vue chimique et biologique les cultivars guyanais de l'Astrocaryum vulgare et à fournir des éléments préliminaires à la création d'un produit agroalimentaire innovant et à forte valeur ajoutée. Ce produit sera développé à moyen et long terme dans le cadre d'un partenariat avec un (ou des) industriel(s) locaux.

Le projet de thèse, en s'inscrivant dans la préservation et la meilleure connaissance d'une ressource emblématique du biome amazonien, de surcroît adaptée au changement climatique, s’inscrit dans une des orientations scientifiques phares de l’université de Guyane et de l’institut amazonien de la biodiversité et de l’innovation durable, autour de la « valorisation des ressources naturelles » du territoire.

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Palm trees are the flagship elements of Amazonian plant biodiversity with more than 180 species recorded in 39 genera. Astrocaryum alone includes 40 of these species (Da Fonseca Machado et al., 2022) In french Guiana, there are more than 75 species of palm trees, many of which occupy an important place in local communities due to their many traditional uses for artisanal purposes (basketry, ornaments), food  (from the oils of pulp and almond, and pulp) and medicinal (from the various vegetative organs). Among these, there is a species that deserves special attention : it is the Astrocaryum vulgare. Indeed, due to its strong heritage connotation, linked in particular to its integration into a local gastronomic dish ("bouyon wara") and traditional medicine (notably through the production of the so-called "tcho-tcho" oil from its almond), this palm is unavoidable. It is a very common palm in coastal plains, attached to well-drained sandy soils and savannah edges. It is very adapted to equatorial climatic conditions (strong sunshine, abundant rainfall) (Guerreiro Martorano et al., 2018). With an annual productivity of 50 to 100 kg fruit per plant per year, it could be a major food resource for the territory if it was more domesticated (Menezes et al., 2022). 

In addition, numerous scientific studies have highlighted its many properties, including: 

• nutritional properties related to its richness in carotenoids, unsaturated fatty acids and phytosterols (Santos et al., 2013; Obooh et al., 2009; De Souza Ferreira et al., 2009; Noronha Matos et al., 2019; Santos et al., 2013), bioactive compounds of interest.

• and biological activities including antioxidant and anti-inflammatory properties (Bony et al., 2012), antimicrobial (Rossato et al., 2019; Lalouckova et al., 2021;  ) and hypoglycemic (Baldissera et al., 2017). 

The Astrocaryum vulgare palm is the basis of derived products that are used in food, cosmetics and pharmaceuticals. This scientific work has involved a lot of plant resources outside French Guiana. The following questions arise : What chemical compounds are present in the awaras of French Guiana?  What biological properties do they have ? Do these characterizations allow the creation of an innovative nutraceutical from awara pulp? 

The PhD project, conducted in international cotutelle with the Federal University of Pará in Brazil (in the Center for Validation of Amazon Bioactive Compounds (CVACBA)) aims in its multidisciplinary approach (biology, chemistry, agri-food, biochemistry) to characterize the Franch Guiana cultivars of Astrocaryum vulgare from a chemical and biological point of view and to provide preliminary elements for the creation of an innovative food product with high added value. This product will be developed in the medium and long term through a partnership with a (or more) local industry.

The PhD project, in keeping with the preservation and better knowledge of an emblematic resource of the Amazonian biome, moreover adapted to climate change, is part of one of the leading scientific orientations of the University of French Guiana and the Amazonian Institute for Biodiversity and Sustainable Innovation, around the "exploitation of natural resources" of the territory.

REFERENCES

Ana Paula da Fonseca Machado, Roberto de Paula do Nascimento, Mariana da Rocha Alves, Lívia Mateus Reguengo, Mario Roberto Marostica Junior « Brazilian tucuma ̃-do-Amazonas (Astrocaryum aculeatum) and tucuma ̃-do-Para ́ (Astrocaryum vulgare) fruits : bioactive composition, health benefits, and technological potential »  - Food Research International 151 (2022) 110902 

Baldissera, Matheus D. ; Souza, Carine F. ; Grando, Thirssa H. ; Cossetin, Luciana F. ; Sagrillo, Michele R. ; Nascimento, Kátia ; da Silva, Aleksandro S. ; Machado, Alencar K. ; da Cruz, Ivana B.M. ; Stefani, Lenita M. ; Klein, Bruna ; Wagner, Roger ; Monteiro, Silvia G.  Antihyperglycemic,  antioxidant activities of tucumã oil (Astrocaryum vulgare) in alloxan-induced diabetic mice, and identification of fatty acid profile by gas chromatograph: New natural source to treat hyperglycemia - Chemico-biological interactions, 2017-05, Vol.270, p.51-58 

Bony, Emilie ; Boudard, Frédéric ; Dussossoy, Emilie ; Portet, Karine ; Brat, Pierre ; Giaimis, Jean ; Michel, Alain Chemical Composition and Anti-inflammatory Properties of the Unsaponifiable Fraction from Awara (Astrocaryum vulgare M.) Pulp Oil in Activated J774 Macrophages and in a Mice Model of Endotoxic Shock - Plant foods for human nutrition (Dordrecht), 2012, Vol.67 (4), p.384-392

Bony, Emilie ; Boudard, Frédéric ; Dussossoy, Emilie ; Portet, Karine ; Brat, Pierre ; Giaimis, Jean ; Michel, Alain . Chemical Composition and Anti-inflammatory Properties of the Unsaponifiable Fraction from Awara (Astrocaryum vulgare M.) Pulp Oil in Activated J774 Macrophages and in a Mice Model of Endotoxic Shock - Plant foods for human nutrition (Dordrecht), 2012, Vol.67 (4), p.384-392

Ederlan de Souza Ferreira ; Vitãria Georgina Lucien ; Andrão Siqueira Amaral ; Catia da Silva Silveira "Caracterização fisico-quimica do fruto e do oleo extrado de tucumã (astrocaryum vulgare Mart) - Alimentos e nutrição, 2009, vol.19 (4), p.427-433

Lalouckova, Klara ; Skrivanova, Eva ; Rondevaldova, Johana ; Frankova, Adela ; Soukup, Josef ; Kokoska, Ladislav - In vitro antagonistic inhibitory effects of palm seed crude oils and their main constituent, lauric acid, with oxacillin in Staphylococcus aureus - Scientific reports, 2021, Vol.11 (1), p.177-177, Article 177

Lucieta Guerreiro Martorano, Maria do Socorro Padilha de Oliveira, Gleidson Guilherme Caldas Mendes, José Reinaldo da Silva Cabral de Moraes, Daniel Pereira Pinheiro, Afonso Henrique Moraes Oliveira « Agrometeorological conditions associated with phenological responses of tucumã-do-pará (Astrocaryum vulgare Mart.) » - Ciência e Agrotecnologia 42(2):127-137, Mar/Apr. 2018  - http://dx.doi.org/10.1590/1413-70542018422032917 

Menezes, Eduardo Gama Ortiz ; Barbosa, Jhonatas Rodrigues ; Pires, Flavia Cristina Seabra ; Ferreira, Maria Caroline Rodrigues ; de Souza e Silva, Ana Paula ; Siqueira, Leticia Maria Martins ; de Carvalho Junior, Raul Nunes. "Development of a new scale-up equation to obtain Tucumã-of-Pará (Astrocaryum vulgare Mart.) oil rich in carotenoids using supercritical CO2 as solvent" -The Journal of supercritical fluids, 2022, Vol.181, p.105481, Article 105481

Noronha Matos, Kevin Albert ; Praia Lima, Danielle ; Pereira Barbosa, Anna Paula ; Zerlotti Mercadante, Adriana ; Campos Chisté, Renan - "Peels of tucumã (Astrocaryum vulgare) and peach palm (Bactris gasipaes) are by-products classified as very high carotenoid sources" "- Food chemistry, 2019, Vol.272, p.216-221

Oboh, Fred O. J. (2009) "The food potential of Tucum (Astrocaryum vulgare) fruit pulp" - International Journal of Biomedical and Health Sciences, 5(2), 57–64.

Rossato, A., Silveira, L. da S., Lopes, L. Q. S., Filho, W. P. D. S., Schaffer, L. F., Santos, R. C. V., & Sagrillo, M. R. (2019). Evaluation in vitro of antimicrobial activity of tucuma ̃ oil (Astrocaryum Vulgare). Archives in Biosciences & Health, 1(1), 99–112. https://doi.org/10.18593/abh.19701. 

Santos, M. F. G. ; Marmesat, S. ; Brito, E. S. ; Alves, R. E. ; Dobarganes, M. C. "Major components in oils obtained from Amazonian palm fruits" - Grasas y aceites (Sevilla), 2013, Vol.64 (3), p.328-334

Santos, M. F.G. ; Alves, R. E. ; Ruíz-Méndez, M. V. - Minor components in oils obtained from Amazonian palm fruits - Grasas y aceites (Sevilla), 2013, Vol.64 (5), p.531-536

Les travaux seront menés au sein de l’Unité de Recherche COVAPAM (COnnaissance et VAlorisation des Produits végétaux AMazoniens) à l'Université de Guyane ; et au Centre de VAlorisation des Composés Bioactifs Amazoniens (CVACBA) à l'Université fédérale du Pará au Brésil (UFPA). 

L'UR COVAPAM (UNIVERSITE DE GUYANE) a pour mission d’étudier et de valoriser des aliments et plantes issus de la biodiversité amazonienne. Ses projets scientifiques s’articulent autour de 2 axes principaux : 

Axe 1-Connaissance de la biodiversité visant à approfondir la connaissance et la compréhension du fonctionnement de la biodiversité amazonienne notamment au niveau moléculaire. Cet axe se caractérise par trois activités de recherche majeures :  la caractérisation chimique des molécules, l'évaluation biologique de leur activité et surtout la compréhension des relations structure-fonction. 

Axe 2-Valorisation de la biodiversité ayant pour objectif de valoriser les molécules issues de la biodiversité dont les propriétés ont été reconnues dans l'axe 1.  Cela se décline par la mise en place des process de transformation des bioressources et l’accompagnement des porteurs de projets dans la formulation de produits à haute valeur ajoutée, dans les secteurs de la cosmétique et de l'agroalimentaire.

Website : https://www.univ-guyane.fr/recherche/laboratoires/ur-covapam/

Le CVACBA (UFPA / Université fédérale du Pará) a pour objectif, à travers ses activités, de valoriser les composés bioactifs de l’Amazonie. Le centre offre des services qui permettent le contrôle de la qualité des produits d’origine végétale dans les domaines de la science et de la technologie alimentaire, pharmaceutique, chimique, biotechnologique, cosmétologie, entre autres. Parmi lesquels on peut compter : le contrôle de la qualité des composés bioactifs et de leurs aspects biochimiques et fonctionnels ; la détermination de l’activité antioxydante; l’évaluation du profil d’acides gras; la détermination de la composition centésimale et de la qualité microbiologique; l’ingénierie des produits naturels; les analyses thermo-physiques; la technologie et le développement de nouveaux produits; la formulation et la standardisation des produits.

Website : https://ufpa.br/orgaos/centro-de-valorizacao-de-compostos-bioativos-da-amazonia/

The work will be carried out within the COVAPAM Research Unit (Knowledge and Valorization of amazonian Vegetable Products) at the University of French Guiana; and the Centre for Bioactive Amazonian Compounds (CVACBA) at the Federal University of Pará in Brazil (UFPA). 

The UR COVAPAM (UNIVERSITY OF FRENCH GUIANA) has the mission to study and value food and plants from the Amazon biodiversity. Its scientific projects focus on two main areas: 

• Axis 1-Knowledge of biodiversity aiming to deepen the knowledge and understanding of the functioning of Amazonian biodiversity, especially at the molecular level. This axis is characterized by three major research activities: chemical characterization of molecules, biological evaluation of their activity and especially the understanding of structure-function relations. 

• Axis 2-Enhancement of biodiversity with the objective of enhancing the molecules resulting from biodiversity whose properties have been recognized in axis 1.  This is achieved by setting up processes for the transformation of bioresources and supporting those who are projects in the formulation of high added value products, in the cosmetics and agri-food sectors.

Website : https://www.univ-guyane.fr/recherche/laboratoires/ur-covapam/

The CVACBA (UFPA/ Federal University of Pará) aims, through its activities, to enhance the bioactive compounds of the Amazon. The center offers services that allow quality control of plant products in the fields of food science and technology, pharmaceutical, chemical, biotechnology, cosmetology, among others. These include: quality control of bioactive compounds and their biochemical and functional aspects; determination of antioxidant activity; evaluation of the fatty acid profile; Determination of the percentage composition and microbiological quality; engineering of natural products; thermo-physical analyses; technology and development of new products; formulation and standardisation of products.

Website : https://ufpa.br/orgaos/centro-de-valorizacao-de-compostos-bioativos-da-amazonia/

Le (la) candidat(e) devra être titulaire d’un master 2 ou d’un diplôme d’ingénieur  ; et avoir des compétences dans le domaine de la chimie analytique, de la biologie et/ou de la biochimie agroalimentaire. Il (elle) devra présenter une bonne qualité rédactionnelle et d’expression orale ; et être une force de proposition. La rigueur, la motivation et l’autonomie devront être également ses qualités. La maîtrise de l’anglais à l’oral comme à l’écrit sera nécessaire (une compétence en portugais serait également un atout). 

The candidate will be required to have a Master’s degree or a degree in engineering; and to have skills in the field of analytical chemistry, biology and/or   biochemistry in food processing. He (she) must present a good quality of writing and oral expression; and be a force of proposal. Rigour, motivation and autonomy must also be his qualities. Fluency in both oral and written English will be required (proficiency in Portuguese would also be an asset).