Les bactéries attachées à la paroi du rumen, également appelées communauté épimurale, ne représente que 1% de la biomasse microbienne totale du rumen. Cette communauté a été très peu étudiée jusqu'à présent, mais elle pourrait néanmoins jouer un rôle important dans le fonctionnement du rumen. L'objectif de notre travail a été de mieux connaître ces bactéries attachées à la paroi du rumen en étudiant leur diversté par PCR-DGGE. Nous avons ainsi montré que, quels que soient le régime et l'espèce animale étudiés, la diversité de cette communauté bactérienne était 1) similaire entre tous les sites de prélèvements épithéliaux, 2) variable entre individus et 3) différente de la diversité des communautés bactériennes du contenu ruminal lui suggérant des rôles spécifiques. Contrairement aux bactéries du contenu ruminal dont la diversité change avec la composition du régime alimentaire, celle des bactéries épithéliales semble stable à moyen terme (2 mois).

Le bois est un matériau traditionnellement utilisé pour l'affinage des fromages, en raison de ses propriétés hydriques spécifiques. Le caractère ubiquiste de L. monocytogenes, bactérie responsable de la listériose, rend la contamination des fromages possible à toutes les étapes de la fabrication. La maîtrise sanitaire de L. monocytogenes sur les surfaces en IAA est donc un objectif prioritaire, pour lequel les inhibitions microbiennes peuvent jouer un rôle. L'objectif de ce travail était de vérifier que les planches d'affinage en bois, en condition d'utilisation étaient capables de limiter l'implantation de Listeria monocytogenes. Après l'étude de l'environnement des planches dans les caves de l'affineur partenaire, l'étude de l'écologie microbienne de la surface des planches a mis en évidence la prédominance des flores d'intérêt technologique de surface du reblochon et les faibles dénombrements des flores indésirables. Après contact avec les fromages, le nettoyage séchage des planches entraîne des modifications du biotope de surface qui le rendent défavorable à la croissance microbienne, sauf pour les flores d'intérêt technologique. L'étude du comportement de L. monocytogenes inoculée sur des planches d'affinage a révélé un effet inhibiteur de celles-ci, lié à la présence du biofilm natif, naturellement implanté sur ces planches. Cet effet inhibiteur a été démontré pour 2 souches de L. monocytogenes et à 2 stades de prélèvement des planches, dont le stade après nettoyage, le plus exposé au risque d'introduction de L. monocytogenes dans les caves. La coexistence de plusieurs mécanismes est suggérée avec un mécanisme inhibiteur principal par compétition nutritionnelle.

L'agglomération de particules solides modifie leurs propriétés physiques (taille, forme, densité, porosité) et celles de la poudre constituée d'agglomérats (coulabilité, instantanéité), importantes pour les produits alimentaires. La pulvérisation de liquide (solvant, solution de liant) à la surface des particules fluidisées (air chaud) permet la création de ponts liquides, consolidés par séchage par l'air chaud. Dans cette étude, le jet de gouttes pulvérisées est caractérisé (angle et forme ; taille des gouttes) pour différentes conditions de pulvérisation. La région de mouillage " basse température " où l'agglomération se produit, est identifiée par la mesure des températures d'air dans un lit fluidisé de billes de verre pulvérisées par de l'eau. La taille et la forme de cette région dépendent des conditions opératoires (température d'entrée d'air, charge en particules, débit liquide pulvérisé, pression de pulvérisation). Des essais d'agglomération ont été réalisés avec des billes de verre non solubles (sphériques, environ 160 micromètres) en pulvérisant des solutions de gomme d'acacia (20-30% w/w) ; puis des particules de maltodextrine solubles (environ 180 micromètres) en pulvérisant de l'eau ou des solutions de maltodextrine/ou de gomme (20% w/w). Une agglomération contrôlée est obtenue pour un volume de la zone de mouillage compris entre 18 et 30 % du lit fluidisé. Les particules non solubles nécessitent une pré-couche alors que les particules solubles s'agglomérent dès le mouillage. Dans les deux cas, la taille atteint un maximum, plus élevé pour des particules solubles ou pou un débit de liquide élevé. L'analyse des propriétés des poudres agglomérées montre une résistance mécanique et une taille plus faibles pour les agglomérats formés à partir des gouttes pulvérisées les plus petites. Les agglomérats les plus gros sont irréguliers, plus résistants. A partir de bilans de population, un modèle décrivant la croissance de taille dans la zone de mouillage est proposé et validé.

En France, Staphylococcus aureus est le micro-organisme pathogène le plus souvent incriminé dans des cas de toxi-infections alimentaires collectives par le lait et les produits laitiers. L'intoxication alimentaire résulte de l'ingestion d'entérotoxines staphylococciques (SE) produites dans les aliments par des souches de S. aureus productrices de SE. Dans le but d'identifier les principaux paramètres technologiques qui affectent la croissance de S. aureus, l'expression des gènes et la production d'entérotoxines pendant la fabrication de fromage à pâte pressée non cuite, l'impact de différents paramètres du procédé a été étudié à l'aide de plans d'expériences. Pour étudier l'expression des gènes des entérotoxines au cours de la fabrication de fromage, nous avons tout d'abord développé une méthode efficace pour récupérer l'ARN total à partir de fromage et nous avons appliqué une stratégie robuste pour étudier l'expression de gènes par RT-PCR quantitative. En se basant sur les résultats d'une enquête sur les pratiques des fabricants de fromages à pâte pressée non cuite, nous avons ensuite étudié l'impact de cinq paramètres technologiques du procédé de fabrication sur le comportement de cinq souches productrices des entérotoxines A, B, C ou D, indépendamment inoculées à 10³ ufc/ml dans le lait, au cours des 72 premières heures de la fabrication. Quels que soient les paramètres testés ou les souches étudiées, la population de S. aureus atteint au moins 10⁵ ufc/g de fromage quatre heures après le moulage. Au cours des 54 fabrications fromagères, SEA et SED sont les seules entérotoxines détectées, en quantité très faible (non quantifiable pour SEA) et variable en fonction des paramètres étudiés. La production d'entétérotoxine semble corrélée à une expression précoce du gène au cours de la fabrication (moins de 6 heures après l'emprésurage du lait). Le premier plan d'expériences mis en œuvre a révélé que, parmi les cinq paramètres étudiés, la température et la durée de maturation du lait avaient le plus fort impact sur la production de SE. Par la méthodologie des surfaces de réponses, nous avons ensuite établi des modèles mathématiques pour décrire la relation entre l'expression des gènes et la production d'entérotoxines et les deux paramètres de maturation du lait. La température de maturation du lait apparaît comme le paramètre clé qui doit être contrôlé pour limiter le risque d'intoxication alimentaire par S. aureus dans les fromages à pâte pressée non cuite.

Dans le champ des méthodologies dédiées à la caractérisation des microorganismes, les méthodes spectroscopiques comme la spectroscopie de fluorescence apparaisent des outils particulièrement sensibles. Leur puissance est renforcée par l'utilisation d'outils chimiométriques qui autorisent le traitement de l'ensemble des informations spectrales. Ce mémoire présente les étapes de mise au point de la méthode pour la caractérisation des Pseudomonads qui constituent une des flores les plus adaptatives et présentant la plus grande diversité phénotypique et génotypique décrite à ce jour. Par l'utilisation de fluorophores intrinsèques (NADH, Acides aminés aromatiques + Acides nucléiques ou tryptophane) l'analyse de suspensions bactériennes préparées directement à partir de colonies permet d'obtenir plus de 90% de bonne classification pour des souches de référence même réparties en taxons proches. Cette méthode a permis, également, une identification aisée d'isolats et les résultats obtenus sont apparus cohérents avec ceux issus de PCR tout en apportant des informations complémentaires à ceux obtenus par identification sur galerie API 20 NE. LA méthode a été développée pour une lecture directe des colonies sur un milieu gélosé. Après différentes étapes de cadrage, la meilleure pertinence a été obtenue pour une lecture des colonies en fluorescence synchrone avec un décalage constant de 30 nm. L'analyse de la variance a montré une excellente répétabilité des résultats mais aussi des effets" position de la fibre optique vis à vis de la colonie" et durée d'incubation avant lecture (entre 48 et 72 heures) négligeables. Utilisée à des fins taxonomiques, la méthode s'est révélée très cohérente et complémentaire des méthodes relevant de la génomique. Elle permet d'analyser extrêmement rapidement et sans ajout de réactifs les proximités ou distance entre souches et de décrire les zones spectrales les plus identitaires. Enfin, nous avons aussi montré les potentialités de la spectroscopie de fluorescence pour la mise en place d'un outil de "traçabilité bactérienne" susceptible de répondre aux besoins des producteurs agroalimentaires dans leur démarche d'analyse des risques.

L'objet de cette étude est de mieux formaliser et modéliser de façon générique le processus de structuration d'un produit par le procédé de foisonnement, en reliant les paramètres opératoires aux propriétés des mousses formées et de contribuer ainsi à un meilleur pilotage de l'opération. Une ligne de foisonnement par battage en continu a été instrumentée et l'évolution du diamètre des bulles en fonction des paramètres du produit et du procédé a été suivie pour des milieux modèles newtoniens et rhéofluidifiants. L'analyse dimensionnelle à l'échelle du procédé a permis d'aboutir à un modèle physique de l'opération, et donc d'avoir une compréhension des phénomènes en présence. Elle a aussi permis d'intégrer les paramètres du produit et du procédé et de simplifier la représentation des résultats expérimentaux. Enfin, la cohérence de ce modèle avec d'autres issus de la littérature et une première approche de validation avec un produit réel, semble justifier son caractère générique.

L'étape de pré-cristallisation au sein d'un échangeur à surface raclée est une étape clé du procédé de production de crème glacée et a une forte influence sur la qualité finale du produit. Ce travail de thèse, effectué dans le cadre du projet européen CAFE, est dédié à la caractérisation et la modélisation de ce procédé de cristallisation afin de contribuer au développement d'un contrôleur. Une caractérisation expérimentale du procédé a été effectuée et a permis de déterminer l'influence des différentes variables de contrôle sur des critères tels que la fraction de glace, le diamètre moyen des particules et la performance énergétique du procédé. Un modèle dynamique adapté au contrôle, basé sur la résolution du bilan de population par la méthode des moments, a été développé et a été validé expérimentalement. Enfin, une analyse du coût énergétique et des pistes d'améliorations de la performance sont également proposées.

Cette étude porte sur l'amélioration de la qualité de la tomate séchée par microondes assistés par air chaud (MOAC). Le principal but recherché est la préservation de la qualité de la tomate séchée en évitant notamment l'apparition de tâches noires qui souvent surviennent lors d'un chauffage microondes suite à une surchauffe locale du produit quand il devient sec. Pour ce faire, un système de séchage microondes assistés par air chaud avec la capacité de contrôler automatiquement la puissance spécifique a été développé sous labView®. Après une première étude où la puissance microondes appliquée est maintenue constante, une seconde stratégie de séchage MOAC, avec deux modes différents de régulation de la puissance spécifique, a été mise en oeuvre. Ces modes consistent à ajuster la puissance microondes appliquée à la masse du produit, représentative de la quantité d'eau restante. Dans le premier mode, l'adaptation est faite toutes les secondes (ajustement "continu") alors que dans le second mode, la puissance a été ajustée seulement chaque cinq minute (ajustement intermittent). L'ajustement permet de travailler avec un rapport puissance appliquée sur masse résiduelle du produit (puissance spécifique) constant. Tous les paramètres du procédé incluant la puissance appliquée on été enregistrés chaque seconde. De même, la température et la masse du produit sont mesurées chaque seconde. Le produit final a été caractérisé en réalisant des mesures de couleur, de texture, de structure ainsi que de taux résiduel de lycopène. La première étude sur le séchage MOAC réalisée à puissance constante (puissance spécifique variable), a produit des tomates avec des points chauds par endroit et plus de la moitié de la teneur en lycopène de la tomate est dégradée. En revanche, les tomates séchées par MOAC utilisant les deux modes de régulation du séchage, présentent une meilleure qualité en termes de couleur et de structures comparées à deux tomates séchées commerciales de référence (d'origine italienne et ivoirienne). Par ailleurs, l'observation de la structure des tomates par Microscopie Electronique à Balayage (MEB), a permis d'expliquer les changements observés au niveau de la texture de la tomate séchée. D'un point de vue chimique, le taux résiduel de lycopène de la tomate séchée par les modes de régulation (1 et 2) est situé respectivement entre 64,78 et 55,63% pour les puissances et températures d'air basses (3W/g-30°C) et entre 30,91 et 28,75% pour les puissances et températures d'air élevées (7W/g-50°C), contre 30,56 et 22,30% pour les tomates commerciales d'origine italienne et ivoirienne.

Si les lipides contribuent à la valeur nutritionnelle et sensorielle de nombreux aliments, ils sont particulièrement sensibles aux réactions d'oxydation. Les principaux mécanismes mis en jeu lors de l'oxydation des acides gras insaturés sont relativement bien connus. En revanche, il est aujourd'hui quasiment impossible de prédire l'avancement des réactions et souvent nécessaire de recommencer une nouvelle étude de stabilité oxydative pour tout nouveau couple produit alimentaire / procédé de transformation. L'objectif de la thèse est donc de construire un modèle mécanistique couplé à un modèle de transfert de l'oxygène dans le but de prédire l'avancement des réactions d'oxydation dans un milieu lipidique continu et dans des conditions expérimentales définies et contrôlées (température, oxygénation, composition en acides gras, composition en antioxydants). Pour cela, un schéma réactionnel visant à détailler l'ensemble des réactions impliquées dans le phénomène d'auto-oxydation des lipides a été proposé puis un modèle stoechio-cinétique a été construit à partir des valeurs des paramètres cinétiques issues de la littérature. La réactivité des acides gras insaturés présents dans trois huiles végétales d'usage courant (colza, tournesol, tournesol oléique), purifiées de leurs antioxydants naturels, a été étudiée entre 80 et 180°C, en suivant différents marqueurs d'oxydation (diènes conjugués, hydroperoxydes, aldéhydes, polymères). Comme attendu, les cinétiques d'oxydation se sont avérées dépendantes de la composition des huiles en acides gras, de la température et des conditions d'oxygénation. L'ajout d'antioxydant(s) a confirmé l'effet protecteur de l'α-tocophérol, qui n'a pas été amélioré par un enrichissement en acide chlorogénique, acide phénolique naturellement présent dans les graines de tournesol. Les résultats obtenus ont été utilisés pour valider le modèle développé, dont les prédictions permettent de reproduire les tendances expérimentales. Deux limitations ont été mises en évidence au cours de cette phase de validation dont la première concerne la description fiable et précise du mécanisme d'oxygénation du milieu, qu'il sera nécessaire de mesurer dans une huile à haute température pour valider le modèle d'oxydation. Par ailleurs, compte tenu du nombre important de réactions prises en compte, il sera indispensable de disposer d'un jeu de données expérimentales plus important, pouvant inclure des intermédiaires radicalaires. Pour cela, les potentialités de la résonance paramagnétique électronique ont été étudiées au cours de ce travail, à la fois pour suivre les radicaux lipidiques et pour accéder à des paramètres cinétiques pour des réactions radicalaires, peu disponibles dans la littérature.

Du fait d'une stratégie inadaptée, l'épandage d'engrais minéraux par procédé centrifuge engendre des défauts de fertilisation. Pour déterminer les séquences de consigne à appliquer à l'entrée des distributeurs qui permettent de limiter les erreurs de répartition, nous proposons plusieurs méthodes basées sur l'optimisation avec contraintes. Tout d'abord, nous modélisons la distribution spatiale d'engrais dans les parcelles et, formalisons un problème d'optimisation sous contraintes en plein champ. Pour le résoudre, nous développons une approche de fenêtres glissantes et implémentons un algorithme de Lagrangien augmenté associé à la méthode LBFGS. En appliquant deux différentes techniques reposant sur ces principes, nous parvenons à réduire les défauts en bordure et avoir plus de 80% des surfaces correctement fertilisées. Une autre stratégie utilisant la résolution d'un problème de contrôle optimal est également développée et apporte des premiers résultats encourageants