Thèse Élaboration et Caractérisation de Biocomposites à Base de Mycélium Relations Procédé-Structure-Propriétés et Durabilité H/F - Doctorat.Gouv.Fr

Établissement : Université Paris-Saclay GS Sciences de l'ingénierie et des systèmes École doctorale : Interfaces : matériaux, systèmes, usages Laboratoire de recherche : LGPM - Laboratoire de Génie des Procédés et Matériaux Direction de la thèse : Brahim MAZIAN Début de la thèse : 2026-11-01 Date limite de candidature : 2026-09-30T23:59:59 Cette thèse porte sur le développement de biocomposites à base de mycélium en vue de mieux maîtriser leur procédé d'élaboration et de comprendre les relations entre conditions de fabrication, structure interne, propriétés fonctionnelles et durabilité. Ces matériaux, obtenus par croissance contrôlée d'un réseau fongique au sein de substrats lignocellulosiques, présentent un fort potentiel pour des applications durables, notamment dans le domaine du bâtiment et de l'isolation biosourcée. Toutefois, leur développement reste limité par la variabilité de la croissance fongique, le manque de maîtrise des procédés de fabrication et une compréhension encore incomplète des mécanismes qui gouvernent leurs propriétés et leur évolution en conditions d'usage.
Les travaux viseront dans un premier temps à optimiser l'élaboration des biocomposites, notamment à travers la formulation du milieu de culture et le contrôle des conditions favorisant la colonisation du substrat. L'influence des différentes étapes de fabrication et de post-traitement - formulation, stabilisation, séchage et densification - sera ensuite étudiée afin d'établir les liens entre procédé, organisation multi-échelle, porosité et propriétés du matériau. Une attention particulière sera portée aux propriétés structurales, physiques, hydriques, thermiques et mécaniques, ainsi qu'à leur évolution sous l'effet de conditions environnementales variables, afin d'évaluer la stabilité et la durabilité des matériaux.
L'ensemble des données expérimentales produites permettra enfin de développer des approches de modélisation et d'analyse par Machine Learning afin d'identifier les paramètres déterminants du comportement des biocomposites et de proposer des règles de conception permettant d'obtenir des matériaux à la fois performants, reproductibles et durables. L'objectif final est ainsi de contribuer au développement d'une nouvelle génération de matériaux isolants biosourcés à faible impact environnemental, adaptés à des applications réelles. Les biocomposites à base de mycélium constituent une voie prometteuse pour le développement de matériaux biosourcés à faible impact environnemental. Ils sont obtenus par croissance contrôlée d'un réseau fongique au sein de substrats lignocellulosiques et présentent une structure légère et poreuse, de bonnes propriétés d'isolation ainsi qu'un comportement hygroscopique marqué. Ces caractéristiques suscitent un intérêt croissant pour des applications dans le bâtiment, l'emballage biosourcé et le design écoresponsable.
Malgré ce potentiel, plusieurs verrous scientifiques limitent encore leur développement à plus grande échelle. Les relations entre conditions d'élaboration, structure interne, propriétés d'usage et durabilité restent encore insuffisamment comprises. La croissance fongique peut également être lente et variable, tandis que l'influence des différentes étapes de fabrication et de post-traitement sur les propriétés finales du matériau demeure à mieux maîtriser. Une meilleure compréhension des interactions entre formulation, procédés, organisation multi-échelle et performances est donc nécessaire pour améliorer la reproductibilité et prédire le comportement de ces matériaux en conditions réelles d'utilisation.
Dans ce contexte, la thèse s'inscrit à l'interface de la biotechnologie, de la science des matériaux et de la physique des transferts, avec l'objectif de mieux comprendre et maîtriser les relations procédé-structure-propriétés-durabilité afin de contribuer au développement de biocomposites mycéliens performants, stables et adaptés à des applications réelles. L'objectif général de cette thèse est de développer et mieux maîtriser l'élaboration de biocomposites à base de mycélium, afin de comprendre les relations entre procédé de fabrication, structure interne, propriétés fonctionnelles et durabilité.
Les objectifs spécifiques sont de :
- optimiser la croissance du mycélium et la colonisation des substrats lignocellulosiques ;
étudier l'influence de la formulation, de la stabilisation, du séchage et de la densification sur la structure du matériau ;
- caractériser les propriétés structurales, physiques, hydriques, thermiques et mécaniques des biocomposites ;
- analyser leur stabilité et leur durabilité sous conditions environnementales variables ;
- établir les relations procédé-structure-propriétés-durabilité ;
- exploiter les données expérimentales à l'aide d'outils de modélisation et de Machine Learning afin d'identifier des règles de conception pour des matériaux performants, reproductibles et durables. La méthodologie reposera sur une approche expérimentale et numérique intégrée. Dans un premier temps, des biocomposites à base de mycélium seront élaborés à partir de substrats lignocellulosiques en faisant varier les paramètres de formulation et les conditions de culture afin d'améliorer la vitesse de croissance, l'homogénéité de la colonisation et la reproductibilité du procédé.
L'influence des différentes étapes de fabrication et de post-traitement, notamment la formulation, la stabilisation, le séchage et la densification, sera ensuite étudiée. Les matériaux obtenus feront l'objet d'une caractérisation multi-échelle portant sur leur structure, leur porosité et leurs propriétés physiques, hydriques, thermiques et mécaniques, afin d'établir les relations entre procédé, structure et performances.
La durabilité des biocomposites sera également évaluée en étudiant l'évolution de leurs propriétés sous l'effet de conditions environnementales variables. L'ensemble des données expérimentales générées sera finalement analysé à l'aide d'outils de modélisation et de Machine Learning, dans le but d'identifier les paramètres déterminants et d'établir des règles de conception pour des matériaux performants, stables et reproductibles.

Le ou la candidat(e) devra être titulaire d'un diplôme d'ingénieur ou d'un Master 2 en science des matériaux, génie des procédés ou biotechnologies, avec des connaissances ou un intérêt marqué pour les sciences du vivant. Une première expérience en recherche, acquise au cours d'un stage ou d'un projet académique, constituera un atout, en particulier dans les domaines en lien avec les matériaux biosourcés, les biocomposites ou les bioprocédés.
Le profil recherché devra également faire preuve de rigueur scientifique, d'autonomie, de capacités d'analyse et de solides compétences rédactionnelles, ainsi que d'une aptitude à travailler en équipe dans un environnement de recherche pluridisciplinaire. Une bonne maîtrise de l'anglais scientifique est également attendue, l'anglais étant utilisé comme langue de travail dans le cadre du projet.