Le but de cette thèse était d’évaluer le potentiel antimicrobien de 21 sels organiques et inorganiques pour contrôler la pourriture molle de la pomme de terre, causée par les bactéries Erwinia carotovora subsp. carotovora et Erwinia carotovora subsp. atroseptica. Les résultats obtenus ont montré que 11 sels ont complètement inhibé la croissance bactérienne in vitro, parmi lesquels le carbonate de sodium, le métabisulfite de sodium, le phosphate de sodium tribasique, le lactate d’aluminium, le chlorure d’aluminium, le bicarbonate de sodium, l’acétate d’ammonium, le di-hydroxy acétate d’aluminium, le sorbate de potassium et le benzoate de sodium se sont avérés bactéricides. Appliqués sur les tubercules de pomme de terre, seuls le chlorure d’aluminium, le métabisulfite de sodium et dans une moindre mesure le benzoate de sodium ont permis de réduire la sévérité de la maladie, et ce de façon curative et préventive. Il semble à la lumière des résultats obtenus, que l’effet inhibiteur des sels observé in vitro résulte de la capacité d’ionisation de l’eau (faible pKa ou pKb) de leurs constituants, ainsi que de leur lipophilicité (dans le cas du benzoate de sodium et du sorbate de potassium). Cette capacité d’ioniser l’eau des ions serait cependant altérée par le pouvoir tampon du tubercule. Pour leur part, les sels efficaces contre la maladie disposeraient de caractéristiques spécifiques leur permettant de demeurer actifs dans le tissu. Des études ultrastructurales ont montré que le chlorure d’aluminium provoque le bris de l’enveloppe bactérienne, une disparition des vésicules extracellulaires et une agrégation du cytoplasme, phénomènes non observés chez les bactéries traitées avec le métabisulfite de sodium. Enfin, l’évaluation de l’effet de certains sels sur la qualité des tubercules a montré d’une part que la perte de poids a été généralement plus importante chez les tubercules traités au chlorure d’aluminium ou au métabisulfite de sodium, et d’autre part que l’application des sels organiques, particulièrement de benzoate de sodium, a favorisé une augmentation du contenu en sucres solubles chez les tubercules. Cette étude démontre que le chlorure d’aluminium et le métabisulfite de sodium pourraient être mis à profit pour la conservation de la pomme de terre. / The objective of this thesis was to evaluate the antimicrobial potential of 21 organic and inorganic salts to control Erwinia carotovora subsp. carotovora (Ecc) and Erwinia carotovora subsp. atroseptica (Eca), two bacteria responsible for soft rot development in stored potato tubers. The results have shown that eleven salts (at 0.2 M) have completely inhibited the bacterial growth in vitro, among which sodium carbonate, sodium metabisulfite, trisodium phosphate, aluminum lactate, aluminum chloride, sodium bicarbonate, ammonium acetate, aluminum di-hydroxy-acetate, potassium sorbate and sodium benzoate were bactericidal. On potato tubers, only aluminum chloride, sodium metabisulfite and to a lesser extent sodium benzoate have markedly controlled the disease severity, during both curative and preventive applications. Based on the obtained results, it appears that the inhibitory effect of salts in vitro relates to the water ionization capacity (low pKa or low pKb) of their constituent ions, as well as their lipophilicity. However, the effect was dampened in vivo, presumably due to the buffering capacity of tuber tissue and Donnan effect which could lead to generation of less effective ionic species. It is likely that those salts effective in vivo exhibit other properties contributing to their effectiveness. Ultrastructural studies on Eca showed that aluminum chloride caused rupture of bacterial envelope, and cytoplasmic aggregation, which were not observed in the bacteria treated with sodium metabisulfite. These observations suggest that a part of the toxic effect of aluminum chloride originates from alterations of the bacterial envelope, whereas rapid bacterial death caused by sodium metabisulfite occurs intracellularly through interaction with biomolecules, facilitated by the diffusion of SO2. Finally, evaluation of the effect of salts on tuber quality revealed that tuber weight loss was generally higher with aluminum chloride and sodium metabisulfite treatments, while the organic salts, particularly sodium benzoate, increased sugar content of the tubers. It was concluded that aluminum chloride and sodium metabisulfite can be profitably used to fight potato storage soft rot.

Les impacts environnementaux majeurs de l'agriculture sont associés à l'eutrophisation des eaux de surface causée par un enrichissement excessif en nutriments (azote et phosphore) et à la contamination des eaux souterraines par les ions nitrate. L'objectif principal de ce projet de doctorat est l'utilisation de matériaux mésoporeux fonctionnalisés à base de silice pour l'adsorption des ions phosphate et nitrate contenus dans des solutions acqueuses synthétiques simulant les effluents d'origine agricole. Trois matériaux mésoporeux (MCM-41, MCM-48 et SBA -15) fonctionnalisés avec des groupements ammonium par la technique de greffage et de co-condensation ont été synthétisés, caractérisés puis testés en mode discontinu. Les conditions opératoires ont été optimisées aussi en mode discontinu. L'équilibre et la cinétique d'adsorption ont été modélisés. Finalement, l'adsorption des ions nitrate et phosphate a été menée en mode d'écoulement continu pour simuler les conditions opératoires à l'échelle industrielle.

"Thèse en cotutelle, Doctorat en sciences et technologie des aliments, Université Laval, Québec, Canada Philosophiæ doctor (Ph. D.) et Université de Bordeaux, Talence, France." / Les études épidémiologiques récentes montrent une consommation insuffisante d’acides gras polyinsaturés (AGPI) dans les pays occidentaux. Cependant, la sensibilité des AGPI à l’oxydation est l’une des premières causes de détérioration des qualités organoleptique et nutritionnelle dans les produits alimentaires. Parallèlement, les lipides présents dans les produits alimentaires se trouvent le plus souvent sous forme émulsionnée. Ainsi, les entreprises désirant formuler des produits alimentaires enrichis en AGPI adoptent des stratégies technologiques pour les stabiliser chimiquement et physiquement, tout en assurant leur biodisponibilité. Une de ces stratégie consiste à rechercher, dans la nature, des systèmes émulsifiés stables afin d’en extraire des molécules tensioactives d’intérêt et de mimer l’organisation des lipides. C’est dans ce contexte que des études portent, depuis quelques années, sur les corps lipidiques (Oil Bodies, OB), structures végétales naturelles de stockage des lipides des plantes oléagineuses, composées de phospholipides (PL) et de protéines (OBP). L’objectif général de ce projet de thèse vise à maitriser la formulation d’émulsions préparées uniquement à base de colza (huile, PL et OBP) par une meilleure connaissance des interactions PL : OBP, d’étudier la stabilité des émulsions d’un point de vue physicochimique en conditions de stockage et dans des conditions mimant les conditions gastro-intestinales et, enfin, d’évaluer l’influence de la composition de l’interface des émulsions sur la bioaccessibilité des acides gras insaturés in vivo chez le rat. Les études spectroscopiques des interactions PL modèles : OBP ont mis en évidence des interactions favorables à la stabilisation des émulsions entre les PL anioniques, les PL insaturés et les OBP. Ces résultats ont orienté le choix vers une lécithine de colza spécifique. Les interactions PL : OBP, modulées par le pH et le rapport PL : OBP, influencent la réalisation des émulsions, la quantité d’OBP adsorbées à l’interface et la stabilité physique des émulsions, avec un crémage prononcé pour les émulsions riches en protéines. La synergie PL : OBP à l’interface semble être un facteur décisif pour ralentir l’oxydation de l’huile de colza émulsifiée. Le comportement des émulsions, dans des conditions mimant celles du milieu gastro-intestinal, montre que la présence d’OBP à l’interface favorise la floculation des émulsions à pH acide (mimant celui de l’estomac), mais que cette floculation est réversible lorsque le pH est ramené à des valeurs proches de celle de l’intestin. La présence des OBP favorise l’activité de la lipase pancréatique in vitro. Finalement, l’interface composée de PL et d’OBP améliore la bioaccessibilité lymphatique des AGPI in vivo chez le rat. En conclusion, nous avons montré qu’il est possible de formuler des émulsions uniquement à base de colza. Elles pourraient présenter une alternative intéressante aux émulsions stabilisées par des émulsifiants d’origine synthétique (politique clean label) ou d’origine animale (alimentation végane). Mots-clé : Émulsions, bioaccessibilité, oxydation, colza, interactions phospholipides-protéines / Recent epidemiologic studies show an insufficient intake of polyunsaturated fatty acids (PUFA) in occidental countries. Besides, the sensibility of PUFA to oxidation is one of the major causes of organoleptic and nutritional quality deterioration in food products. Moreover, lipids in food products are often in an emulsified stage. Therefore, industrials that care to formulate PUFA enriched food products adopt technological strategies to protect and stabilize the lipids while improving their bioavailability. One of those strategies consists in looking for stable emulsified systems that already exist in nature, extract tensioactive molecules of interest and mimic the lipid state. In this context, several studies deal with oil bodies (OB), that are natural occurring structures involved in lipid storage in oleaginous plants, composed of proteins (OBP) and phospholipids (PL). Therefore, the main objective of this PhD work is to manage emulsion formulation only based on rapeseed (oil, PL and OBP). This goes through: 1) an understanding of the interactions between PL and OBP; 2) a study of the stability of the emulsions under storage and gastrointestinal conditions, and finally, 3) an investigation of the influence of the emulsion interfacial composition on the bioavailability of PUFA in rats. Spectroscopic studies of the model PL:OBP interactions showed favorable interactions for stabilizing the emulsions based on anionic PL, unsaturated PL and OBP. These results allowed choosing an adequate canola lecithin. The PL:OBP interactions, modulated by the pH and the PL:OB ratio, influences the formation of the emulsions, the quantity of OBP adsorbed at the interface and the physical stability of the emulsions while a pronounced creaming in emulsions rich in proteins is observed. The PL:OBP synergy at the interface seems to be a decisive factor to slow down the oxidation of the emulsified canola oil. The emulsion behavior in conditions that mimic those of the gastrointestinal track, shows that the presence of OBP at the interface favored the emulsion flocculation in gastric conditions at acid pH. However, the flocculation was reversible when the pH was readjusted to a value close to that of the intestine. OBP also increased the activity of the pancreatic lipase in vitro. Finally, the presence of PL and OBP at the interface increased the lymphatic bioaccessibility of the PUFA in rats. On the whole, we showed that it is possible to manage emulsion formulation only based on canola products. This could be of great interest for clean labeling or vegan nutrition by subtracting synthetic emulsifiers or emulsifiers from animal origin, respectively. Keywords : Emulsions, bioaccessibility, oxidation, canola/rapeseed, interactions phospholipids-proteins

Les femmes avec un antécédent de diabète gestationnel (DbG) sont plus à risque de diabète de type 2 (DbT2). Ainsi, certaines études se sont intéressées aux associations entre les apports alimentaires et le risque de DbT2 en période post-partum chez cette population. Par contre, à notre connaissance, aucune étude n’a évalué ces associations avec les apports en légumes et fruits (LF) chez ce groupe. Ainsi, l’objectif général de ce projet de maîtrise est d’évaluer l’association entre la consommation de LF et la présence d’altérations glycémiques chez les femmes avec un antécédent de DbG. Pour ce faire, les apports alimentaires en LF ont été évalués entre les femmes présentant ou non une altération glycémique et l’association entre les apports en LF, en légumes et en fruits et la présence d’altération glycémique a été établie. Les analyses ajustées pour l’âge et l’indice de masse corporelle (IMC) ont démontré que les femmes avec une altération glycémique avaient des apports inférieurs en LF et en légumes et non en fruits comparativement aux femmes sans altération glycémique. En considérant les mêmes cofacteurs, les résultats ont démontré que des apports supérieurs en LF et en légumes étaient associés à un risque inférieur d’avoir une altération glycémique, mais les résultats n’étaient pas significatifs pour les fruits. Bref, des apports supérieurs en LF sont associés à un risque inférieur de présenter une altération glycémique chez les femmes avec un antécédent de DbG. Ces résultats semblent davantage être associés aux apports en légumes. Ces analyses ajoutent à la littérature limitée chez cette population à risque et orientent vers des possibles pistes d’action afin de préciser les recommandations nutritionnelles en période post-partum. Des études d’intervention sur la prévention du DbT2 chez cette clientèle sont maintenant essentielles pour établir les liens de causalité et pour objectiver leurs effets à long terme. / Women with prior gestational diabetes mellitus (GDM) are at higher risk of type 2 diabetes (T2D). Therefore, some studies have investigated the association between dietary intake and the risk of T2D in the postpartum period in this population. However, to our knowledge, no studies have evaluated this association with fruit and vegetables (FV) intake in this group. Thus, the general objective of this master’s project is to evaluate the association between FV intake and the presence of glycemic alterations in women with prior GDM. For this purpose, dietary FV intake were assessed in women with and without glycemic alterations and the association between FV, vegetables and fruit intake and the presence of glycemic alterations was evaluated. Adjusted analyses for age and body mass index (BMI) demonstrated that women with glycemic alterations had lower FV and vegetables intake, but not fruit intake compared to women without glycemic alterations. Considering the same cofactors, the results demonstrated that higher intake of FV and vegetables were associated with a lower risk of having glycemic alterations, but the results were not significant for fruits. In summary, higher intake of FV are associated with a lower risk of having glycemic alterations in women with prior GDM. These results appear to be more associated with vegetables intake. Theses analyses add to the limited literature in this higher risk population and possibly help to clarify the nutritional recommendations in the postpartum period. Interventional studies on T2D prevention in this group are now essential to establish a causal relationship and to objectify long-term effects.

Cette étude portait sur la prévalence de surpoids et la qualité de l'alimentation d'enfants de 6 à 12 ans, diabétiques de type 1. Les participants étaient traités à l'insuline, soit par multiples injections quotidiennes (n=42) ou par perfusion sous-cutanée continue (n=28) ; leur plan alimentaire était basé sur le niveau simplifié (n=21) ou avancé (n=49) du calcul des glucides. Les proportions de surpoids (15,7% embonpoint, 5,7% obésité) et les apports nutritionnels des sujets étaient similaires à ceux des jeunes Québécois en général. Bien que les enfants sous perfusion continue mangeaient un peu moins que les autres, ni le type d'insulinothérapie ni le niveau d'application du calcul des glucides n'ont eu d'impact négatif sur la qualité de l'alimentation. Ainsi, des modes de traitements flexibles ne semblent pas exposer les enfants diabétiques de type 1 d'âge scolaire à un risque accru de surpoids ni à des apports alimentaires excessifs ou médiocres.

Ce projet d’intervention nutritionnelle avait pour but d’étudier la variabilité interindividuelle observée dans la réponse métabolique des facteurs de risque des maladies cardiovasculaires (MCV) à une supplémentation en acides gras polyinsaturées (AGPI) oméga-3 (n-3). Deux-cent dix participants (97 hommes et 113 femmes) ont complété la période de supplémentation de 6 semaines avec cinq grammes d’huile de poisson, dont 3 grammes d’oméga-3 par jour (1.9 à 2.2g EPA + 1.1g DHA). Suite à l’intervention, une diminution significative des niveaux de triglycérides (TG) sanguins a été observée. De plus, les résultats de cette étude suggèrent que l’âge, le sexe, l’indice de masse corporelle (IMC) et le génotype de l’APOE peuvent être identifiés comme étant des facteurs importants de la modulation des concentrations plasmatiques des facteurs de risque de MCV suite à une supplémentation en AGPI n-3. / The goal of this nutritional intervention was to test the interindividual variability observed in the metabolic response to an omega-3 (n-3) polyunsaturated fatty acids (PUFA) supplementation. Two hundred and ten subjects (97 men and 113 women) completed the intervention. A supplementation with five grams of fish oil, providing 3 grams of n-3 per day (1.9 to 2.2g EPA + 1.1g DHA) has been administered for a 6-week period following a 2-week run-in period where nutritional recommendations were established. After the intervention, a significant decrease in blood triglyceride (TG) levels was observed. In addition, the results of this study suggest that age, sex, body mass index, and APOE genotype may be identified as potential contributions to important cardiovascular disease risk factors in response to an n-3 PUFA supplementation.

La fusariose de l’épi est une maladie fongique des cultures céréalières au Québec. Les objectifs de ce projet étaient de vérifier l’influence de quatre facteurs (météorologie, cultivar, date de semis, fongicide) sur les rendements et la qualité du blé et d’évaluer les performances de neuf modèles à prédire l’incidence de cette maladie. Pendant deux ans, à quatre sites expérimentaux au Québec, des essais de blé de printemps et d’automne ont été implantés pour amasser un jeu de données météorologiques, phénologiques et épidémiologiques. L’application d’un fongicide a réduit la teneur en désoxynivalénol des grains dans neuf essais sur douze et a augmenté les rendements dans sept essais. De plus, les modèles prévisionnels américains et argentins ont eu de meilleures performances que les modèles canadiens et italiens quand leur seuil de décision était ajusté et que le développement du blé était suivi au champ. / Fusarium head blight (FHB) is a fungal disease of cereal crops in Quebec. The objectives of this project were to check the influence of four factors (weather, cultivar, seeding date, fungicide application) on wheat yield and quality, and to evaluate the performance of nine forecasting models of FHB. During two years, at four experimental sites in Quebec, trials of spring and winter wheat have been implemented to establish a set of meteorological, phenological and epidemiological data. A fungicide application reduced deoxynivalenol content in grains in nine out of twelve trials and increased yields in seven trials. In addition, the American and Argentinean forecasting models performed better than the Canadian and Italian models when their decision threshold was adjusted and the development of wheat was observed in the field.

Les facteurs de croissances tels que le Transforming Growth Factor-ß₂ (TGF-ß₂) sont des polypeptides qui agissent sur la régulation de la prolifération cellulaire. Les analyses immunohistochimiques révèlent leurs multiples fonctions physiologiques régulatrices dans la croissance de plusieurs types de cellules incluant les kératinocytes. Plusieurs études ont démontré le potentiel thérapeutique et nutraceutique des extraits de lait bovin riches en TGF-ß₂, cependant peu de travaux ont porté sur la concentration de cette molécule à grande échelle. Le but de ce travail est de développer une approche applicable industriellement pour la production d'un ingrédient protéique enrichi en TGF-ß₂ en vue d'une application en dermatologie. Cette étude démontre que le traitement thermique du lait a un impact crucial sur la distribution, la concentration, et le potentiel d'interaction du TGF-(32 dans le lait particulièrement entre 66 °C et 76 °C. Une pasteurisation industrielle entraîne plus de 85% des pertes en TGF-ß₂ dans le lactosérum après décaséination du lait, et induit un changement du ratio IGF-I/TGF-ß₂ de 3500 à 17 durant la préparation des isolats de protéines de lactosérum (IPL). Un IPL natif (non chauffé) induit un maximum de 25% d'inhibition de la prolifération lymphocytaire comparativement à 8.5% obtenue par des IPLs issus de laits pasteurisés. Un ingrédient contenant plus de 19 ng de TGF-ß₂ par milligramme de poudre a été obtenu par agrégation acide de l'IPL natif, ce produit induit une activité inhibitrice splénocytaires supérieure à 60%. Ainsi, l'utilisation de la microfiltration (MF) et Pultrafïltration (UF) pour générer et concentrer un lactosérum natif (non chauffé) représente une approche très prometteuse pour générer des ingrédients à haute teneur en TGF-ß₂ La migration isoélectrique libre ainsi que les techniques d'immunoréaction dans un système modèle révèlent que le chauffage favorise les interactions entre TGF-ß₂ et la ß₂-Lactoglobuline ainsi qu'avec la caséine-K par la formation de ponts disulfures intermoléculaires formés par la réactivité des groupements SH. L'ensemble des résultats générés permettent de maitriser la teneur et le rendement en TGF-ß₂ lors des différentes étapes du procédé développé. En perspective, Il serait complémentaire d'étudier la possibilité de concentrer le TGF-ß₂ à partir du babeurre et comprendre le mécanisme d'interaction concerné.

L’une des principales maladies attaquant le soya est la pourriture phytophthoréenne, causée par l’agent pathogène Phytophthora sojae. La méthode de lutte la plus efficace à ce jour pour contrer cet agent pathogène est la lutte génétique. Des gènes de résistance (Rps) se trouvant naturellement dans certaines lignées de soya sont introgressés dans des cultivars ayant un attrait pour l’agriculture. Cependant, pour définir quel gène Rps utiliser, il est essentiel de connaître les pathotypes de P. sojae se trouvant dans le sol, puisque les gènes Rps reconnaissent les gènes Avr caractérisant les différents pathotypes. Actuellement, les méthodes d’identification des nombreux pathotypes de l’agent pathogène sont des techniques de phénotypage longues et parfois imprécises. Cette étude présente donc le premier outil moléculaire ayant pour but de diagnostiquer rapidementet précisément les pathotypes de P. sojaese trouvant dans un échantillon de sol ou de tissus végétaux infecté. Une étude exhaustive de 31 isolats de P. sojae préalablement réalisée a permis d’identifier des marqueurs discriminants entre les haplotypes de virulence et d’avirulence pour les sept principaux gènes Avr retrouvés en Amérique. Des amorces spécifiques aux différents marqueurs ont été créées. Elles ont par la suite été adaptées afin de pouvoir être utilis.es simultanément dans une PCR multiplexe. Un taux d’efficacité à identifier les gènes d’avirulence présents chez différents isolats de P. sojae de 96% a été atteint lors de l’étude, Avr3a étant le seul gène à présenter des résultats aléatoires. Cela a donc ouvert la porte à d’éventuelles études plus approfondies sur l’interaction entre les gènes Rps3a et Avr3a. Le test sera de plus un outil précieux dans la prise de décision du cultivar à semer pour les producteurs, qui auront désormais accès à plus d’informations quant aux souches de P. sojaese trouvant dans leurs champs.

Tableau d’honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2013-2014. / Les érablières sont des forêts tempérées caducifoliées nordiques et sont considérées comme la formation climacique du Québec méridional. Elles se maintiennent en état de renouvellement par la chablisation du couvert forestier. L’objectif de ce projet était d’étudier la dynamique des feux depuis la déglaciation dans trois érablières situées à leur limite nordique de répartition au Québec. L'identification botanique et la datation au 14C de macrocharbons de bois en surface et enfouis dans le sol minéral montrent que les trois stations se caractérisent par un régime de feux relativement fréquents depuis 1000 à 3500 ans. En dépit de nos prédictions, ces résultats mettent en évidence les capacités de régénération et de résilience de l'érablière à l'occasion de perturbations allogènes comme le feu.