Le séquençage de nouvelle génération (NGS) a révolutionné la recherche chez les plantes et les animaux de plusieurs façons, y compris via le développement de nouvelles méthodes de génotypage à haut débit pour accélérer considérablement l'étude de la composition des génomes et de leurs fonctions. Dans le cadre du projet SoyaGen, financé par Génome Canada, nous cherchons à mieux comprendre la diversité génétique et l'architecture sous-jacente régissant les principaux caractères agronomiques chez le soja. Le soja est la plus importante culture oléagineuse au monde en termes économiques. Dans cette étude, nous avons cherché à exploiter les technologies NGS afin de contribuer à l'élucidation des caractéristiques génomiques du soja. Pour ce faire, trois axes de recherche ont formé le cœur de cette thèse : 1) le génotypage pan-génomique à faible coût, 2) la caractérisation exhaustive des variants génétiques par reséquençage complet et 3) l’identification de mutations à fort impact fonctionnel sur la base d’une forte sélection au sein des lignées élites. Un premier défi en analyse génétique ou génomique est de rendre possible une caractérisation rapide et peu coûteuse d’un grand nombre de lignées à un très grand nombre de marqueurs répartis sur tout le génome. Le génotypage par séquençage (GBS) permet d'effectuer simultanément l’identification et le génotypage de plusieurs milliers de SNP à l'échelle du génome. Un des grands défis en analyse GBS est d’extraire, d’une montagne de données issues du séquençage, un grand catalogue de SNP de haute qualité et de minimiser l’impact des données manquantes. Dans une première étape, nous avons grandement amélioré le GBS en développant un nouveau pipeline d’analyse bio-informatique, Fast-GBS, conçu pour produire un appel de génotypes plus précis et plus rapide que les outils existants. De plus, nous avons optimisé des outils permettant d’effectuer l'imputation des données manquantes. Ainsi, nous avons pu obtenir un catalogue de 60K marqueurs SNP au sein d’une collection de 301 accessions qui se voulait représentative de la diversité du soja au Canada. Dans un second temps, toutes les données manquantes (~50%) ont été imputées avec un très grand degré d’exactitude (98 %). Cette caractérisation génétique a été réalisée pour un coût modique, soit moins de 15$ par lignée. Deuxièmement, pour caractériser de manière exhaustive les variations nucléotidiques et structurelles (SNV et SV, respectivement) dans le génome du soja, nous avons séquencé le génome entier de 102 accessions de soja au Canada. Nous avons identifié près de 5M de variants nucléotidiques (SNP, MNP et Indels) avec un haut niveau d’exactitude (98,6 %). Ensuite, en utilisant une combinaison de trois approches différentes, nous avons détecté ~92K SV (délétions, insertions, inversions, duplications, CNV et translocations) et estimé que plus de 90 % étaient exacts. C'est la première fois qu'une description complète de la diversité des haplotypes SNP et du SV a été réalisée chez une espèce cultivée. Enfin, nous avons mis au point une approche analytique systématique pour faciliter grandement l’identification de gènes dont des allèles ont fait l’objet d’une très forte sélection au cours de la domestication et de la sélection. Cette approche repose sur deux progrès récents en génomique : 1) le séquençage de génomes entiers et 2) la prédiction des mutations entraînant une perte de fonction (LOF pour « loss of function »). En utilisant cette approche, nous avons identifié 130 gènes candidats liés à la domestication ou à la sélection chez le soja. Ce catalogue contient tous les gènes de domestication précédemment caractérisés chez le soja, ainsi que certains orthologues chez d'autres espèces cultivées. Cette liste de gènes fournit de nombreuses pistes d’investigation pour des études visant à mieux comprendre les gènes qui contribuent fortement à façonner le soja cultivé. Cette thèse permet ultimement une meilleure compréhension des caractéristiques génomiques du soja. En outre, elle fournit plusieurs outils et références génomiques qui pourraient facilement être utilisés dans de futures recherches en génomique chez le soja de même que chez d’autres espèces. / Next-generation sequencing (NGS) has revolutionized plants and animals research in many ways, including the development of new high-throughput genotyping methods to accelerate considerably the composition of genomes and their functions. As part of the SoyaGen project, funded by Genome Canada, we are seeking to better understand the genetic diversity and underlying architecture governing major agronomic traits in soybeans. Soybean is the world's largest oilseed crop in economic terms. In this study, we sought to exploit NGS technologies to help elucidate the genomic characteristics of soybeans. To this end, three main research topics have formed the core of this thesis: 1) low-cost genome-wide genotyping, 2) exhaustive characterization of genetic variants by whole-genome resequencing, and 3) identification of mutations with high functional impact on the basis of a strong selection within the elite lines. A first challenge in genetic or genomic analysis is to make possible a rapid and inexpensive characterization of a large number of lines with a very large number of markers distributed throughout the genome. Genotyping-by-sequencing (GBS) allows simultaneous identification and genotyping of several thousand SNPs on a genome-wide scale. One of the major challenges in GBS analysis is to extract a large catalog of high quality SNP from a mountain of sequencing data and minimize the impact of missing data. As a first step, we have greatly improved the GBS by developing a new bio-informatics analysis pipeline, Fast-GBS, designed to produce a more accurate and faster call of genotypes than existing tools. In addition, we have optimized tools for imputing missing data. For example, we were able to obtain a catalog of 60K SNP markers from a collection of 301 accessions that were representative of soybean diversity in Canada. Second, all missing data (~ 50%) were imputed with a very high degree of accuracy (98%). This genetic characterization was performed at a low cost, less than $ 15 per line. Second, to fully characterize the nucleotide and structural variations (SNV and SV, respectively) in the soybean genome, we sequenced the whole genome of 102 Canadian soybean accessions. We have identified nearly 5M of nucleotide variants (SNP, MNP and Indels) with a high level of accuracy (98.6%). Then, using a combination of three different approaches, we detected ~ 92K SV (deletions, insertions, inversions, duplications, CNVs and translocations) and estimated that more than 90% were accurate. This is the first time that a complete description of the diversity of SNP and SV haplotypes has been carried out in a cultivated species. Finally, we have developed a systematic analytical approach to greatly facilitate the identification of genes whose alleles have undergone a very strong selection during domestication and selection. This approach is based on two recent advances in genomics: (1) whole-genome sequencing and (2) predicting mutations resulting in loss of function (LOF). Using this approach, we identified 130 candidate genes related to domestication or selection in soybean. This catalogue contains all of the previously well-characterized domestication genes in soybean, as well as some orthologues from other domesticated crop species. This list of genes provides many avenues of investigation for studies aimed at better understanding the genes that contribute strongly to shaping cultivated soybeans. This thesis ultimately leads to a better understanding of the genomic characteristics of soybeans. In addition, it provides several tools and genomic resources that could easily be used in future genomic research in soybeans as well as in other species.

Tableau d'honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2006-2007 / La maladie cardiovasculaire (MCV) constitue la première cause de mortalité au Canada. Une meilleure compréhension des composantes héréditaires et nutritionnelles impliquées et de l'interaction entre ces composantes est nécessaire pour établir des stratégies de prévention et de traitement appropriées. Dans cette thèse, des facteurs génétiques et nutritionnels ainsi que des effets d'interaction gène-diète influençant le profil de risque cardiovasculaire ont été identifiés. Une intervention nutritionnelle a démontré une amélioration du profil lipidique de femmes suite à une supplémentation en son d'avoine. Dans une étude transversale, les variations génétiques -115G>A, -840OA et -1830T>C du gène codant pour le Récepteur hépatique nucléaire X (LXRa) étaient associées à des concentrations élevées de cholestérol total et modulaient la relation controversée entre l'apport en cholestérol et le profil lipidique. Des gènes candidats du métabolisme des acides gras (les facteurs de transcription PPARoc, PPARS, la protéine de liaison des acides gras (LFABP) et l'enzyme limitante de la (3-oxydation des acides gras (CPT1)) ont été étudiés pour vérifier leur association avec le profil de risque cardiovasculaire et les effets d'interaction avec l'apport en gras. Lorsque l'apport en gras n'était pas considéré, le polymorphisme LFABP T94A n'était pas associé au profil de risque de la MCV. Par contre, le polymorphisme LFABP T94A ainsi que l'interaction entre le polymorphisme et l'apport en matières grasses expliquaient un pourcentage significatif de la variance observée dans les concentrations plasmatiques d'apolipoprotéine B. Des variations génétiques contenues dans les gènes PPARoc, PPARS et CPT1 étaient associées à plusieurs facteurs de risque de la MCV et l'apport alimentaire en gras interagissait avec ces variations génétiques pour moduler des caractéristiques du syndrome métabolique. Cependant, l'obésité viscérale et ses complications métaboliques n'étaient pas modulées par des variations génétiques du gène codant pour une enzyme du métabolisme des glucocorticoïdes, la lip-HSDl. Finalement, le profil de risque cardiovasculaire était modulé par plusieurs effets d'interaction entre l'apport en gras et des gènes de différentes voies métaboliques de facteurs de risque de la MCV. Ces résultats devront être confirmés dans d'autres études mais suggèrent que des effets d'interaction gène-diète modulent le profil de risquecardiovasculaire. / Cardiovascular disease (CVD) is the leading cause of death in Canada. The identification of genetic and nutritional factors as well as interaction effects between these components is needed to implement prevention and treatment strategies. In the present thesis, genetic and nutritional factors as well as gene-diet interaction effects modulating the CVD risk profile have been identified. First, a nutritional intervention has been conducted and we observed an improvement in the lipid profile of women consuming an oat bran-rich supplement. In a cross-sectional study, genetic variations -115G>A, -840C>A and -1830T>C within the gene encoding Liver X Receptor (LXRa) were associated with increased plasma total cholesterol levels and modulated the controversial relationship between cholesterol intake and the lipid profile. The association between variants within candidate genes involved in fatty acid metabolism (transcription factor PPARoc, PPARÔ, the liver fatty acid-binding protein (LFABP) and the rate-limiting enzyme in fatty acids P-oxidation (CPT1)) and their interaction effects with dietary fat intake on the CVD risk profile was examined. When fat intake was not taken into account, the polymorphism LFABP T94A was not associated with CVD risk factors. However, the LFABP T94A polymorphism as well as the interaction between the polymorphism and fat intake explained a significant percentage of the variance in plasma total apolipoprotein B levels. PPARoc, PPARô and CPT1 genetic variations were associated with several CVD risk factors and fat intake interacts with these genetic variations to modulate some features of the metabolic syndrome. Conversely, visceral obesity was not influenced by genetic variations within the gene encoding an enzyme involved in glucocorticoïd metabolism, 11(3-HSD1. Finally, the CVD risk profile was modulated by several interaction effects between dietary fat intake and genes involved in different metabolic pathways of CVD risk factors. These results need to be confirm in other studies but suggest that gene-diet interaction effects modulate the CVD risk profile.

Tableau d'honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2006-2007 / L'incorporation de nutraceutiques dans les formulations alimentaires est attrayante bien que problématique en raison de la sensibilité de ces molécules aux conditions environnementales. Cette étude visait donc à développer des véhicules protéiques susceptibles de préserver l'intégrité et l'activité de ces composés bioactifs. Des émulsions gélifiées à froid de P-lactoglobuline ont été élaborées puis caractérisées par rhéologie dynamique et microscopie électronique. Leurs propriétés de dissolution et de libération en conditions gastro-intestinales simulées ont été également déterminées. Les résultats indiquent que l'huile et le calcium gouvernent le processus de gélification et modulent la microstructure ainsi que les propriétés fonctionnelles des émulsions gélifiées. Celles-ci sont par ailleurs gastrorésistantes et empêchent la dégradation de l'a-tocopherol, choisie comme molécule de référence, au cours de la digestion enzymatique. Les travaux montrent que l'utilisation d'émulsions gélifiées à froid de P-lactoglobuline constitue une solution viable pour le transport et la protection des molécules nutraceutiques liposolubles et thermosensibles. / Incorporation of nutraceuticals in food formulations, as a means to modulate risk of disease development, is attractive but problematic as these molecules are unstable to environmental conditions. Our objective was to develop a whey protein-based delivery vehicle to transport and protect such bioactive compounds. Cold-set P-lactoglobulin emulsion gels were produced and characterized using dynamic small strain rheometry and electron microscopy techniques. Their dissolution and release behavior under simulated gastrointestinal conditions was also investigated. Results showed that oil and calcium govern the process of gel network formation and modulate the functional properties of cold-set emulsion gels. The latters, in addition, are gastroresistent and effectively prevent a-tocopherol, chosen as a model molecule, from being degraded during enzymatic digestion. This work confirm the suitability of using cold-set P-lactoglobulin emulsion gels as carriers for fat-soluble and heat-sensitive nutraceutical molecules.

La flocculosine est un glycolipide de 854 Da qui a été reconnu responsable de l'activité antagoniste de Pseudozyma flocculosa, un agent de lutte biologique contre le blanc et principe actif du biofongicide Sporodex®. Il a été démontré récemment que cette molécule avait une activité délétère contre plusieurs microorganismes. Or, selon le dernier rapport de l'organisation mondiale de la santé, les maladies infectieuses arrivent toujours au deuxième rang des principales causes de mortalité au monde. De plus, l'apparition croissante de microorganismes résistants aux agents antimicrobiens a considérablement réduit l'efficacité de l'arsenal thérapeutique disponible, ce qui accentue l'urgence du besoin de nouvelles molécules antimicrobiennes. L'objectif général de ce projet était donc d'évaluer le potentiel antimicrobien de la flocculosine afin de préciser son spectre d'activité, d'évaluer sa toxicité, de clarifier son mode d'action et de définir son implication dans l'écologie de P. flocculosa . En conditions acides, la flocculosine a démontré des effets délétères et très rapides contre une vaste gamme d'agents infectieux comprenant levures et bactéries. De plus, la molécule n'a pas été affectée par les divers mécanismes de résistance présents et l'association de la flocculosine avec l'amphotéricine B a révélé un fort synergisme, suggérant son utilisation comme adjuvant afin de réduire la toxicité et de contourner certaines résistances. Par ailleurs, la flocculosine n'a démontré aucune toxicité sur les différentes lignées cellulaires humaines exposées. Il a aussi été démontré que le glycolipide agissait au niveau de la membrane plasmique et que sa spécificité dépendait de la composition de celles-ci. En outre, ces travaux ont permis de révéler un nouveau rôle de la flocculosine dans le pouvoir adaptatif de P. flocculosa, celui de réserve énergétique. Les études de dégradation ont en effet indiqué que le champignon était capable de cataboliser sa toxine à l'aide d'une enzyme dans certaines conditions limitantes. Cela suggère un rôle beaucoup plus étendu que prévu pour la flocculosine; non pas limité à la protection de la niche écologique du champignon mais aussi impliqué au sein de processus énergétiques complexes. Bref, cette étude a démontré le potentiel antimicrobien de la flocculosine tout en jetant un éclairage nouveau sur ses implications biologiques.

La capacité de la sève d'érable à maintenir la viabilité des souches probiotiques Lactobacillus rhamnosus R0011, Lactobacillus helveticus R0052, Lactobacillus acidophilus LA-5 et Bifidobacterium animalis ssp. lactis BB12 en culture pure ou en combinaison lors d'un entreposage prolongé à 4 °C a été évaluée. La viabilité des cultures pures au sein de sèves de concentration des solides solubles (CSS) différentes (2, 5, 8 et 11 °Bx) a été analysée par dénombrement sur milieu de culture. Après 56 j d'entreposage, les comptes bactériens (CB) de la souche LA-5 étaient nuls alors que les autres souches maintenaient dans les quatre sèves des CB suffisants. La souche LA-5 fut alors rejetée, et la viabilité de l'ensemble des combinaisons possibles des trois souches restantes fut évaluée par dénombrement bactérien sur milieu de culture et par l'utilisation combinée du propidium monoazide (PMA), une molécule capable de distinguer les cellules viables des mortes, et de la qPCR (PMA-qPCR). L'impact sur la viabilité de deux concentrations initiales (CI) d'inoculation (10⁸ UFC/portion et 10¹⁰ UFC/portion) et de trois CSS (2, 5, 8 °Bx) a été analysé. L'acidité engendrée par une CI plus élevée a causé une chute importante des CB des souches R0052 et BB12. Pour les mêmes raisons, à haute CI, la sève de à 2 °Bx a réduit la viabilité de l'ensemble des souches au sein de toutes les combinaisons. Une relation antagoniste mutuelle influant sur la cultivabilité des souches R0052 et BB12 combinées a aussi été observée. La méthode du PMA-qPCR a cependant montré le maintien d'une forte viabilité pour l'ensemble des souches dans toutes les conditions. Ce projet a montré la capacité de la sève d'érable à maintenir la viabilité de combinaisons de souches R0011, R0011 et BB12 à un niveau suffisant pour en faire une boisson probiotique, et de démontrer l'utilité de la méthode du PMA-qPCR pour mesurer la viabilité des souches dans la sève d'érable.

La qualité embryonnaire est un concept en pleine évolution. Depuis quelques années, plusieurs caractéristiques morphologiques ont été étudiées dans le but de définir la qualité des embryons bovins produits in vitro en fonction de ceux produits in vivo. Plus récemment, l'évaluation de l'expression génique embryonnaire a été utilisée comme un nouvel outil pour caractériser un embryon de qualité. Plusieurs facteurs ont potentiellement la capacité de faire fluctuer le niveau d'expression génique des quelques 16 121 gènes connus à ce jour pour être impliqués dans le développement embryonnaire précoce. Parmi ceux-ci, notons la source des complexes ovocytes-cumulus mis en maturation (ponction à partir d'ovaires d'abattoir, ponction transvaginale in vivo, etc.), les milieux de développement (SOF avec ou sans sérum, avec ou sans support cellulaire, etc.), l'environnement de culture embryonnaire (conditions de laboratoire, expérience du manipulateur, etc.) ainsi que la qualité de l'ARN utilisé pour hybrider les biopuces. L'objet de nos démarches expérimentales a été de déterminer la variation de la qualité de l'embryon bovin produit in vitro entre deux laboratoires pour évaluer l'impact de l'environnement de culture ainsi que d'observer la variation d'expression génique présente chez les embryons produits selon différents systèmes de production in vitro. Bien que peu de variations furent observées entre les blastocystes en expansion produits sur deux sites, la proportion de cellules apoptotiques et l'expression génique pour certains gènes liés à l'apoptose se sont avérées être significativement différentes d'un laboratoire à l'autre. Des variations significatives ont également été observées entre la production in vivo et certains systèmes in vitro, où les gènes impliqués dans le métabolisme, la synthèse et la modification des lipides et du cholestérol, ainsi que dans le facteur de transcription Aryl Hydrocarbon Receptor, sont exprimés de façon beaucoup plus marquée. Un nombre imposant de nouveaux transcrits non caractérisés a également été affecté par l'environnement de culture in vitro. Sur le plan du taux de blastocyste, le système in vitro-SOF avec ponction transvaginale des ovocytes a produit les meilleurs résultats, sans engendrer les phénotypes anormaux de la co-culture.

Des travaux antérieurs ont démontré que certains peptides contenus dans la 0- lactoglobuline stimulaient la sécrétion de cytokines pro- ou anti-inflammatoires chez des splénocytes murins, permettant ainsi d'envisager des applications potentielles de ces peptides pour la santé du système immunitaire. L'objectif du présent projet de recherche était d'évaluer l'effet de l'ingestion orale du peptide ß-LG f96-99 chez des souris saines sur la réponse immune. Les résultats ont montré que l'ingestion de ce peptide à des doses de 0,1 et 0,5 mg par jour pendant 7 jours permettait d'augmenter significativement les concentrations d'IgA dans les fèces. Une augmentation significative de la sécrétion d'IL-4 a aussi été mesurée dans les surnageants de culture des splénocytes isolés chez les souris ayant reçu une dose en peptide de 0,25 mg. L'ensemble de ces résultats suggère donc que le peptide ß-LG f96-99 pourrait stimuler la réponse immune adaptative. Il serait donc intéressant d'évaluer l'effet de ce peptide dans des modèles animaux de maladies inflammatoires.

Le babeurre, coproduit de la fabrication du beurre, est utilisé dans les produits alimentaires pour ses propriétés fonctionnelles émulsifiantes ainsi que son impact positif sur la saveur et la texture. De plus, de nombreuses études ont suggéré les bienfaits du babeurre pour la santé, associées à un large éventail d’activités biologiques, notamment anti-cancéreuse, anti-stress et anticholestérolémique. La forte demande des consommateurs pour des aliments enrichis en nutriments bénéfiques pour la santé, associée au désir d’obtenir des produits comportant de nouvelles caractéristiques, a poussé les chercheurs et l’industrie alimentaire à développer constamment de nouvelles formulations. L’objectif principal de ce projet était de développer des laits fermentés de type yogourt à base de babeurre. Des yogourts ont été fabriqués à partir de deux poudres de babeurre, de babeurre frais et de poudre de lait écrémé (témoin) en utilisant cinq ferments industriels pour un total de vingt traitements. Les différents facteurs qui affectent la qualité des laits fermentés tels que la vitesse d'acidification, le pH, la survie bactérienne, la synérèse, la texture, les composés aromatiques ainsi que les propriétés organoleptiques ont été analysés. Les résultats ont montré que les laits fermentés à base de babeurre sont qualitativement comparables aux laits fermentés témoins et respectent les normes microbiologiques et physico-chimiques. L’analyse sensorielle de ces nouveaux produits a montré une appréciation globale positive et largement équivalente aux laits fermentés de lait écrémé témoins. Tel que décrit par la littérature, nos résultats confirment la présence d’une variabilité de la qualité physico-chimique des babeurres. Par conséquent, les produits finis reflètent aussi cette hétérogénéité. Les produits développés sont très prometteurs, toutefois des recherches complémentaires ou des améliorations des conditions d’entreposage et de traitement des babeurres liquides sont nécessaires pour garantir une qualité constante du babeurre avant son séchage. / Buttermilk has a similar composition to skim milk, but it is distinguished by its content in phospholipids, which gives it some demonstrated technical and health properties. Unfortunately, no food product exclusively made from buttermilk is available on the market. The objective of this project was to develop and characterize the properties of fermented buttermilk of firm yoghurt type. Yoghurts have been made from fresh buttermilk, buttermilk powder and skim milk powder, using five industrial starter cultures. The acidification rates and the various factors that affect the quality of fermented milks such as pH, cell survival, syneresis, texture, aromatic compounds and sensory properties were analyzed. The results showed that the acidification kinetics and the composition of the buttermilk-based fermented milks are comparable to the fermented skim milk yoghurt. Moreover, all the products were compliant with the microbiological and compositional standards/regulation. In addition, buttermilk-based yoghurts exhibited a significantly lower syneresis level than skim milk yoghurts. Sensory analysis of these new products showed a positive overall assessment, at least equivalent to the control yoghurts. The products developed are very promising. However, from the sensory point of view, a great variability in the quality of buttermilk powder was observed. Thus, to ensure the final product quality, special attention should be paid to buttermilk processing and storage conditions prior to its drying.

La cartographie par analyse d'association (« Association mapping »- AM) est une nouvelle approche prometteuse visant à identifier les déterminants génétiques (connus sous le nom de QTL) qui sous-tendent les caractères complexes chez les plantes cultivées. Malheureusement, les meilleures approches analytiques à employer pour limiter le nombre de faux positifs dans de telles analyses demeurent à déterminer pour chaque espèce. Le but de ce travail était d'explorer la cartographie AM chez une collection d'orges canadiennes. Diverses approches analytiques ont été comparées pour leur capacité à détecter des QTL simulés ou réels. La population utilisée comprenait 166 cultivars d'orge qui avaient préalablement été génotypes avec 866 marqueurs DArT (Zhang et al., 2009). Ces lignées ont également été génotypées pour sept locus SSR et ces données ont permis de simuler des QTL. La taille des plantes a été mesurée sur deux sites et deux ans pour fournir des données phénotypiques nécessaires à l'analyse des QTL contrôlant ce caractère. Des diverses approches analytiques, celle s'appuyant uniquement sur les relations de parenté entre les lignées (« kinship ») s'est avérée la meilleure. Cette approche a été employée pour identifier des QTL simulés (basés sur les SSR) ou réels. Les résultats nous ont montré que cette méthode était performante pour des caractères ayant une héritabilité modérée à élevée. De plus, les QTL que nous avons identifiés pour la taille des plantes étaient plus reproductibles que ce qui a été rapporté précédemment dans la littérature. Ces résultats suggèrent que la cartographie AM peut être appliquée avec succès dans un programme d'amélioration génétique, du moins pour certains caractères d'intérêt.

La chitine est le polymère le plus abondant sur Terre après la cellulose. Elle est une composante structurelle majeure de l'exosquelette des invertébrés et de la paroi cellulaire des champignons. Le chitosane, la forme désacétylée de la chitine, possède une grande variété d'activités biologiques incluant des propriétés antifongiques et antibactériennes, la stimulation des réactions de défense chez les plantes, des propriétés curatives, d'inhibition de croissance des tumeurs et des effets nutritionnels. Ses propriétés biologiques et physicochimiques font de lui un biopolymère très intéressant pour des applications dans plusieurs domaines tels l'agriculture, l'alimentation, la médecine, la cosmétologie, le textile et le traitement des eaux usées. Les carapaces de crevettes et de crabes sont largement utilisées comme matière première pour isoler la chitine. La préparation de la chitine provenant des carapaces de crevettes requiert la dissolution des minéraux et l'extraction des protéines et des lipides. En effet, les carapaces sont composées de protéines (-49%), de carbonate de calcium et autres sels (-36%), de lipides (-4%) et de chitine (-11%). Dans cette étude, les carapaces de crevettes utilisées étaient partiellement déprotéinées à l'aide d'enzymes. Les coûts et la sévérité des conditions associées à l'extraction de la chitine et sa transformation en chitosane limitent actuellement sa production. Un réexamen des étapes du procédé d'extraction de la chitine, la déminéralisation et la déprotéination, avec une emphase sur la valorisation des sous-produits extraits en utilisant des conditions plus douces conduiraient à une augmentation de l'utilisation des sous-produits de la crevette réduisant ainsi le problème de gestion de ces sous-produits. L'optimisation de la déminéralisation s'effectue avec de l'acide chlorhydrique (IN) avec un ratio soluté : solvant de 1 : 10 à température ambiante durant 10 minutes sous agitation. L'extrait minéral est composé principalement de chlorure de calcium (provenant de carbonate de calcium), mais aussi de l'acide phosphorique (provenant du phosphate tricalcique), du chlorure de magnésium (provenant du carbonate de magnésium), de chitosane (provenant de la chitine) et d'autres minéraux mineurs. Le calcium fut précipité sous forme de particules de carbonate de calcium d'un diamètre variant de 50 nm à 10 000 nm de différentes cristallinités (calcite, vatérite, aragonite ou dans un mélange de vatérite et d'aragonite modifiée) dépendamment de la présence ou de l'absence de SDS et de sonication durant la formation des cristaux. L'étape de déprotéination fut facilitée en augmentant la température de l'extraction. L'extractabilité des protéines augmente en présence de la sonication selon l'énergie fournie et la température mais avec des effets supérieurs à plus de 55°C. Les résultats suggèrent qu'il serait possible de déprotéiner entièrement les carapaces de crevettes à une température plus basse et dans des temps plus courts avec la sonication. Les protéines ainsi extraites seront moins dénaturées que lors d'une déprotéination standard à 100°C. Cette étude montre le fort potentiel d'obtention d'une variété de produits valorisés, en plus de la chitine, provenant des carapaces de crevettes, comparativement à une extraction utilisant des conditions plus sévères. / Chitin is the second most abundant natural polymer after cellulose, and is the major structural component of the exoskeleton of invertebrates and cell walls of fungi. Chitosan, the deacetylated form of chitin, exhibits many biological activities including antifungal, antibacterial properties, elicitation of plant defence reactions, wound-healing properties, tumour inhibition and nutritional effects. Its biological and physico-chemical properties make it an attractive biopolymer for applications in many areas such as food and agriculture, medicine, cosmetics, textiles and water treatment. Shrimp and crab shell wastes from the sea food industry are widely used for isolation of chitin. The preparation of chitin from shrimp shells, which is composed of proteins (-49%), calcium carbonate and other minerals (-36%), lipids (-4%) and chitin (-11%), involves dissolution of minerals and removals of proteins and lipids. In this study, shrimp shell was partially deproteinated by enzyme. The costs and harsh conditions associated with extraction of chitin and its transformation to chitosan currently limit their production. A re-examination of the processing steps, demineralization and deproteination, with a focus on recovering value-added products from shrimp waste using milder conditions can contribute to increased utilization of the waste and reduce the problem of waste disposal. Thus the objectives were: to determine optimal conditions for demineralization and the composition of the mineral extract; to prepare nanoparticulated calcium carbonate from the fractionated mineral extract; and to optimize deproteination with alkaline solution at lower temperatures using sonication. The optimization of demineralization was carried out with hydrochloric acid (IN) with a ratio solute : solvent of 1 : 10 at room temperature by agitating during 10 minutes. The mineral extract was composed principally of calcium chloride (derived from calcium cabonate in the shell); but also contained phosphoric acid (from tricalcium phophate), chitosan (from chitin), magnesium chloride (from magnesium carbonate), and other minor minerals. The calcium was precipitated as nanoparticles of calcium carbonate in sizes ranging from 50 nm to 10 000 nm in different crystalline morphologies (calcite, vaterite, aragonite or in a mixture of vaterite and modified aragonite) depending of the presence or absence of SDS and sonication during crystal formation. Deproteination step was facilitated by increasing the temperature of extraction. Extractability of protein increased with increase in sonication energy as well as temperature but with a greater effect above 55°C. Results suggest that it may be possible to deproteinate shrimp shells at lower extraction temperatures and times with sonication. The extracted proteins appear to be less denatured compared that obtained by conventional deproteination at high temperature of about 100°C. This study shows that there is high potential for obtaining various value-added products, in addition to chitin, from shrimp waste, rather than extraction of chitin alone using harsh processing conditions.