Communication

Co-auteur(s) : Eloïse Lancelot ¹, Valérie Lullien-Pellerin ², Dominique Bertrand ³, Benoît Jaillais ¹

Le blé est l'une des céréales les plus cultivées au monde qui constitue la base de l’alimentation humaine. La qualité des grains, incluant leur aptitude au fractionnement pour produire des farines ou semoules, représente un enjeu fondamental pour la filière céréalière. Cette qualité est influencée à la fois par des facteurs génétiques et/ou environnementaux. En particulier, les propriétés mécaniques des grains qui régissent leur aptitude au fractionnement dépend de leurs caractéristiques de dureté et de vitrosité. La dureté est définie comme le degré de résistance à la déformation et est contrôlée par des facteurs génétiques qui régissent l’adhésion entre granules d’amidon et réseau protéique au sein du grain, tandis que la vitrosité, attribuée au degré de compacité de l’albumen, est une propriété optique du matériau influencée par les conditions de développement du grain.

Ces paramètres ont été largement étudiés en Spectroscopie Proche Infrarouge (SPIR) et plus rarement en imagerie hyperspectrale PIR et encore jamais simultanément. Cette technique, qui suscite un intérêt grandissant pour la recherche agronomique, combine l’information spectrale à une forte résolution spatiale et permet ainsi la détermination et la localisation des constituants chimiques dans l’échantillon sans préparation ni destruction.
Dans cette étude, un système d’imagerie hyperspectrale PIR a été utilisé pour analyser la structure de grains de blé répartis en quatre lots de 15 grains issus de lignées de blés quasi-isogéniques qui ne différent que par le caractère de dureté et de lieux de culture différents qui permettent l’obtention de vitrosité contrastées. Une image a été acquise pour chaque grain entier et en coupe transversale dans la gamme 950-2500nm. Les hypercubes de taille 231X318X212 ainsi obtenus ont ensuite été traités par deux traitements chimiométriques, spécifiquement développés sous Matlab: une ACP classique réalisée sur des pixels de chaque image échantillonnés aléatoirement d’une part, et une ACP concaténée appliquée à tous les pixels des images. Cette dernière conduit à l’obtention d’images en fausses couleurs, communes à toutes les images, pouvant être visuellement comparées.

Les résultats obtenus par l’ACP classique montrent une bonne séparation des quatre lots de grains en fonction de leur vitrosité et de leur dureté. Les images obtenues par ACP concaténée permettent de mettre en évidence les différents tissus du grain et d’estimer une variabilité au sein d’un lot.

D’autre part, l’étude montre des résultats cohérents entre les échantillons en coupe et les grains entiers. L’imagerie hyperspectrale PIR combinée à une ACP s’avère donc être un outil très prometteur pour l’exploration de données et la classification de grains de blé en fonction de leur dureté et de leur vitrosité.

¹ INRA, UR1268 Biopolymères Interactions Assemblages, F-44300 Nantes, France
² INRA , UMR 1208 Ingénierie des Agropolymères et Technologies Emergentes (IATE) 2, place Pierre Viala - F-34060 Montpellier cedex 1, France
³ data_frame, rue stendhal, F-44300 Nantes, France