La qualité de la mangue (Mangifera indica) : une étude du continuum pré et post-récolte par analyse expérimentale et modélisation

Abstract

This thesis is part of a project initiated at CIRAD in 2000 (Lechaudel et al. 2004, Nodey et al. 2014) for the improvement of the quality of Cogshall mangoes produced in Réunion. The main objective of this study was to analyse the effect of agronomic practices and storage conditions on mango's quality considering the continuum between pre- and post-harvest. Then using those analysis to identify possible levers of controls to improve the quality of Cogshall mango. Three complementary approaches were used in this work. The first approach was an experimental study focused on the evolution of fruit quality according to agronomic practices (leaves to fruit ratio), harvest dates and storage conditions (temperature and storage duration). Quality was assessed using indicators of maturity (respiration and ethylene emissions), physical quality (fresh weight, dry weight, colour, etc.) and gustatory quality (sugar concentrations, acidity, etc.). The results showed the importance of the source-sink relationship between the fruit and the branch on the fruit’s growth. In addition, the quality of the fruit at harvest largely determines the quality of the fruit in storage at maturity. The harvest induces the maturation of harvested fruits. Storage practices are then used to control and optimize this harvest-induced ripening. Low temperatures used during storage can extend the storage duration and ensure an acceptable concentration of sugars even before the climacteric crisis. The second approach was designed to study the variations of sugars in fruits through a model. This model was calibrated using available data (Lechaudel et al., 2005b; Joas et al., 2009) and the data collected for the experimental approach. This 'sugar model' simulates the variations of the 4 main sugars (starch, sucrose, fructose, and glucose) during the growth and the maturation on-tree and stored fruits. This approach suggested a strong significance, in pre-harvest, of starch and sucrose synthesis metabolisms. While in post-harvest, the fluxes representing the sucrose synthesis, starch degradation and the transformation of glucose molecules into fructose molecules are the most significant ones. The third approach used a "virtual mango" model to identify potentially beneficial agronomic and storage practices to improve fruit quality. All models developed for the sugar model were added to existing growth models (Lechaudel et al., 2005a, 2007). This coupled model was then adapted to include the fruit’s weight loss during the storage phase. The 'virtual mango' model was used to simulate changes of quality (fresh weight, dry matter content and sweetness) according to multiple possible combinations of cultural practices and storage conditions. These simulations are in accordance with the observed significance of agronomical practices during the growth and harvest date on the quality of fully matured fruit. Non-limiting conditions (sufficient irrigation and light exposure with reasonable fruit load) would result in the best possible fruit quality. Harvest dates and storage practices would then be selected according to conditions during growth and selected markets. On the one hand, later harvests are more suitable for local markets with good quality fruit and a shelf life of a few days. On the other hand, earlier harvests allow for longer storage durations (export, longer time to market, etc.) at the cost of a slight decrease in fruit quality at maturity. Even though the "virtual mango" model can only predict variations in fresh weight, dry matter content and sugar concentrations throughout the growth and ripening of mangoes. All the analysis and models produced in this work are relevant tools for studying and monitoring the development of mango quality throughout the pre- and post-harvest continuum.Cette thèse s’inscrit dans le cadre d’un projet initié au CIRAD en 2000 (Lechaudel et al. 2004, Nodey et al. 2014) pour l’amélioration de la qualité des mangues Cogshall produites à la Réunion. Cette étude a été construite autour de l’analyse des pratiques agronomiques et de conservations sur la qualité de la mangue tout au long du continuum entre le pré et le post-récolte afin d’identifier des leviers d’amélioration de la qualité des mangues Cogshall. Trois approches complémentaires ont été réalisées lors de ce travail. La première approche a été une étude expérimentale centrée autour de l’évolution de la qualité des fruits en fonction des pratiques agronomiques (rapport feuilles/fruits), des dates de récolte et des conditions de conservation (température et temps de conservation). La qualité a été évaluée en utilisant des indicateurs de maturité (respiration et émissions d’éthylène), de qualité physique (poids frais, poids sec, couleur, etc.) et de qualité gustative (concentrations des sucres, acidité, etc.). Les résultats ont montré l’importance de la relation source-puits entre le fruit et le rameau sur la croissance. De plus, la qualité à la récolte détermine en grande partie la qualité potentielle des fruits en conservation. La récolte induit la maturation de tous les fruits récoltés. Les pratiques de conservation sont alors utilisées pour contrôler et optimiser cette maturation après la récolte. La deuxième approche a été construite pour étudier les variations des sucres dans les fruits au travers d’un modèle mécaniste. Ce modèle a été calibré en utilisant des données existantes (Lechaudel et al., 2005b ; Joas et al., 2009) et les données récoltées lors de l’approche expérimentale. Ce « modèle sucres » simule les variations des 4 sucres majeurs (amidon, sucrose, fructose et glucose) durant la croissance et la maturation sur l’arbre ainsi qu’en chambre froide. Cette approche a suggéré une forte importance, en pré-récolte, des métabolismes de synthèse de l’amidon et du saccharose. Alors qu’en post-récolte, les flux les plus important seraient ceux responsable de la synthèse du saccharose, de la dégradation de l’amidon ainsi que le flux représentant transformation des molécules de glucose en molécules de fructose. La troisième approche a utilisé un modèle « mangue virtuelle » pour identifier des pratiques agronomiques et de conservation potentiellement avantageuse pour améliorer la qualité des fruits. Le modèle « sucre » a été ajouté aux modèles de croissances existants (Lechaudel et al., 2005a, 2007). Ce couplage de modèle a été ensuite adapté pour estimer la perte en masse des fruits lors de la phase de conservation. Le modèle « mangue virtuelle » a été utilisé pour simuler les évolutions de la qualité en fonction de multiples scénarios possibles de pratiques culturales et de conditions de conservation. Ces simulations appuient l’importance des conditions de croissance et de la date de la récolte sur la qualité des fruits observées dans les analyses expérimentales. Des conditions non-limitantes (bonne irrigation et exposition lumineuse avec une charge en fruit raisonnable) permettraient d’obtenir la meilleure qualité possible. Les dates de récolte ainsi que les pratiques de conservation seraient alors sélectionnées en fonction des conditions de croissance et des marchés souhaités. Les récoltes tardives sont adaptées pour une vente locale avec des fruits de bonne qualité mais avec un temps de conservation court. Alors que des récoltes précoces assurent des durées de conservation longues au prix d’une légère diminution de la qualité des fruits à maturité. Même si le modèle « mangue virtuelle » ne permet de prédire que quelques indicateurs de qualités lors de la croissance et de la maturation des mangues. L’ensemble des analyses et des modèles produits se présentent comme des outils pertinents pour l’étude et le pilotage de l’élaboration de la qualité des mangues tout au long du continuum pré- et post-récolte