La consommation d'un régime hyper protéique (HP) améliore l'homéostasie glucidique, le gain de poids, l'adiposité, en réduisant le tissus adipeux blanc et la taille des adipocytes. Les adaptations métaboliques dues à l'augmentation de l'apport protéique sont au moins caractérisées, au niveau du foie, par la diminution de la lipogenèse et l'augmentation de la conversion des acides aminés (AA) en glycogène. Cependant, le rôle des acides aminés dans le contrôle de ces adaptations métaboliques et des voies de transduction responsables de la transmission du signal " acides aminés " n'ont pas encore été élucidés. L'objectif de notre étude a été de déterminer l'effet de l'augmentation de l'apport en acides aminés sur la traduction et la protéolyse, et d'identifier les voies de signalisation impliquées dans la détection des acides aminés ainsi que l'acide aminé ou le groupe d'acide aminés responsable de ces effets, en utilisant des approches in vivo et in vitro. Les extraits protéiques ont été analysés par western blots pour examiner l'état de phosphorylation des protéines impliquées dans les voies de signalisation qui participent à la détection des AAs et à la régulation de la traduction, à savoir les voies: " mammalian target of rapamycin " (mTOR), " adenosine monophosphate-activated protein kinase " (AMPK) et " general control non-depressible kinase 2 " (GCN2). Cette étude a montré que l'adaptation à un régime de HP est caractérisée par la stimulation de la traduction dans le foie, au moins au niveau de l'étape d'initiation. Cette activation requiert à la fois la présence de fortes concentrations en AA (au moins la leucine ou des AAs à chaîne branchée) et d'insuline, comme l'indique l'augmentation de la phosphorylation de mTOR, 4E-BP1 et S6 et la diminution de la phosphorylation de l'AMPK et GCN2. L'utilisation de l'AICAR (activateur de l'AMPK) et de la rapamycine (inhibiteur de mTOR) nous a permis de montrer qu'en présence de fortes concentrations en AA et d'insuline, mTOR n'est pas le seul régulateur de 4E-BP1 et de la S6K1 (cibles de mTOR) et que l'AMPK peut également jouer un rôle important dans la régulation de leur état de phosphorylation. En outre, l'augmentation de l'apport protéique provoque une inhibition de la dégradation des protéines dans le foie et une diminution de l'expression des gènes codant les principales protéines du système autophagie et de l'ubiquitine-protéasome. En conséquence, les protéines sont moins ubiquitinées, donc moins dégradées. Les AAs et l'insuline semblent être les principaux régulateurs de la voie de protéolyse ubiquitine-protéasome et les voies mTOR et AMPK seraient les médiateurs des effets acides aminés et de l'insuline. Ces résultats suggèrent que le contrôle des voies cataboliques et anaboliques du métabolisme des protéines sont régulées par les mêmes signaux et font intervenir les mêmes voies de signalisation.

Les phytates et les polysaccharides non amylacés (PNA) sont des facteurs antinutritionnels abondants dans l’alimentation des porcs et des poulets. Même si les phytates constituent un réservoir de phosphore (P), ce P est peu disponible pour le porc et le poulet à cause de la faible présence de phytases endogènes chez ces animaux. Pour cette raison la phytase microbienne a été incorporée dans les régimes alimentaires, ce qui a permis de mettre en évidence l’impact négatif des phytates sur la digestibilité des acides aminés (AA). De même, les PNA sont indigestibles et résistants à la digestion chez le porc et le poulet. De plus, ils limitent la digestibilité des constituants intracellulaires des graines diminuant ainsi la digestibilité des AA et de l’énergie d’où l’utilité du recours à des carbohydrases. La xylanase, une carbohydrase, pourrait améliorer la digestibilité des PNA menant possiblement à l’augmentation de la digestibilité des AA et du contenu en énergie métabolisable apparente (EMA). À cet égard, il est d’une grande importance de connaître les mécanismes et de quantifier l’action de ces deux enzymes dans l’élimination des facteurs antinutritionnels et l’amélioration de la digestibilité des AA, ainsi que de l’EMA. Une approche par méta-analyse a permis d’établir des modèles de prédiction de la digestibilité des AA sous l’effet de l’ajout de la phytase chez le porc et le poulet à partir de la teneur de la ration en AA alimentaires, la phytase incorporée, en plus de la fibre alimentaire NDF (Neutral Detergent Fibre) dans le cas du porc et du P phytique (PP) dans le cas du poulet. Des modèles de prédiction ont aussi été établis pour prédire la digestibilité des AA chez le poulet à partir de la xylanase incorporée et la fibre alimentaire (NDF et PNA). La xylanase incorporée, la fibre alimentaire (NDF et PNA) et l’énergie brute (EB) se sont révélé comme les meilleurs prédicteurs du contenu en EMA chez le poulet. Les modèles actuels établis dans cette étude permettent de quantifier l'effet de la phytase sur la digestibilité des AA chez le porc et le poulet ainsi que l’effet de la xylanase sur la digestibilité des AA et du contenu en EMA chez le poulet assurant l’utilisation précise de ces enzymes au moment de la formulation des régimes alimentaires. / Phytates and non-starch polysaccharides (NSP) are abundant antinutritional factors in pig and broiler diets. Although phytates constitute a phosphorus (P) reservoir, this P is not available because monogastric animals produce a small amount of endogenous phytase. Microbial phytases have been incorporated into diets and has revealed the negative effect of phytates on the digestibility of amino acids (AA). In addition to phytates, NSPs are also indigestible and resistant to the digestion process in monogastric animals. The NSPs encapsulate also nutrients, which decrease AA and energy digestibility. It is important to know the mechanisms of action of phytase and xylanase in the degradation of antinutritional factors and improving the digestibility of AA, as well as apparent metabolizable energy content (AME). A meta-analysis approach allowed to establish models for predicting the digestibility of AA from dietary AA, phytase and NDF (Neutral Detergent Fiber) concentrations in pigs, and from dietary AA, phytase and phytic phosphorus (PP) concentrations in broilers. A predictive model of AA digestibility in broilers has also been established from xylanase supplementation and dietary NDF/NSP concentrations. Finally, xylanase activity, gross dietary energy (GE) and NDF/NSP concentrations were the best predictors of AME. The current models allow quantifying the effect of phytase on AA in pigs and broilers and the effect of xylanase on AA and AME in broilers, which is important to use these enzymes accurately in diet formulation.

Des études ont montré que la substitution, par le tourteau de canola (TC), d’autres sources protéiques augmente la production laitière des vaches d’en moyenne 1 kg/j. Par contre, les prédictions des protéines métabolisables (PM), en utilisant le modèle du NRC (2001), laissent penser que l'inclusion de TC diminue l’approvisionnement en PM pour les vaches. Une différence majeure entre le tourteau de soya (TS) et le TC est la valeur de la digestibilité intestinale estimée dans le modèle du NRC (2001): la digestibilité du TC est de 75 % contre 93 % pour le TS. Cela pourrait être dû à une sous-estimation de la digestibilité avec la technique de sachets mobiles. Ainsi, notre objectif était d'évaluer la digestibilité des protéines non dégradées dans le rumen par la méthode conventionnelle des sachets mobiles et par l’enrichissement avec le¹⁵N. Quatre vaches munies d’une fistule ruminale et d’une canule duodénale ont été nourries avec : deux sources de tourteau de canola, une commerciale (TCC) et l’autre marquée avec ¹⁵N(TCM), et du tourteau de soya (TS). Les résultats montrent qu’il n’y a aucune différence significative dans la dégradabilité effective de la protéine brute entre le TS, le TCC et le TCM (63,5 %, 62,8 % et 63,1 %, erreur standard moyen (ESM) = 2,47, respectivement). Pour la digestibilité intestinale de la protéine brute, aucunedifférence n’a été observéeentre les deux méthodes citées pour le TCM (76,1 %, et 70,04 %, ESM = 0,2, respectivement). Par contre, les résultats indiquent un effet significatif de la taille des pores des sachets sur la digestibilité intestinale. Comme nos résultats montrent qu’il n’y a pas une sous-estimation de la digestibilité, plusieurs questions se posent sur le profil des acides aminés du TC qui pourrait être responsable de la réponse positive sur la production laitière de substitution d’autres sources protéiques. / Many studies have shown that substituting canola meal (CM) to other protein sources in dairy cows, increases milk production average by 1 kg/d. Contrariwise, the predictions of metabolizable protein, using the model of the NRC (2001), showed that the inclusion of CM decreases the predicted availability of metabolizable protein for cows. A major difference between soybean meal (SBM) and CM is the value of the estimated intestinal digestibility in the model of NRC (2001): the intestinal digestibility of CM is 75% against 93% for SBM. This could be caused by an underestimation of the intestinal digestibility with the mobile bags technique. Then, the goal of this study was to evaluate intestinal digestibility of the undegraded protein by the conventional method of mobile bags and ¹⁵N method. Four cows equipped with ruminal fistula and duodenal cannula were fed with: two sources of canola, commercial canola meal (CCM), and the other canola meal labelled with¹⁵N (LCM), and a commercial soybean meal (SBM). Results showed that there is no significant difference in the effective degradability of CP for SBM, CCM and LCM (63.5%, 62.8% and 63.1%, standard error of the mean (SEM) = 2.47, respectively). For intestinal digestibility of the crude protein CP, there was no difference between the method of mobile bags and ¹⁵N method for the LCM (76.1%, 70.04%, SEM= 0.2, respectively). Contrariwise, the results indicate a significant effect of bag pore size on the intestinal digestibility. As our results show that there is no underestimation of digestibility, several questions arise on the amino acid profile of the CM that may be responsible for the positive response in milk production of substituting CM to other protein sources.

Le vieillissement est associé à des changements physiologiques importants, tels que la diminution de la masse et de la force musculaires et l’augmentation de la masse grasse ce qui augmente le risque de la sarcopénie. Il est à noter que la prévalence de sarcopénie est plus élevée chez l’homme que chez la femme. On sait que l’exercice musculaire est un moyen efficace pour augmenter ou du moins pour prévenir les pertes de masse et de force musculaires avec l’âge. Plusieurs auteurs ont même mentionné que le renforcement musculaire reste essentiel pour lutter contre la sarcopénie et serait la méthode qui s’est montrée le plus efficace. Le renforcement musculaire améliore la force et la puissance musculaires, améliore légèrement la vitesse de marche, le temps de transfert assis-debout et réduit le risque de chute. Néanmoins, on n’en connaît pas bien les conséquences sur les activités de la vie quotidienne ou sur la qualité de vie. L’association d’une supplémentation nutritionnelle à l’entrainement musculaire est importante pour optimiser les résultats chez les personnes âgées malnutries. L’apport en protéines est le déterminant nutritionnel majeur pour activer la synthèse des protéines, grâce à l’augmentation dans le sang des quantités d’acides aminés issus de la digestion des protéines alimentaires. Diverses études ont montré que l’apport d’acides aminés enrichis en leucine améliore la protéosynthèse musculaire chez la personne âgée. Or, les protéines laitières sont l’une de nos sources les plus riches d’acides aminés. Par ailleurs, les produits laitiers constituent une alternative intéressant, ils augmentent la synthèse protéique et sont considérés comme plus accessibles que les produits commerciaux. En considérant que la prévalence de la dénutrition protéino-énergétique chez les personnes âgées hospitalisées est très variable d’une étude à l’autre et peut passer de 20 à 78 %, l’intérêt de vérifier l’effet l’efficacité des produits laitiers est devenu nécessaire. À ce jour, aucune étude n’a vérifié si la combinaison d’un entraînement musculaire et de produits laitiers pourrait permettre d’augmenter la masse et la force musculaires ainsi que la capacité physique et fonctionnelle chez des individus sarcopéniques de manière plus importante que l’exercice seul. Pour répondre à cette problématique, nous avons étudié un échantillon de 20 hommes sarcopéniques âgés de 60 à 75 ans. Parmi ceux-ci, 8 étaient dans le groupes produits laitiers (AAElait), 7 dans le groupe acides aminés (AAEsupp) et 5 dans le groupe placebo. Tous ont participé au programme d’exercices musculaires. Avant et à la fin de l’intervention, des mesures de composition corporelle, de capacité physique, de force musculaire ont été collectés. Les résultats ont démontré que l’entraînement en musculation combiné aux acides aminés essentiels a amélioré significativement l’indice de masse musculaire total et appendiculaire ainsi que, certaines mesures de la force et de la capacité physique. Par contre, l’appartenance à un groupe ne semble pas avoir d’effet additif important. Ainsi, tous les groupes ont vu une amélioration de leur masse musculaire ce qui confirme l’effet de l’exercice musculaire. Finalement, nos résultats démontrent aussi une perte de masse grasse dans le groupe AAElait. Bref, nos résultats montrent une augmentation globale de la masse musculaire et de la fonction physique, indépendamment du traitement. Nous avons également observé une perte significative de masse grasse dans le groupe prenant un supplément à base de lait, qui n'a pas été observée dans les autres groupes. Ceci nous amène à explorer davantage le potentiel de l’entrainement musculaire et la consommation de supplément à base de lait pour améliorer la composition corporelle et la fonction physique.

Bien que présents dans l'organisme en quantités infinitésimales, les métaux de transition jouent un rôle physiologique essentiel. On les trouve généralement sous forme de chélates avec des coordinats biologiques de masse molaire élevée dont l'étude est particulièrement difficile. Il est cependant possible de modéliser les sites actifs de ces macromolécules à l'aide de petites molécules plus faciles à étudier. Nous avons synthétisé des pseudo-peptides à base d'histamine pour simuler les sites de coordination de protéines telles que la sérum albumine. Ces peptidoamines sont également intéressantes du fait de leur activité antioxydante. L'étude des propriétés complexantes de ces molécules vis-à-vis du Cu(II) et du Ni(II) a permis de mettre en évidence une variété de complexes parfois très différents par leur nature et leur stabilité. À partir de ces résultats, nous avons proposé la synthèse de nouveaux tensioactifs possédant des propriétés complexantes par greffage d'un chaîne hydrophobe sur des peptides contenant l'histidine. Les têtes polaires correspondent aux pseudo-peptides peptides ß-alanyl-histidine et glycyl-glycyl-histidine. Les concentrations micellaires critiques ont été déterminées par tensiométrie et fluorimétrie et les diagrammes de phase binaires ont été tracés. Les propriétés complexantes ont été démontrées et les diagrammes de répartition de espèces ont été déterminés à partir de molécules modèles à courte chaîne hydrophobe. Enfin des tensioactifs trimodulaires ont été préparés en greffant sur les molécules précédentes une partie de type polyoxyéthylène, pour augmenter l'hydrophilie.

Le glutamate de sodium (MSG) est un exhausteur de goût abondamment utilisé dans le monde entier pour son goût unique appelé " umami ". Au vu des données bibliographiques qui suggèrent que, le L-glutamate en tant qu'acide aminé libre peut représenter un signal dans plusieurs fonctions physiologiques de par la présence de récepteurs au glutamate au niveau périphérique ; nous avons étudié les effets d'une supplémentation en MSG sur la physiologie gastro-intestinale, les sécrétions pancréatiques et le métabolisme dans le modèle expérimental rat et chez des volontaires sains. Chez le rat, une supplémentation en MSG pendant 15 jours à hauteur de 2 g pour 100 g d'aliment provoquait une diminution de l'activité glutaminase intestinale et une augmentation de la concentration circulante de glutamine ainsi qu'une augmentation transitoire de l'insulinémie. Par contre, aucun effet sur la vidange gastrique et le transit gastro-intestinal n'a été observé malgré une accumulation de glutamate pendant 5 h dans l'estomac et pendant 1 h dans l'intestin grêle après le repas. <br />Chez le volontaire sain, une supplémentation en MSG à hauteur de 2 g par jour pendant 7 jours entraînait une augmentation de l'aire antrale de l'estomac pendant 2 h après le repas par rapport à une dose iso-sodée de NaCl. Cette phase précoce postprandiale était associée à une augmentation des concentrations circulantes d'acide glutamique, de leucine, d'isoleucine, de cystéine, de tyrosine, d'ornithine et de sérine. Cependant, l'augmentation de l'aire antrale de l'estomac n'était apparemment pas associée à un effet sur la vidange gastrique puisque le MSG était sans effet sur le devenir de l'azote alimentaire. La réponse hormonale (insuline, GLP-1 et ghréline) n'est pas non plus modifiée. Enfin, les sensations de faim et de satiété mesurées par échelles analogiques visuelles n'étaient pas non plus influencées par la consommation de MSG. L'effet du MSG sur les sécrétions gastriques en tant que déterminant de l'augmentation de la distension antrale sans modification de la vidange gastrique est discuté ainsi qu'un éventuel effet d'épargne du glutamate sur le catabolisme de certains acides aminés par l'intestin. <br />Ces résultats ont permis de mettre en évidence des effets d'une supplémentation en MSG sur des paramètres métaboliques et physiologiques sans effet délétère mesuré. D'autres études sont nécessaires afin de mieux comprendre les mécanismes d'action du MSG.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Thèse diffusée initialement dans le cadre d'un projet pilote des Presses de l'Université de Montréal/Centre d'édition numérique UdeM (1997-2008) avec l'autorisation de l'auteur.