Influence of milling techniques and fermentation practices on microbial biodiversity and bread quality | Influence de la mouture et des pratiques de fermentation sur la biodiversité microbienne et la qualité du pain

English. Sourdough bread is the result of a process which, from the field to the oven, involves farmers, millers and bakers. In France, this chain was initially built with sustainability in mind. Social sustainability with the valorization of knowledge and practices, economic sustainability with a territorial anchor and environmental sustainability with a low use of inputs and energy and the maintenance of biodiversity. My thesis was part of a participatory research approach that aimed to support and develop this sustainable sector by addressing the issues of flour supply, maintenance of microbial biodiversity and dissemination of knowledge. First, my thesis focused on the study of the impact of the leavening agent (sourdough/yeast) and the wheat variety on the nutritional and organoleptic quality of breads. Through a collective bread-making experiment, I showed that, compared to yeast, sourdoughs produce breads with a lower carbohydrate content, a higher relative soluble protein content and a more complex aromatic profile. Wheat varieties mainly influence the mineral content of breads.In a second step, I studied the effect of flour milling techniques on the dynamics of microbial communities' installation in sourdoughs and on bread quality. This part, co-constructed in all its scientific steps by all the actors of the sector and the academic researchers, revealed that with equivalent rate of ash, the milling technique, either using stone or roller mills, had a low impact on the biochemical composition of the wheat flour, with a higher content of sugars in the flours produced with stone mills. Whatever the milling technique and the bakery, the succession of microbial communities after the initiation of new sourdoughs followed a very similar dynamic. It is characterized by a rapid microbial colonization and by the invasion of the medium in five backsloppings by one species of yeast and between 10 and 20 backsloppings by two to three species of lactic acid bacteria. The microbial species that settled varied according to the baker but did not depend on the milling technique or the type of wheat population. The quality of the breads was mainly impacted by the sourdough. The milling technique had a lesser effect with a lower fructose content and a higher soluble protein content in sourdough breads made with stone-milled flours compared to rolled-milled ones. In the last part of my dissertation, I combined experimental notes, social network exchanges and semi-structured interviews with stakeholders, to report and analyze the design, the steps, the different roles of each participant in our participatory research approach. The interviews showed that millers and bakers embraced the results and were willing to enlarge their knowledge and that the researchers wanted to frame their research in a social and environmental context. In conclusion, my thesis showed that the milling technique had little influence on the sourdough microbial community and the quality of the bread, while the bakery house with its own practices played a major role. My work showed the interest of participatory research for knowledge sharing and the development of local farming and artisanal sector.

French. Le pain au levain naturel est issu d'une filière qui, du champ au four, implique paysannes et paysans, meunières et meuniers, boulangères et boulangers. En France, cette filière s'est construite dans un objectif de durabilité : durabilité sociale avec la valorisation de savoirs et de pratiques, durabilité économique avec un ancrage dans les territoires et durabilité environnementale avec une faible utilisation d'intrants et d'énergie et le maintien de la biodiversité. Ma thèse s'est inscrite dans une démarche de recherche participative qui visait à soutenir et développer cette filière durable en répondant aux enjeux d'approvisionnement en farine, de maintien de la biodiversité microbienne et de diffusion des savoirs. Dans un premier temps, ma thèse s'est focalisée sur l'étude de l'impact du ferment (levain/levure) et de la variété de blé sur la qualité nutritionnelle et organoleptique des pains. À travers une expérience collective de panification, j'ai montré qu'en comparaison à la levure, les levains produisent des pains à teneur en carbohydrates plus faible, à teneur relative en protéines solubles plus importante et au profil aromatique plus complexe. Les variétés de blé, quant à elles, influencent principalement le contenu en minéraux des pains.Dans un second temps, j'ai étudié l'effet de la technique de mouture sur la dynamique d'installation des communautés microbiennes des levains et la qualité du pain. Cette partie, co-construite dans toute sa démarche scientifique par l'ensemble des acteurs de la filière et les scientifiques, a révélé qu'à taux de cendre équivalent, le type de moulin, meules ou cylindres, a un impact faible sur la composition biochimique de la farine de blé tendre, avec essentiellement une teneur de sucres plus élevée dans les farines obtenues sur meules de pierre. Quels que soient la technique de mouture ou le fournil, la succession des communautés microbiennes après l'initiation de nouveaux levains suit une dynamique très similaire. Elle se caractérise par une colonisation microbienne rapide et par l'invasion du milieu en cinq rafraichis par une espèce de levure et entre 10 et 20 rafraîchis par deux à trois espèces de bactéries. Les espèces microbiennes qui s'installent varient selon les boulangèr·es, mais ne dépendent ni de la technique de mouture ni de la population de blé. La qualité des pains, quant à elle, est impactée principalement par le levain. La mouture a un effet moindre avec une teneur en fructose plus faible et une teneur en protéines solubles plus élevée dans les pains au levain fabriqués avec des farines de meules par rapport à ceux fabriqués avec des farines obtenues sur cylindres. Dans la dernière partie de ma thèse, j'ai combiné des notes expérimentales, des échanges sur les réseaux sociaux et des entretiens semi-directifs avec les participant·es, pour témoigner de la démarche de recherche participative et analyser la co-construction du projet, ses étapes et les différents rôles de chaque participant. Les entretiens ont montré que les meunièr·es et les boulangèr·es se sont approprié·es les résultats et qu'ils expriment la volonté d'élargir leurs connaissances et que les scientifiques souhaitaient ancrer leur recherche dans un contexte social et environnemental.En conclusion, ma thèse a montré que la technique de mouture avait peu d'influence sur la communauté microbienne du levain et la qualité du pain, tandis que le fournil, avec ses pratiques associées, jouait un rôle majeur. Mon travail a montré l'intérêt de la recherche participative pour le partage des connaissances et le développement de filières locales.