L'objectif principal de ce travail était d'étudier la variabilité spatiale des mouvements de gaz dans le sol. Trois sous-objectifs ont été complétés: 1) le développement d'une méthodologie pour la mesure de la concentration des gaz dans le sol, 2) l'étude de la variabilité spatiale de la diffusion des gaz dans le sol à l' échelle de monolithes et, 3) l'étude de la variabilité spatiales des émissions de CO₂ à différentes échelles en lien avec plusieurs paramètres physico-chimiques du sol. Pour répondre au premier sous-objectif, plusieurs aspects méthodologiques ont donc été développés. 1) Une méthode d'analyse des gaz (C0₂, N₂0, CH₄ et O₂) a été mise au point sur un appareil portable de chromatographie en phase gazeuse. 2) Des tests de cinétiques 'et d' isothermes de sorption ont été réalisés afin de sélectionner le bouchon de fioles d' échantillonnage le plus adéquat pour l' entreposage des échantillons de gaz. 3) Des courbes de calibration ont été développées pour relier la teneur en eau volumique à la constante diélectrique d'un sol organique à l'aide de la réflectométrie temporelle. La teneur en eau étant nécessaire pour le calcul de la teneur en air du sol, important pour le mouvement de gaz. Les résultats associés au deuxième sous-objectif ont montré que 1) la variabilité des coefficients de diffusion relatifs des gaz dans le sol (Ds/Do) était très élevée avec des coefficients de variation atteignant jusqu'à 125 % dans un sable loameux et 56 % dans un sol organique; 2) la méthode de calcul de Ds/Do, la position des sondes à gaz et les processus d'échantillonnage de gaz dans le profil de sol ont influencé la variabilité apparente de Ds/Do; et 3) "la porosité du sol ainsi que sa teneur en air ont influencé la variabilité de Ds/Do. Ces paramètres à eux seuls n' ont pas permis d'expliquer l'ensemble des variations observées. D'autres facteurs tel que la macroporosité du sol (fissures, galeries de vers de terre) doivent être pris en compte. Les résultats associés au troisième sous-objectif, complété avec l'analyse de la variabilité spatiale multi-échelles multi-variée réalisée à partir de la méthode CRAD, ont montré 1) l'importance d'analyser les relations entre les émissions de CO₂ et les paramètres physico-chimiques à différentes échelles (non-spatiale et spatiales à grande et petite échelles), 2) les corrélations spatiales sont plus fortes lorsque la variable est analysée aux différentes échelles que lorsqu'elle est analysée avec sa distribution totale, 3) les paramètres physico-chimiques du sol les mieux corrélés aux émissions de CO₂ aux différentes échelles sont ceux en lien avec les paramètres gazeux du sol soit, les concentrations en O₂ et CO₂, Ds/Do et, la teneur en air du sol, 4) les paramètres physicochimiques du sol mesurés en profondeur (0.30 m) semblent présenter des corrélations plus fortes que les paramètres du sol mesurés en surface (0.15 m) et 5) seule une portion de la variation des flux de CO₂ semble explicable par la variation des paramètres physico-chimiques du sol aux différentes échelles et . donc, d'autres paramètres nonmesurés comme la macroporosité auraient des impacts importants sur la variabilité des émissions. L'ensemble des résultats de cette étude montre que la variabilité spatiale des paramètres physico-chimiques des sols, notamment ceux en lien avec les paramètres gazeux du sol, influence la variabilité spatiale des mouvements de gaz dans le sol et des émissions vers l'atmosphère. Cependant, les relations sont complexes et dépendantes de l'échelle d'analyse.

L'hémocyanine est la protéine responsable du transport de l'oxygène dans le liquide physiologique (hémolymphe) d'un grand nombre d'invertébrés marins. Chez certaines espèces de mollusques (Megathura crenulata et Concholepas concholepas), l'hémocyanine a démontré d'intéressantes propriétés immunostimulantes. Le projet visait la purification de l'hémocyanine du crabe des neiges (Chionoecetes opilio) par chromatographie d'exclusion moléculaire, sa caractérisation (détermination de la taille moléculaire, du point isoélectrique, la présence ou non d'unités glucosidiques et d'activité phénoloxydase), et l'évaluation de son activité immunostimulante sur des macrophages de souris. Les caractéristiques de l'hémocyanine du crabe des neiges étaient généralement comparables à celles rapportées chez d'autres crustacés. Sur des macrophages de souris, elle a démontré une stimulation de la prolifération et du métabolisme cellulaire, de la production d'oxyde nitrique et de cytokines. Ces effets étaient comparables ou même supérieurs à ceux observés chez les préparations commerciales. Ces travaux permettront de générer des données précises sur l'hémocyanine en vue d'applications biomédicales.

L’oignon est riche en composés phénoliques antioxydants qui sont largement étudiés pour leurs effets sur la santé, notamment sur les maladies cardiovasculaires et le diabète, etc. La récupération des polyphénols à partir de la matière première ayant été exposés à l’application de pesticides présente un risque d’enrichir les fractions en ces composés toxiques. L’objectif de la présente étude était d’optimiser les paramètres d’extraction des polyphénols d’oignons jaune et rouge afin d’obtenir un produit riche en composés phénoliques et sans pesticides. Cette étude a été menée sur différentes parties d’oignons : tige, racine, bulbe et pelure. Les analyses des extraits de pesticides pour les différentes parties d’oignon jaune et rouge ont été faites par GC/MS. Les résultats obtenus ont montré que seules les racines des oignons jaunes contiennent 0,7 mg/kg matière sèche de PENDIMETHALIE, une teneur qui dépasse la norme européenne exigée (0,1 mg/kg de matière sèche). Par conséquent, l’étude de la caractérisation des polyphénols des différentes parties d’oignons jaune et rouge a été faite sur des variétés d’oignons n’ayant pas reçu de pesticides. Ainsi, l’analyse des polyphénols par UPLC-MS a montré que la tige des oignons rouges, en contenait beaucoup et contenait en particulier de grande quantité de quercétine (7810,33 mg équivalent quercétine/kg matière séchée). Afin d'augmenter le rendement en polyphénols, quatre paramètres d’extraction ont été optimisés : le temps de macération (0h, 0,5h et 1h), la température (22, 50 et 78 °C), la concentration en éthanol (0%, 50% et 100%) et le ratio soluté/solvant (1:10,1:30 et 1:50g/ml) en utilisant un plan d’expérience statistique D-optimal. Le travail d’optimisation a été fait sur le plateau de tallage des oignons rouges dépourvue en pesticides et riche en polyphénols. L’extrait éthanolique a montré un meilleur rendement pour un temps d’extraction de 50 minutes et une concentration en éthanol de 53,75%. L’extraction a été répétée avec les conditions optimisées et a donné un rendement de 119,45g polyphénols/kg matière sèche. / The onion possesses a specificity by the antioxidant phenolic compounds. The latter is widely studied for their diverse effects on the health in particular on the cardiovascular diseases, the diabetes, etc. The objective of the present study was to optimize the parameters of extraction of the polyphenols from yellow and red onions to obtain a product rich in antioxidizing molecules without pesticides. This study was led on the various parts of onions : stalk, root, bulb and peel. The analyses of the extracts of pesticides for the various parts of yellow and red onions was made with GC / MS. The result showed that only the roots of the yellow onions contain a pesticide : the PENDIMETHALIN with a quantity of 0,7 mg / kg dry material, which exceeds the European require standard (0,1 mg / kg of dry material). Consequently, the study of the characterization of the polyphenols of the various parts of yellow and red onions established was made on varieties of onions devoid of pesticides. So, analysis of the polyphenols by UPLC-MS/MS showed the wealth of the part stalk of the red onions in the latter, in particular in quercetin (7810,33 mg / kg in dry material). To increase the kinetics of extraction of polyphenols, four parameters of extraction were optimized : the time (0h, 0,5h and 1h), the temperature (22°C, 50°C and 78°C), the ethanol concentration (0%, 50% and 100%) and the solute/solvent ratiog / ml (1:10, 1:30 and 1:50) by using a plan of statistical experience D-optimal. After the statistical study, the ethanolic extract showed a better yield for awhile on extraction of 50 min and a ethanol concentration in 53,75%. The extraction was repeated with the optimized conditions and gave a yield on 119,45g of polyphenols totals / kg dry material.

Des extraits naturels de certaines plantes, dont le Laurus Nobilis L, le Rosmarinus Officinalis, YOriganum Majorana, et les feuilles d'olivier Olea Europeae L, ont été étudiés afin d'améliorer la qualité des huiles végétales utilisées pour la cuisson. Il s'agit d'une manière servant à éviter l'addition d'antioxydants de synthèse en enrichissant l'huile à chauffer par des substances naturelles. Pour ce qui est des plantes aromatiques, l'activité antioxydante de leurs extraits ainsi que de leurs huiles essentielles ont été comparées avec le butylhydroxytoluène (BHT). L'extrait de feuilles d'olivier a été testé et comparé, à son tour, aux différentes substances. L'extraction des huiles essentielles des plantes aromatiques a été effectuée par hydrodistillation de la matière végétale lyophilisée. Leur composition a été déterminée par Chromatographie Gazeuse (GC) et par Chromatographie Gazeuse-Spectrophotométrie de Masse (GC)-(MS). Les extraits végétaux ont été obtenus par macération dans l'éthanol (95%). Leur contenu phénolique total a été estimé par la méthode de Folin-Ciocalteau. Différentes expériences de chauffage ont été réalisées pour tester l'effet antioxydant des extraits éthanoliques et aromatiques de plantes. En effet, des échantillons d'huile de Canola enrichis à 1% (p/p) d'extrait ont été chauffés dans un four, dans des flacons ouverts, à une température de 120 ° C durant cinq jours puis à une température plus élevée de 180 ° C. Leur composition en acides gras insaturés a été suivie respectivement chaque jour et chaque heure par analyse GC. Les extraits éthanoliques et les huiles essentielles ont présenté respectivement deux intervalles de rendement distants en pourcentage (p/p) : 6,6-13,8% et 0.6-1,1%. Les huiles essentielles des trois plantes aromatiques (Laurus Nobilis L., Rosmarinus Officinalis, d'Origanum Majorana) sont respectivement et particulièrement riches en 1,8-cinéole (23,2% et 45,2%) et en terpinén-4-ol (38,3%). Le taux des phénols totaux des extraits éthanoliques, en milligramme équivalent d'acide gallique (EAG) par gramme de matière sèche, était respectivement de 276 mg EAG g⁻¹, 228 mg EAG g⁻¹, 215 mg EAG g⁻¹ et finalement 203 mg EAG g⁻¹ de phénols totaux pour l'extrait éthanolique des feuilles d'olivier. L'analyse des résultats de l'oxydation de l'huile de Canola ainsi que l'interprétation de l'évolution du taux de l'acide linolénique (Cl8:3) et de l'acide linoléique (Cl8 :2) ont montré un effet antioxydant plus ou moins significatif des extraits de plantes éthanoliques par rapport au BHT. L'efficacité la plus élevée a été associée principalement à YOlea europea L. puis d'Origanum Majorana, suivi du Rosmarinus, officinalis et du Laurus Nobilis L. L'activité antioxydante la plus basse était associée au BHT dans la plupart des conditions utilisées. Les résultats suggèrent l'introduction de différents extraits de plantes dans la préparation d'aliments pour une meilleure préservation, aussi bien lors de l'entreposage ou lors du chauffage des aliments.

Une base de données regroupant l'ensemble des peptides antimicrobiens provenant de protéines laitières et décrits dans la littérature a été réalisée, révélant le fait que peu de peptides antimicrobiens ont été identifiés à partir d'un mélange de protéines du lactosérum ou de produits laitiers. D'autre part, un hydrolysat d'isolat de protéines sériques a été fractionné par chromatographie liquide haute performance afin de séparer spécifiquement des fractions contenant des peptides antimicrobiens. Cinq fractions antimicrobiennes ont été obtenues et les peptides responsables de l'activité ont été identifiés. En parallèle, cinq extraits peptidiques hydrosolubles ont été isolés de fromages canadiens. Deux de ces extraits ont révélé une activité antimicrobienne et confirme la présence de peptides antimicrobiens dans les produits laitiers. Les protéines laitières ont ainsi démontré leur capacité à générer des peptides antimicrobiens après hydrolyse.

L'obésité est une maladie multifactorielle impliquant de nombreux facteurs génétiques et environnementaux. Dans cette thèse, l'aspect génétique de cette maladie a été étudié en utilisant l'histoire familiale d'obésité (HFO). Une première étude a permis de démontrer que la méthode utilisée pour déterminer l'HFO était valide. Cet aspect génétique a été mis en relation avec l'aspect nutritionnel, considéré ici comme un facteur environnemental. Une comparaison des apports énergétiques et en macronutriments a démontré que les individus avec HFO (HFO+) et sans HFO (HFO-) avaient des apports alimentaires similaires. Ensuite, le nombre de portions de chacun des groupes alimentaires tels qu'identifiés par le Guide alimentaire canadien pour manger sainement, en vigueur au moment de l'étude, a été examiné. Il s'est avéré que le nombre moyen de portions consommées de chacun des groupes alimentaires était similaire entre les individus HFO+ et HFO-. Subséquemment, l'examen des profils alimentaires a révélé que les habitudes de vie ainsi que les variables anthropométriques et sociodémographiques associées aux profils alimentaires Western et Prudent différaient selon la présence d'HFO. Cet examen a aussi révélé que les individus ayant une forte observance au profil alimentaire Western avaient plus de chance d'être obèses alors que les individus ayant une forte observance au profil alimentaire Prudent avaient moins de chance d'être obèses. Par la suite, les apports en matières grasses ont été examinés en interaction avec l'HFO sur des phénotypes d'obésité tels que l'indice de masse corporelle, le poids, le tour de taille et la masse grasse. L'étude a permis d'observer des effets d'interactions significatifs sur tous ces phénotypes. Finalement, la relation entre les comportements alimentaires (restriction cognitive, désinhibition et susceptibilité à la faim) et l'HFO a été étudiée. Il a été observé que les individus HFO+ avaient un niveau de restriction (hommes) ou de désinhibition (femmes) plus élevé que les individus HFO-. Bien que les résultats présentés dans cette thèse doivent être confirmés dans d'autres études, ils suggèrent que les individus HFO+ ont un bagage génétique, qui en présence d'un environnement alimentaire spécifique, favorise le développement de l'obésité.

Au Canada, 84 % de la production de laitue provient du Québec et s'effectue essentiellement sur des sols organiques. Toutefois, elle possède des risques importants de stress hydrique (brûlure de la pointe) lors de périodes à forte demande d'évapotranspiration qui peuvent être accentuées par une variabilité spatiale importante des propriétés physiques du sol. Une étude visant à évaluer la performance (consommation en eau et en énergie, lessivage et rendements) de deux échelles de gestion de l'irrigation de la laitue et à étudier les mécanismes de transport de l'eau dans le sol et leurs implications dans l'apparition de symptômes de brûlure de la pointe a été réalisée. Les résultats ont démontré la pertinence d'une gestion fine de l'irrigation, se soldant par un gain de rendement de l'ordre de 17 % lorsque le potentiel matriciel de départ de l'irrigation est maintenu à - 15 kPa lors de période à forte demande d'évapotranspiration.

Globalement, le statut de la plupart des services écologiques (SE) est jugé préoccupant. Des actions de conservation permettraient de maintenir l’apport de certains SE à des emplacements cruciaux pour le maintien du bien-être humain. Néanmoins, comparée aux approches de conservation traditionnelles, la conservation des SE requiert des considérations particulières afin de capter le lien spatial qui unit les flux de services à leurs bénéficiaires. Or, ces connaissances demeurent fragmentaires. Cette thèse s’insère donc dans ce contexte et tente de répondre à trois questions principales, soit : (1) comment considérer le lien spatial entre les flux de SE et leurs bénéficiaires lors de la sélection des réserves?; (2) comment peut-on aligner la conservation de la biodiversité à celle des SE le plus efficacement possible?; et (3) quelles sont les conséquences de retarder la mise en œuvre des actions de conservation sur l’atteinte des objectifs? Nous avons d’abord montré que lorsque la demande pour les services à échelle locale était directement intégrée dans les procédés de planification systématique de la conservation, cela favorisait la sélection de sites qui étaient jusqu’à trois fois plus efficaces pour combler la demande des bénéficiaires par rapport à des approches qui ne ciblaient que l’apport des services uniquement. Cette nouvelle approche permet donc de concentrer les efforts de conservation aux endroits où les ressources investies contribueront le plus au bien-être humain. Ensuite, en utilisant cette dernière approche conjointement avec des cibles de biodiversité par l’entremise d’approche de sélection basée sur la complémentarité des sites, nous avons montré qu’il était possible d’atteindre toutes les cibles de conservation pour seulement 6 % de superficie supplémentaire à protéger. Lorsque l’atteinte de toutes les cibles de conservation est désirée, miser sur la congruence spatiale entre la biodiversité et les SE était de deux à cinq fois moins efficace que l’utilisation d’une approche basée sur la complémentarité entre les sites. Finalement, dans un contexte d’augmentation des pressions provenant des activités industrielles, nous avons évalué les effets du retard dans la mise en œuvre de la conservation sur le coût de remplacement des réseaux de conservation. Nous avons montré que ce coût peut s’élever jusqu’à 15 % lorsque la conservation est effectuée après le début du développement. / The current global status of most ecosystem services (ES) is precarious. Conservation actions could help secure their provision in locations deemed critical for the maintenance of human well-being. However, compared to traditional conservation planning approaches, ES conservation requires particular considerations to capture the spatial link between human beneficiaries and services flows; this knowledge is still fragmentary. This thesis examines one such context and tries to answer the following three main research questions: (1) How do we identify important sites for ES conservation? (2) How do we best align biodiversity and ES conservation? (3) What are the consequences of the delayed implementation of ES conservation actions? We first showed that considering demand in systematic conservation planning procedures fostered the selection of sites that may be up to three times more efficient in fulfilling beneficiary demand. This approach enables conservation efforts to focus on locations where resource investment will yield the greatest return for human well-being. Then, using this novel approach simultaneously with wetland biodiversity features within a complementary based selection procedure, we showed that it was possible to achieve all biodiversity and ES targets for only six percent of the additional area to be protected. When all conservation targets are sought to be a attained, counting on the spatial congruence between biodiversity and ES may be two to five times less efficient than using a complementarity based approach. Finally, in a context of increasing pressures from industrial development, we assessed the role of timing where the implementation of ES conservation actions is concerned on the replacement cost of the resultant networks. We showed that a slight increase in the percentage of the study area subjected to development can raise the replacement cost of conservation networks of up to fifteen percent.

La culture de sphaigne est la production durable de biomasse de sphaigne sur une base renouvelable et cyclique. Un système de contrôle de l’eau est nécessaire pour maintenir le niveau de la nappe phréatique à une valeur définie au cours de la saison de croissance dans un contexte de conditions climatiques variables. Peu d’information et de documentation sont disponibles concernant la conception et l’opération de systèmes de contrôle de l’eau dans les bassins de culture de sphaigne. Les objectifs de ce projet sont de définir, concevoir et réaliser le système de drainage et d’irrigation souterraine pour la culture de sphaigne et de développer un système de contrôle correspondant aux contraintes du site de Shippagan au Nouveau-Brunswick installé en 2014. La définition d’un système d’irrigation et de drainage adapté est basée sur les connaissances du drainage et de l’irrigation en agriculture et des besoins physiologiques de la sphaigne. Le développement des équipements a été réalisé en adaptant les concepts du système aux contraintes du site. L’analyse du système comprend les mesures à effectuer, les éléments à contrôler et les consignes d’opération. Les appareils de mesure du niveau de l’eau permettent d’évaluer et de transmettre au contrôle central les niveaux d’eau des fossés et de la nappe phréatique. Le contrôle central analyse les conditions et contrôle les pompes et les barrages à hauteur variable. L’énergie est fournie par un système de panneaux solaires et de batteries. Les barrages à hauteur variable permettent d’ajuster le niveau d’eau dans les fossés. Le système et les équipements développés répondent aux objectifs de conception. Des améliorations et une optimisation sont à faire. Le système permettra de continuer les travaux notamment au niveau de la modélisation de l’écoulement de l’eau et du contrôle prédictif. / Sphagnum farming is the cultivation of Sphagnum mosses to produce biomass of non-decomposed Sphagnum fibers on a cyclic and renewable basis. A water control system is required to maintain the water table level through the season, in the context of variable weather conditions. A drainage and sub-irrigation system has been designed and installed in 2014 on the Sphagnum farming site near Shippagan (N.B). The objectives of this project are to define the drainage and irrigation system for Sphagnum farming and develop an adapted system for the site. The design of the system is based on the Sphagnum requirements, agricultural knowledge of drainage and irrigation and respect of site constrains. Water level measurement equipment allows evaluation and transmission of the water table level and the water level in ditches to the central control. The central control analyzes the conditions and control the pumps and the variable level dams. The energy is supplied by a system of solar panels and batteries. The variable level dam adapts the water output level in the control structure. The developed system achieves the design objectives. Improvement and optimization are planned. The system will be the basis of future research, in particular about flow modeling and predictive control.

Les nutriments des matrices alimentaires doivent être bioaccessibles puis biodisponibles pour atteindre les organes vitaux et être métabolisés. Les protéines laitières (caséines et protéines de lactosérum) ont une valeur nutritionnelle importante par leur composition en acides aminés (AA) essentiels et en acides aminés branchés qui ont un impact sur plusieurs réponses métaboliques postprandiales. Ces protéines ont aussi un rôle technologique essentiel dans le processus de fabrication des yogourts. Des polysaccharides (PS) peuvent être ajoutés dans les yogourts pour les stabiliser. Des études précédentes ont montré que des amidons, des pectines (PS communs utilisés par les industriels laitiers) et des β-glucans (stabilisants d’intérêt comme fibre soluble) pouvaient moduler la digestion des protéines (in vitro et in vivo) et certaines réponses métaboliques postprandiales. Un modèle de digestion gastro-intestinale (GI) in vitro a été mis au point pour analyser la digestion des protéines laitières de yogourts standardisés variant par leur composition en PS (sans PS, 0.75 % d’amidon, 0.4 % de β-glucan, 0.2 % de pectine). Les formulations ont montré des viscosités différentes dans des conditions de cisaillement contrôlées représentant les conditions GI. La bioaccessibilité des AA a été différente selon le PS ajouté et il n’y avait pas de corrélation avec la viscosité du yogourt. Une étude in vivo chez l’animal réalisée avec les mêmes yogourts a aussi montré un impact de l’ajout de PS de nature différente sur la biodisponibilité de certains AA et sur certaines réponses métaboliques. En particulier, l’ajout d’amidon, par rapport au yogourt sans PS, a significativement diminué la vidange gastrique et la concentration plasmatique de Phe, un AA associé à l’incidence du diabète de type 2. Quinze minutes après l’ingestion du yogourt avec β-glucan, la glycémie a significativement diminué et la clairance à l’insuline a augmenté par rapport aux autres yogourts. Ces résultats ont permis de mettre en évidence l’intérêt d’étudier l’impact de la composition de la matrice alimentaire sur son intégrité et sur la cinétique de libération des nutriments azotés dans l’appareil GI, et sur des réponses métaboliques associées pouvant ici être bénéfiques aux diabétiques. / Nutrients of food matrixes have to be bioaccessible and bioavailable to reach vital organs and be metabolized. Dairy proteins (caseins and whey proteins) possess an important nutritional value because of their high content in essential and branched amino acids (AA) affecting postprandial metabolic responses. These proteins have an essential technical function in yogurt process. Polysaccharides (PS) can be added in yogurts as stabilizers. Previous studies showed that starches, pectins (common PS used by the dairy industry), and β-glucans (stabilizers of interest as soluble fiber) modulated protein digestion (in vitro and in vivo) and postprandial metabolic responses. An in vitro gastrointestinal (GI) model was developed to analyze protein digestion in standardized dairy products with different PS composition (without PS, starch 0.75%, β-glucan 0.4%, pectin 0.2%). The formulations showed different viscosities under controlled shear representative to GI conditions. AA bioaccessibility was different depending on the added PS but was not related to the yogurt viscosity. The in vivo study, realised with animal model, using the same yogurts showed different impact of added PS on AA bioavailability and on metabolic responses. In particular, in comparison to the control yogurt the starch supplementation decreased significantly the gastric emptying and the plasmatic Phe concentration, an AA associated with incidence of type 2 diabetes. Fifteen minutes after yogurt with β-glucan consumption, glycemia decreased significantly and insulin clairance increased in comparison to other yogurts. These results show the interest to study the impact of food matrix composition on matrix integrity and on release kinetics of nitrogenous nutrients in GI tractus, and on associated metabolic responses here beneficial for diabetic subjects.