Une connaissance du régime alimentaire des espèces constitue un élément clé pour la compréhension de l’écologie des espèces. Or, peu de techniques existent afin d’examiner le régime alimentaire contemporain du béluga du Saint-Laurent étant donné le statut précaire de cette population et la rareté de contenus stomacaux chez les individus retrouvés morts. L’analyse des profils d’acides gras dans le lard et dans leurs proies potentielles constitue un outil susceptible de fournir certains indices concernant leur régime alimentaire. C’est donc dans ce but qu’une étude comparative des profils d’acides gras a été menée. Dans une première étape, le profil d’acides gras a été examiné chez environ 60 espèces de proies potentielles du béluga provenant de l’estuaire et du golfe du Saint-Laurent. Cette analyse a révélé la nécessité de considérer les effets des lipides totaux, de la taille, des saisons et des lieux d’échantillonnage lors de l’examen des profils d’acides gras des espèces afin d’améliorer le couplage des profils des proies potentielles avec ceux d’un prédateur tel que le béluga. Les profils d’acides gras du lard ont ensuite été comparés entre les bélugas et quatre espèces de pinnipèdes qui se trouvent dans l’estuaire et le golfe du Saint-Laurent. Les espèces de même que les sexes et classes d’âge ont généralement pu être distingués sur la base des profils d’acides gras. Une gamme d’analyses multivariées ont révélé des différences qui semblaient liées à des acides gras d’origine alimentaire, confirmant ainsi le potentiel de ces techniques dans l’analyse comparative de la diète des mammifères marins. La caractérisation des signatures d’acide gras des proies potentielles et des prédateurs constitue une étape essentielle dans le cheminement menant à une meilleure compréhension de l’écologie alimentaire de ces animaux. / Knowledge of diet is an important element for understanding the ecology of species. Currently, there are few techniques to examine the contemporary diet of St. Lawrence belugas considering the precarious status of the population and the rarity of prey remains in the stomach of stranded individuals. Fatty acid analyses of prey and blubber may provide the tools to indicate diet. It was with this purpose that a comparative study of fatty acid profiles was undertaken. As a first step, about 60 potential prey species for belugas were collected in the Estuary and Gulf of St. Lawrence and were examined for their fatty acid profiles. The analysis revealed the need to consider the effects of lipid content, size, season, and sampling location when evaluating species fatty acid profiles in order to improve evaluations of prey profiles of a predator such as the beluga. Blubber fatty acid analyses were subsequently compared between belugas and four species of pinnipeds that are encountered in the Estuary and the Gulf. Species along with other classes such as sex and age could be distinguished on the basis of their fatty acid signatures. A suite of multivariate analyses confirmed the role of diet-linked fatty acids in differentiating the groups, thereby confirming the potential for these techniques to conduct a comparative analysis of diets among these marine mammals. The characterization of fatty acid signatures of potential prey and predators represents essential steps on the path towards a better understanding of trophic ecology in these animals.

Les acides biliaires ont une importance primordiale dans le maintien de l'homéostasie du cholestérol. Malgré ce rôle physiologique majeur, les acides biliaires peuvent devenir toxiques pour l'organisme à haute concentration. Puisque les différents acides biliaires possèdent une toxicité qu'il leur est propre, il est important de déterminer la composition exacte de l'ensemble de ces molécules dans l'organisme. Ceci est particulièrement vrai lors d'interruption du flux biliaire, aussi connu sous le nom de cholestase, au cours de laquelle une accumulation hépatique excessive de ces molécules survient. Le but de nos travaux était de caractériser les niveaux des différentes formes d'acides biliaires chez des sujets sains et des patients cholestatiques souffrant de PBC, PSC et sténose biliaire afin de déterminer les profils de base. De plus, nous avons analysé l'effet de deux traitements, le Fenofibrate et le drainage biliaire, afin de déterminer s'ils avaient la capacité de moduler les niveaux d'acides biliaires toxiques pour les faire revenir à des valeurs normales. Nous avons ainsi quantifié 28 molécules (7 acides biliaires libres, 5 conjugués à la taurine, 4 à la glycine, 1 au groupement sulfate et 11 au groupement glucuronidé) grâce à la chromatographic liquide couplée à la spectrométrie de masse. Nous avons démontré une accumulation des espèces toxiques, telles que l'acide cholique conjugué à la taurine, en circulation chez les patients cholestatiques. Concernant les traitements, nous avons observé que le Fenofibrate module les niveaux des acides biliaires chez les sujets sains, et ce, de façon plus importante chez les hommes que chez les femmes. Le drainage biliaire permet de réduire radicalement les acides biliaires toxiques, comme les acides primaires conjugués aux acides aminés, chez des patients souffrant d'obstruction biliaire. Un deuxième volet consistait à caractériser la glucuronidation du norUDCA, un dérivé synthétique C23 de l'acide ursodéoxycholique (UDCA), qui est le seul médicament approuvé pour le traitement de la PBC. L'identification de l'UGTI A3 comme principale responsable est d'une importance capitale, puisque la glucuronidation est la voie majeure d'élimination de cette molécule. Ces travaux ont permis d'enrichir les connaissances concernant la modification du profil d'acides biliaires circulants par des pathologies cholestatiques ainsi que par des traitements, en plus de caractériser le métabolisme d'acides biliaires naturels et synthétiques chez l'homme.

La soie d’araignée, notamment la soie produite par la glande ampullacée majeure (Am), est reconnue comme ayant une ténacité élevée, une bonne résistance mécanique tout en demeurant extensible. Sa structure moléculaire et ses propriétés sont influencées par des facteurs externes comme l’humidité relative et la vitesse de filage. La fibre, par exemple, se contracte de près de la moitié de sa longueur lorsqu’elle est exposée à une humidité élevée, un phénomène nommé supercontraction. Cette étude vise à mieux connaître les propriétés de la soie naturelle et à développer éventuellement une fibre synthétique équivalente. Nous avons caractérisé les fibres de soie Am par spectromicroscopie Raman en lumière polarisée et par résonance magnétique nucléaire (RMN) à l’état solide. La première technique permet de quantifier l’orientation des protéines de soie et de caractériser leur structure secondaire. La RMN permet de déterminer la structure secondaire et la dynamique de relaxation des acides aminés. Les fibres Am de deux espèces d’araignées, Nephila clavipes et Araneus diadematus, ont été obtenues par filage forcé à différentes vitesses (de 0,3 à 2,0 cm/s) et soumises à des taux d’humidité relative supérieurs à 90%. Deux groupes d’araignées ont été marqués isotopiquement avec des solutions de 1-13C-Gly et 1-13C-Ala afin d’analyser la structure et la dynamique d’acides aminés particulièrement importants. Les résultats montrent que l’amplitude de la supercontraction augmente avec la vitesse de filage. Les données indiquent qu’à 1,0 cm/s, l’orientation moléculaire est maximale et qu’elle diminue au-dessus et au-dessous de cette vitesse. Ceci suggère qu’il existe une vitesse de filage pour laquelle les propriétés sont optimales. Les temps de relaxation T1 et T1r des échantillons marqués concordent avec les résultats de spectromicroscopie Raman et suggèrent que les microcristaux de feuillets b de la soie subissent une contraction qui renforce les liaisons intermoléculaires en présence d’eau. / Spider silk, especially the silk produced by the major ampullate glands (Am), is known to have high tenacity, good resistance, and yet remains extensible. Its molecular structure and properties are influenced by external factors such as relative humidity and spinning speed. Fibers, for example, shrink by almost half their length when exposed to high humidity, a phenomenon called supercontraction. This study is intended to better understand the properties of natural spider silk and therefore aid the development of an equivalent synthetic fiber. We characterized Am silk fibers by polarized-light Raman spectromicroscopy and solid-state nuclear magnetic resonance (NMR). The first technique allows for quantification of the orientation of the protein chains and characterization of their secondary structure. Solid-state NMR is used to determine the secondary structure and dynamics of amino acids. The silk of two spider species, Nephila clavipes and Araneus diadematus, was obtained by forced spinning at different speeds (from 0.3 to 2.0 cm/s) and subjected to relative humidity levels greater than 90%. Two groups of spiders were isotopically labeled with 1-13C-Gly and 1-13C-Ala solutions in order to analyze the structure and dynamics of particularly important amino acids. The supercontraction results show that the amplitude of the supercontraction increases with the reeling speed. The data show that at a reeling speed of 1.0 cm/s, the molecular orientation is maximum and decreases above and below this value. This suggests that there is a spinning speed where the properties are optimal. The measurements of the relaxation times T1 and T1r of the labelled samples are consistent with Raman spectromicroscopy results and suggest that b-sheet microcrystals of silk undergo a contraction which strengthens the intermolecular bonds in the presence of water.

Les monomères cycliques d'acides gras (CFAM) provenant d'huiles riches en acide alphalinolénique (18:3; ALA) sont constitués de 16 isomères de structures cycliques à 5 et 6 atomes de carbone. Ils se forment lors de traitements thermiques des huiles, comme le raffinage et la friture. Conséquemment, les CFAMs se retrouvent dans l'alimentation humaine. La littérature scientifique rapporte les résultats de travaux sur les effets métaboliques des CFAMs dont le principal est la stéatose hépatique. Les isomères cycliques à 5 et à 6 carbones se forment simultanément lors du chauffage des huiles et l'obtention de l'un ou de l'autre, bien que possible par synthèse totale et par HPLC, est laborieuse et à faibles rendements, ce qui ajoute à la difficulté de la réalisation d'études métaboliques chez l'animal avec une seule de ces deux structures. Dans la première partie des travaux, présentés au chapitre II, nous nous sommes concentrés à mieux isoler les CFAMs de l'huile de lin, suivi d'une séparation supplémentaire en leurs principaux isomères CFAM-5 et CFAM-6 de l'acide linolénique, en utilisant une combinaison de chromatographie sur couche mince argentique, pour le développement de la méthode, et de chromatographie sur colonne, pour la production de fractions. Cinq fractions ont ainsi été récupérées à partir de la chromatographie argentique sur colonne avec le système de solvants hexane-acétate d'éthyleacide acétique dans les proportions volumétriques 120:30:1 . Les isomères des CFAMs de chacune des fractions ont ensuite été identifiés par GC-MS de leurs dérivés esters picolinyles. Les résultats indiquent que la fraction F-1 contient principalement des isomères CFAM-6. Deux isomères non rapportés dans la littérature, provisoirement identifiés comme des CFAM-5 conjugués, étaient aussi présents en faible quantité dans la fraction F-1. Une autre fraction, F-3, contenait des isomères de CFAMs uniquement à cycle de 5 atomes de carbones. Cette fraction comprenait aussi une faible quantité d'isomères de l'acide alpha-linolénique. La fraction intermédiaire F-2 contenait les deux types d'isomères des CFAMs. La littérature scientifique indique que les huiles végétales alimentaires peuvent s'oxyder et qu'elles peuvent causer des effets délétères sur la santé. Cependant, aucun travaux n'a porté sur l'oxydation des CFAM, les CFAM-Ox, ni sur leurs effets métaboliques potentiels. Pourtant, des similitudes structurelles peuvent être attendues entre celles de CFAM-Ox et celles de certaines phytoprostanes (PhytoPs) et isoprostanes (IsoPs), et potentiellement des activités biologiques analogues. Ainsi, l'objectif de la seconde partie des présents travaux, présentés au chapitre III, était d'étudier l'oxydation des CFAMs de l'acide alpha-linolénique. L'oxydation de ces CFAMs di-insaturés a été réalisée sous oxygène à des températures allant de 160 à 200 °C, sur des périodes de 8 heures. Les résultats indiquent qu'environ 60% des CFAM-5 sont oxydés au bout de 2 à 4 h et que leur oxydation se produit de manière significativement plus rapide que celle des CFAM-6, et à une vitesse qui s'approche de celle de l'oxydation de l'acide linoléique, acide gras également di-insaturé. Les différences observées entre les vitesses d'oxydation des CFAM-5 et des CFAM-6 sont probablement dues à la présence de positions bis-allyliques dans les structures CFAM-5, comme il s'en trouve dans l'acide linoléique, contrairement aux CFAM-6 qui contiennent des doubles liaisons isolées, séparées par deux atomes de carbone. Ces résultats suggèrent également que les niveaux rapportés dans la littérature scientifique des CFAMs dans les huiles de friture sont nécessairement sous-estimés car ils ne tiennent pas compte des CFAM-Ox. / Cyclic fatty acid monomers (CFAMs) from oils rich in alpha-linolenic acid (18: 3; ALA) consist of 16 isomers of 5 and 6 carbon ring structures. They are formed during thermal treatments of edible oils, such as refining and frying. Consequently, CFAMs are found in human food. The scientific literature reports the results of work on the metabolic effects of CFAMs, the main one of which is hepatic steatosis. The cyclic isomers of 5 and 6 carbons are formed simultaneously on heating oils and obtaining one or the other, although possible by total synthesis and HPLC, is laborious and in low yields. This contributes to the difficulty of performing metabolic studies in animals with just one of these two structures. In the first part of the work, presented in chapter II, we focused on better isolating the CFAMs from linseed oil, followed by an additional separation into their main isomers CFAM-5 and CFAM-6 of linolenic acid, using a combination of silver ion thin layer chromatography, for the development of the method, and column chromatography, for the production of fractions. Five fractions were thus recovered from silver ion column chromatography with the hexaneethyl acetate-acetic acid solvent system in volumetric proportions 120:30:1. The CFAM isomers of each of the fractions were then identified by GC-MS of their picolinic ester derivatives. The results indicate that fraction F-1 mainly contains CFAM-6 isomers. Two isomers not reported in the literature, tentatively identified as conjugated CFAM-5 isomers, were also present in small amounts in the F-1 fraction. Another fraction, F-3, contained isomers of CFAMs only with a ring of 5 carbon atoms. This fraction also contained a small amount of alpha-linolenic acid isomers. The intermediate fraction F-2 contained both types of CFAMs isomers. The scientific literature indicates that edible vegetable oils can oxidize and can cause deleterious health effects. However, no work has focused on the oxidation of CFAMs and their oxidation products, the CFAM-Ox, or their potential metabolic effects. However, structural similarities can be expected between those of CFAM-Ox and those of certain phytoprostanes (PhytoPs) and isoprostanes (IsoPs), and potentially similar biological activities. Thus, the objective of the second part of this work, presented in Chapter III, was to study the oxidation of CFAMs of alpha-linolenic acid. The oxidation of these diunsaturated CFAMs was carried out under oxygen at temperatures ranging from 160 to 200 °C, over periods of 8 hours. The results indicate that approximately 60% of CFAM-5 are oxidized after 2-4 h and that their oxidation occurs significantly faster than that of CFAM-6, and at a rate that approaches that of linoleic acid, also a di-unsaturated fatty acid. The differences observed between the oxidation rates of CFAM-5 and CFAM-6 are probably due to the presence of bis-allylic positions in CFAM-5 structures, as found in linoleic acid, unlike CFAM-6 which contain isolated double bonds separated by two carbon atoms. These results also suggest that the levels of CFAMs reported in frying oils in the scientific literature are necessarily underestimated because they do not take CFAM-Ox into account.

La maladie d'Alzheimer (MA) se distingue par l'apparition progressive de troubles de la mémoire et un déficit cognitif pour lequel l'âge est un facteur aggravant. Ces symptômes apparaissent longtemps après que la neuropathologie est installée, soit des dépôts amyloïdes (Aβ) et enchevêtrements neurofibrillaires de la protéine tau. La souris triple transgénique (3xTg-AD) modélise la neuropathologie de la MA en combinant à la fois l'accumulation des peptides Aβ40 et Aβ42, et l'hyperphosphorylation de la protéine tau dont les niveaux respectifs augmentent avec l'âge de l'animal. Bien qu'il n'existe aucun traitement pour la MA plusieurs pistes thérapeutiques subsistent. Les interventions nutritionnelles indiquent que la consommation de composés bioactifs - issus de produits marins - jouerait un rôle tant bénéfique que néfaste sur la pathologie. Les océans représentent un réservoir de composés naturels dont le potentiel thérapeutique n'a pas encore totalement été élucidé. D'abord par la présence de microalgues vertes contenant des acides gras polyinsaturés oméga-3 (AGPI n-3), ensuite par celle des macro-algues rouges riches en acides aminés de type mycosporine (MAA). Dans ce sens, et en plus des effets sur la santé cardiovasculaire ou encore métabolique qui ont été largement rapportés, les études chez l'animal montrent qu'une alimentation riche en AGPI n-3 améliore les capacités cognitives et réduit la neuropathologie de la MA. Un intérêt grandissant a été porté à l'acide docosahexaénoïque (DHA) pour son action neuroprotectrice tandis que son homologue, l'acide eicosapentaénoïque (EPA), a été moins étudié pour la santé cérébrale bien qu'il soit associé à des fonctions anti-inflammatoires plus prononcés que le DHA. Puisque ces deux AGPI n-3 traversent tous deux la barrière hémato-encéphalique de façon non-saturable et peuvent agir au cerveau localement, nous nous sommes penchés sur les effets différentiels et les mécanismes qui leurs sont propres. En parallèle, les MAA sont des composés hautement bioactifs principalement étudiés pour leurs propriétés photo protectrices. Certains indices *in vitro* indiquent un potentiel antioxydant et neuroactif des MAA mais il n'existe pas d'étude *in vivo* rapportant une biodistribution ou une neuroactivité de ces composés. Afin de combler ce vide, nous nous sommes intéressés de près aux propriétés biologiques des MAA. Nous avons émis l'hypothèse que l'administration chronique de régimes alimentaires supplémentés par des composés bioactifs tels que l'EPA, le DHA et les MAA contribuait à contrer et corriger la neuropathologie de la MA via des mécanismes différents. L'objectif général de cette thèse était de déterminer par quels mécanismes les interventions nutritionnelles permettaient de diminuer la neuropathologie de la MA dans le modèle murin 3xTg-AD. Plus spécifiquement, il s'agissait d'abord d'élucider les différences entre les mécanismes d'actions du DHA et de l'EPA - à travers leurs dérivés - dans le cerveau ainsi que leur impact sur les niveaux d'acides gras cérébraux et les marqueurs principaux de la MA (Aβ et tau). Puis, d'étudier les propriétés biologiques de MAA afin d'apporter des données *in vivo* sur leur distribution et leur activité. De plus, notre étude visait à démontrer les effets des MAA sur la santé cognitive notamment par leur capacité à traverser la BHE, diminuer les marqueurs de la MA et moduler l'abondance de bactéries présentes dans le microbiote intestinal des animaux. Dans un premier temps, nous avons administré durant trois mois - et en parallèle d'un régime témoin - des régimes enrichis soit en EPA (pauvre en DHA) soit en DHA (pauvre en EPA) à des souris 3xTg-AD âgées de seize mois. Nous avons montré que l'EPA et le DHA traversaient la BHE de façon similaire. Toutefois le régime riche en EPA conduisait à l'augmentation d'EPA et à l'apparition de prostaglandines de classe III au cerveau. Nous avons mis en lumière une différence entre l'impact du DHA et de l'EPA sur les niveaux de la protéine tau totale et ses formes phosphorylées (pSer202 et pSer396), dans les fractions solubles et insolubles du cortex. Nos résultats suggèrent alors que le DHA et l'EPA agissent lors de l'hyperphosphorylation de tau (DHA) et lors de la formation des agrégats toxiques (EPA). Dans un second temps, nous avons gavé des souris Balb/c - qui ne présentent pas de troubles cognitifs - âgées de deux mois avec deux doses (0.375 g et 0.75 g) d'extraits de *Palmaria palmata* riches en MAA, suivi par une euthanasie à 5, 15, 30, 60 et 1800 minutes après le gavage. Nos résultats ont montré qu'à 5, 15, 30 et 60 minutes quatre MAA - palythine, porphyra-334, asterina-330 et palythinol - étaient présents dans la circulation sanguine indépendamment de la dose, alors que la palythine était détectée jusqu'à 1800 minutes (30 heures). La palythine, majoritairement présente dans le plasma était le seul MAA distribué dans le foie et le rein des animaux. Ces résultats sont les premiers à montrer que les MAA sont biodisponibles rapidement après une administration aigue. Par la suite, nous avons administré un régime enrichi en extraits de *Palmaria palmata* pendant huit semaines à des souris 3xTg-AD et non transgéniques âgées de 19 mois. Le traitement a permis de distribuer la palythine dans le plasma, le rein, le foie, le cœur et le cerveau des animaux. Après avoir évalué la mémoire des animaux, nous n'avons pas observé de changement. Cependant, cette intervention nutritionnelle montrait une baisse des niveaux de peptides Aβ40 et Aβ42 chez les femelles transgéniques, mais aussi de la forme phosphorylée de la protéine tau (pThr217) dans la fraction insoluble du cortex des mâles et femelles. En outre, le traitement a réduit la diversité bactérienne dans le microbiote des animaux, tout en augmentant l'abondance relative du genre *Erysipelatoclostridium*. En somme, ces résultats apportent une meilleure compréhension des mécanismes d'action des composés bioactifs marins particulièrement dans le cerveau. Ils montrent également que l'utilisation d'aliments naturels spécifiques permet de diminuer la neuropathologie de la MA dans un modèle murin. Finalement, nos résultats ont mis en lumière les propriétés des MAA comme nouveaux composés neuroactifs et apportent des preuves de leur bio distribution. Une utilisation adéquate de l'EPA, du DHA et des MAA permettrait de développer de nouvelles stratégies nutritionnelles afin de prévenir et/ou ralentir la progression de la MA. / Alzheimer's disease (AD) is characterized by the progressive onset of memory impairment and cognitive deficit, for which age is an aggravating factor. These symptoms appear long after the neuropathology has set in, i.e. amyloid deposits (Aβ) and neurofibrillary tangles of the tau protein. The triple transgenic mouse (3xTg-AD) models the neuropathology of AD, combining both the accumulation of Aβ40 and Aβ42 peptides, and the hyperphosphorylation of tau protein, whose respective levels increase with the age of the animal. Although there is no cure for AD, several therapeutic avenues remain open. Nutritional interventions indicate that the consumption of bioactive compounds - derived from marine products - may play both a beneficial and detrimental role in the pathology. The oceans represent a reservoir of natural compounds whose therapeutic potential has yet to be fully elucidated. Firstly, through the presence of green microalgae containing omega-3 polyunsaturated fatty acids (n-3 PUFAs), and secondly through the presence of red macroalgae rich in mycosporine-like amino acids (MAAs). In this context, and in addition to the widely reported effects on cardiovascular and metabolic health, animal studies show that a diet rich in n-3 PUFAs improves cognitive capacity and reduces the neuropathology of AD. There has been growing interest in docosahexaenoic acid (DHA) for its neuroprotective action, while its precursor, eicosapentaenoic acid (EPA), has been less studied for brain health, although it is associated with more pronounced anti-inflammatory functions than DHA. Since these two n-3 PUFAs both cross the blood-brain barrier in an unsaturable way and can act locally in the brain, we investigated their differential effects and mechanisms. In parallel, MAAs are highly bioactive compounds, mainly studied for their photoprotective properties. While some *in vitro* evidence points to the antioxidant and neuroactive potential of MAAs, there are no *in vivo* studies reporting biodistribution or neuroactivity of these compounds. To fill this gap, we took a close look at the biological properties of MAAs. We hypothesized that chronic administration of diets supplemented with bioactive compounds such as EPA, DHA and MAAs would help counteract and correct AD neuropathology via different mechanisms. The overall aim of this thesis was to determine the mechanisms by which nutritional interventions diminished AD neuropathology in the 3xTg-AD mouse model. More specifically, the aim was first to elucidate the differences between the mechanisms of action of DHA and EPA - through their derivatives - in the brain, as well as their impact on brain fatty acid levels and the main markers of AD (Aβ and tau). Then, to study the biological properties of MAA to provide *in vivo* data on their distribution and activity. In addition, our study aimed to demonstrate the effects of MAAs on cognitive health, notably through their ability to cross the BBB, decrease AD markers and modulate the abundance of bacteria present in the animals' intestinal microbiota. Firstly, we administered diets enriched with either EPA (low in DHA) or DHA (low in EPA) to sixteen-month-old 3xTg-AD mice for three months, alongside a control diet. We showed that EPA and DHA crossed the BBB in a similar fashion. However, the EPA-rich diet led to an increase in EPA and the appearance of class III prostaglandins in the brain. We highlighted a difference between the impact of DHA and EPA on levels of total tau protein and its phosphorylated forms (pSer202 and pSer396), in the soluble and insoluble fractions of the cortex. Our results suggest that DHA and EPA act during tau hyperphosphorylation (DHA) and during the formation of toxic aggregates (EPA). In a second step, we administered two-month-old Balb/c mice - which show no cognitive impairment - with two oral doses (0.375 g and 0.75 g) of MAA-rich *Palmaria palmata* extracts, followed by euthanasia at 5, 15, 30, 60 and 1800 minutes after gavage. Our results showed that at 5, 15, 30 and 60 minutes four MAAs - palythine, porphyra-334, asterina-330 and palythinol - were present in the bloodstream independently of dose, while palythine was detected up to 1800 minutes (30 hours). Palythine, which was predominantly present in plasma, was the only MAA distributed in the liver and kidney of animals. These results are the first to show that MAAs were rapidly bioavailable after acute administration. Subsequently, we administered a diet enriched with *Palmaria palmata* extracts for eight weeks to 19-month-old 3xTg-AD and non-transgenic mice. The treatment distributed palythine in the plasma, kidney, liver, heart, and brain of animals. After assessing behavioral tests on memory, we observed no change. However, this nutritional intervention did show a decrease in the levels of Aβ40 and Aβ42 peptides in transgenic females, but also of the phosphorylated form of tau protein (pThr217) in the insoluble fraction of the cortex of both males and females. In addition, treatment reduced bacterial diversity in the animals' microbiota, while increasing the relative abundance of *Erysipelatoclostridium* genus. In sum, these results provide a better understanding of the mechanisms of action of natural bioactive compounds particularly in the brain. They also show that the use of specific natural foods reduces AD neuropathology in a mouse model. Finally, our results shed light on the properties of MAAs as novel neuroactive compounds and provide evidence of their biodistribution. Appropriate use of EPA, DHA and MAAs would enable the development of new nutritional strategies to prevent and/or slow the progression of AD.

Pour accroître la performance de leurs troupeaux, les producteurs laitiers du Canada ajustent la nutrition des vaches laitières et améliorent ainsi les rendements de production, en plus d'augmenter la teneur en matière grasse du lait. Depuis des décennies, ils incorporent divers suppléments lipidiques dans l'alimentation des animaux pour ce faire. La modification de la fréquence de traite est un autre outil pour améliorer les performances de production à la ferme. Ce projet de maîtrise visait à mieux comprendre l'effet de la supplémentation de la ration en acide palmitique à partir d'un coproduit de la production d'huile de palme, mais également de l'augmentation de la fréquence de traite et de l'interaction des deux pratiques sur les propriétés technologiques du lait à sa transformation. L'objectif était d'analyser comment ces pratiques affectaient la coagulation enzymatique du lait, l'expulsion du lactosérum du caillé fromager ainsi que la composition et l'affinage des fromages résultants. Dans le cadre du projet, les effets de la modification de la fréquence de traite ont été étudiés en comparant deux traites par jour à trois traites par jour. Un supplément d'acide palmitique, coproduit de l'extraction d'huile de palme, était ajouté à l'alimentation des vaches laitières. Finalement, l'effet d'interaction des deux pratiques (fréquence de traite et supplémentation) a été évalué. Pour garantir que seul le profil en acides gras du lait variait, sa standardisation en caséines et en matière grasse était nécessaire. Ces laits standardisés ont ensuite été transformés en fromage cheddar à l'échelle pilote. Les analyses ont porté sur la cinétique de coagulation du lait, les propriétés de drainage du caillé, la composition globale des fromages, les rendements de production ainsi que la rétention des protéines et de la matière grasse. Un suivi de l'affinage sur une période de 84 jours a été effectué via des analyses de texture, de protéolyse et de lipolyse. Les résultats ont montré que ni la supplémentation lipidique ni la fréquence de traite n'avaient d'impact sur les propriétés de coagulation du lait standardisé, la composition des fromages ou les rendements de fabrication. Cependant, traire les vaches trois fois par jour au lieu de deux a entraîné une augmentation significative des acides gras libres dans le fromage. Sans nuire à la qualité du lait frais, cette pratique influence la dégradation des lipides au cours de l'affinage. Ces expériences ont montré que les pratiques de traite et de supplémentation lipidique à la ferme n'ont pas d'incidence sur la qualité du lait ou la performance du procédé fromager, lorsque le lait est standardisé en caséines et en matière grasse. Aucun effet d'interaction n'a étalement été observé. Cependant, les réactions d'affinage, en particulier la libération d'acides gras libres suivant la lipolyse, peuvent être influencées par l'augmentation de la fréquence de traite. Quoique la qualité globale du lait cru n'a pas été affectée par les pratiques de traite et de supplémentation, ce projet démontre que certaines d'entre elles, comme la fréquence de traite, peuvent influencer la qualité de produits laitiers transformés à longue durée de vie comme le fromage cheddar affiné. / To enhance the performance of their herds, Canadian dairy producers are adjusting the nutrition of dairy cattle to improve production yields and increase milk fat content. For decades, they have been incorporating various lipid supplements into the cows' diet to achieve this. Changing the milking frequency is another tool to improve milk production. This project aimed to better understand the effect of supplementing the diet with palmitic acid from a byproduct of palm oil production, as well as increasing the milking frequency and the interaction of both practices on the technological properties of milk during processing. The objective was to analyse how these on-farm practices affect the enzymatic coagulation of milk, whey expulsion from the cheese curd, and the composition and aging of the resulting cheeses. As part of the project, the effects of changing the milking frequency were studied by comparing twice-daily milking to thrice-daily milking. Additionally, palmitic acid was added as a byproduct of palm oil extraction to the dairy cows' feed. Finally, the interaction effect of the two practices (milking frequency and supplementation) was evaluated. To ensure that only the milk fatty acid profile varied, standardization in caseins and fat was necessary. These standardized milks were then processed into Cheddar cheese on a pilot scale. Analyses focused on the milk coagulation kinetic, the curd draining properties, the overall composition of the cheeses, production yields, as well as the retention of proteins and fat. Cheese ripening was monitored over a period of 84 days through texture, proteolysis, and lipolysis analyses. The results showed that neither lipid supplementation nor milking frequency impacted the milk coagulation properties, cheese composition, or manufacturing yields. However, milking cows three times a day instead of two led to a significant increase in free fatty acids in cheese. While not affecting the quality of fresh milk, this practice influences lipids degradation during cheese ripening. These experiments showed that milking and lipid supplementation practices on the farm do not impact milk quality or cheesemaking process when milk is standardized in caseins and fat. No interaction effect was observed either. However, ripening reactions, especially the release of free fatty acids, may be influenced by increasing the milking frequency. Although the overall quality of raw milk was not affected by milking and supplementation practices, this project demonstrates that some practices, such as milking frequency, can influence the quality of long-aged dairy products like ripened Cheddar cheese.

La nécessité de valoriser les co-produits laitiers, dans un souci de croissance économique dans ce secteur, a conduit à l'émergence de nouveaux ingrédients. Par exemple, les hydrolysats de protéines lactosériques constituent une source importante de peptides potentiellement bioactifs. Toutefois, l'isolation et la purification de telles molécules semblent nécessaires afin d'améliorer leur bioefficacité. Les peptides peuvent être dessalés par électrodialyse (ED) mais leur colmatage sur les membranes échangeuses d'anions (MEA) et de cations (MEC) diminue l'efficacité du procédé. Dans cette optique, la présente étude a pour objectifs (1) d'identifier, caractériser et quantifier les séquences peptidiques responsables du colmatage des MEA et MEC, (2) de mieux comprendre les mécanismes sous-jacents au colmatage et (3) d'évaluer l'impact des différents régimes de courant en ED quant-à l'éventuelle prévention du colmatage. Dans un premier temps, le colmatage a été généré en condition statiques sans application de courant puis caractérisé. Dans un second temps, les phénomènes de dissociation d'eau et d'électroconvection ont été étudiés afin d’optimiser le procédé in-situ avec courant. Ainsi, en conditions statiques, les MEA chargées positivement (N+(CH3)3), présentaient un colmatage plus élevé à pH 6 et 10 qu’à pH 2. Les analyses HPLC-MS ont révélé que les peptides VLVLDTDYK, TPEVDDEALEK et IDALNENK (chargés négativement à pH 6 et 10) constituaient 86% du colmatage à ces pH alors qu’aucun peptide n’a été détecté à pH 2. Par conséquent, des interactions électrostatiques entre les charges peptidiques (COO-) et les groupements des MEA se sont établies. Concernant les MEC chargées négativement (SO3-), le colmatage était plus important à pH 6 qu'à pH 2 et 10. En outre, les analyses HPLC-MS ont révélé qu'à pH 6, les séquences ALPMHIR et TKIPAVFK chargées positivement (NH3+) ont établit des interactions (1) électrostatiques peptide/MEC créant une première couche puis (2) hydrophobes peptide/peptide via leurs résidus hydrophobes respectifs générant une seconde couche. Néanmoins à pH 2, le colmatage était moindre alors que ces peptides portaient théoriquement davantage de charges positives. Il est possible qu'à pH acide, les charges membranaires des MEC aient été protonnées (HSO3) et donc non chargées contrecarrant ainsi l'établissement d'interactions électrostatiques. Dans la seconde partie avec application de courant, le colmatage respectif des MEA et MEC a été réduit de 62 et 36 % en conditions électroconvectives. Les résultats démontrent que travailler à pH acide ou en régime post-limite permettrait de limiter voire d'éviter totalement le colmatage des membranes augmentant ainsi leur durée de vie et l'efficacité du procédé. Cette thèse propose différents mécanismes de colmatage en fonction de la nature de la MEI et des caractéristiques physico-chimiques des peptides. L'utilisation future de séquences peptidiques modèles, connues et synthétiques permettrait d'améliorer davantage les connaissances de ces mécanismes. / In the dairy industry, the economical growth led to the necessity of creating high added-value products from low commercial value by-products. For example, whey proteins hydrolysates (WPH) are an important source of peptides potentially bioactive. However, bioactive peptides need to be isolated and purified in order to enhance their bioactivities. The WPH demineralization by conventional electrodialysis (ED) may lead to peptide fouling on anion (AEM) and cation-exchange membranes (CEM) and decrease the process efficiency. Therefore, this study aimed (1) to identify, characterize and quantify the peptide sequences responsible for membrane fouling, (2) to better understand the mechanisms involved in peptide fouling and (3) to evaluate the impact of non-conventional ED modes on fouling. In a first phase, peptide fouling was generated and characterized in static conditions and without applying current. In a second phase, fouling was carried-out in real hydrodynamic conditions using ohmic, limiting and overlimiting currents in order to optimize the demineralization process. Results showed that in static conditions for AEMs, fouling was important at pH 6 and 10 and absent at pH 2. Based on HPLC-MS results, the VLVLDTDYK, TPEVDDEALEK and IDALNENK sequences (negatively charged at pH 6 and 10) represented 86% of the total fouling at these pH values whereas no peptide was detected at pH 2. Consequently, electrostatic interactions were established between the negative peptide charges (COO-) and positive AEM charges (N+(CH3)3). Concerning the CEMs, fouling was more important at pH 6 than 2 and 10. At pH 6, ALPMHIR and TKIPAVFK sequences firstly established electrostatic interactions with the negative CEM charges (SO3-) through their positive residues (NH3+) creating a first layer. Secondly, peptide/peptide interactions occurred through their respective hydrophobic residues creating a second layer. Nonetheless at pH 2, fouling was twice lower whereas peptides carried more positive charges. It is possible that for acidic pH values, CEM charges were partially protonated (HSO3) and consequently neutralized and unable to establish electrostatic interactions. Finally during a demineralization step in hydrodynamic conditions, fouling of AEM and CEM was reduced using overlimiting current by 62 and 36 %, respectively. According to these results, working at acidic pH values or using overlimiting conditions would hamper nay avoid fouling on membranes which would increase their lifetime and effectiveness. Different fouling mechanism models depending on the nature of IEM and the physicochemical characteristics of peptides are suggested in this thesis. In the future, the use of synthetic and well-characterized peptide sequences would enable to improve the knowledge of these mechanisms.

Les huiles et corps gras d’origines végétales ou animales ont récemment attisé un grand intérêt comme matériel de base dans les industries oléochimiques. Cette attention ne provient pas uniquement des raisons environnementales mais aussi de l’avantage économique de ces nouveaux produits. Les acides gras insaturés, composants principaux des lipides, peuvent être oxydés pour la production de mono- ou de di-acides carboxyliques ; ces derniers sont à la base d’une grande variété de matériaux dans de nombreuses industries. Ce procédé d’oxydation est nommé « clivage oxydatif », en effet, durant la réaction, une double liaison carbone-carbone est brisée. L’exemple le plus représentatif est l’acide azélaique, C9 contenant une double fonction acide carboxylique - un produit à haute valeur ajoutée qui est obtenu à partir de l’acide oléique. Actuellement, cette réaction, en industrie, est effectuée par ozonolyse, or, ces réactions ont récemment été classées comme risqué dû aux problèmes associés à l’utilisation d’ozone. Cependant, l’utilisation d’un oxydant plus doux requiert l’utilisation d’un catalyseur. Dans les travaux présentés, nous avons développé un catalyseur hétérogène innovant à partir d’oxydes de tungstène et de molybdène pour la coupure oxydante de l’acide oléique utilisant le peroxyde d’hydrogène comme oxydant. Afin de trouver un catalyseur performant, différents catalyseurs ont été préparés et testés, tels que des oxydes de tungstène mésoporeux, possédant une très grande surface spécifique supportés par de l’alumine gamma, des nanoparticules (NPs) de trioxyde de tungstène de structures différentes (hydraté ou anhydre), de peroxyde de tungstène, d’oxyde de molybdène, mais aussi d’amas de polyoxotungstates (POTs) sous forme de structure de Keggin. Alors que l’utilisation de catalyseur homogène a été largement reportée pour cette réaction, les travaux effectués sur des catalyseurs hétérogènes sont moins rapportés. En effet, l’efficacité des catalyseurs solides est moindre compte tenu du plus faible nombre de sites actifs en contact avec la phase liquide et donc le substrat ; or pour les catalyseurs homogènes cette surface de contact est optimum. Pour s’affranchir de cet obstacle dans ces travaux, nous avons choisi d’utiliser des catalyseurs présentant des tensioactifs à partir de molécules organiques. Ces catalyseurs permettent d’augmenter les propriétés hydrophobes/hydrophiles de la surface de la nanoparticule, et aussi d’améliorer la compatibilité entre la surface du catalyseur solide, le substrat de la réaction - l’acide oléique - et l’oxydant en phase aqueuse. Pour remplir cet objectif, plusieurs cations d’amines quaternaire ont été utilisés dans la synthèse, tel que le l'hexadécyltriméthylammonium (CTA+), le étraméthylammonium (TMA+), le tétrapropylammonium (TPA+) et le tétrabutylammonium (TBA+). Nous avons développé une approche simple et écoresponsable pour la synthèse et le greffage de tensioactifs de nanoparticules d’oxyde de tungstène et de molybdène à partir de la dissolution oxydante de poudre micrométrique de tungstène et de molybdène métallique. Par la suite, avec quelques modifications dans l’approche ainsi que l’utilisation de sels d’amine quaternaire possédant une chaine alcane plus importante lors de la synthèse, nous avons réussi à mettre au point une nouvelle méthode de synthèse pour la préparation de POTs hybride, organique-inorganique. En termes de réaction catalytique, c’est la première fois que l’utilisation de POT comme catalyseurs hétérogènes pour des réactions d’oxydation d’acides gras insaturés est rapportée. Le catalyseur synthétisé présente généralement une excellente activité, comparé aux autres catalyseurs hétérogènes rapportés. Une conversion complète de l’acide oléique initial avec un rendement maximum pour le diacide espéré (acide azélaique) de 80% a pu être atteint en optimisant la quantité d’amine quaternaire cationique à la surface du catalyseur. Grâce à la présence de molécules organiques comme tensioactifs, ce catalyseur efficace en solution aqueuse ne présente pas de lixiviation significative. De plus, il est facilement récupérable et peut être réutilisé sans perte d’activité significative jusqu’à quatre cycles. / Oils and fats of vegetable and animal origin have recently attracted a growing interest as renewable raw materials in oleochemical industries. This attention arises from not only the environmental reasons, but also economic ones. Unsaturated fatty acids (UFAs), as the constituent of lipids, can be oxidized to produce mono- and dicarboxylic acids which are applicably valuable materials in different industries. This oxidation process is so-called oxidative cleavage, since during the reaction carbon-carbon double bond(s) get cleaved. The most striking instance is production of azelaic acid, a valuable C9 diacid, from oleic acid (C18:1). Currently, this reaction is carried out in industry via ozonolysis, which, nowadays, has been converted to a controversial challenge due to the hazardous problems associated with use of ozone. Employing an eco-friendlier oxidant requires an active catalyst to be employed, as well. In this research, we have developed advanced heterogeneous catalysts based on tungsten and molybdenum oxides for oxidative cleavage of oleic acid with hydrogen peroxide as oxidant. To find a highly efficient catalyst, different catalysts were prepared and tried including high surface area mesoporous tungsten oxide supported on γ-alumina, nanoparticles (NPs) of different structures of tungsten trioxide (hydrated and anhydrous), tungsten peroxide, and molybdenum oxide, as well as Keggin clusters of polyoxotungstates (POTs). While employing homogeneous catalysts in this reaction has been widely reported, the works on the heterogeneous catalysts are very rare, most probably due to the poor reactant/solid catalyst contact in liquid-phase reactions of lipids resulting in much lower catalytic efficiency of solid catalysts compared to the homogeneous ones. To tackle this obstacle in this research, we leveraged the strategy of organo-functionalization of the solid catalyst’s surface, to not only tune the hydrophobicity/hydrophilicity properties of the surface, but also improve the compatibility of the solid catalysts with the organic substrate, oleic acid, and the aqueous oxidant. For this purpose, different quaternary ammonium cations were employed in the synthesis including cetyltrimethylammonium (CTA+), tetramethylammonium (TMA+), tetrapropylammonium (TPA+), and tetrabutylammonium (TBA+). We have developed a green and straightforward approach for the synthesis and organo-functionalization of tungsten and molybdenum oxide NPs based on oxidative dissolution of micrometer-scale bare W and Mo powders. Interestingly, with some slight modifications in this approach and using larger quaternary ammonium salts in the synthesis we have succeeded to present a novel synthesis method for preparation of hybrid organic-inorganic POTs. In terms of catalytic reaction, application of heterogeneous POT catalysts in oxidation of UFAs has been reported for the first time in this work. The synthesized catalysts, generally, exhibited excellent activity compared to the reported heterogeneous ones. Full conversion of the initial oleic acid, with the highest yield of production of the desired diacid (azelaic acid) ~80 %, was achieved by optimization of the amount of the quaternary ammonium cation on the catalyst’s surface. Thanks to the organo-functionalization, these water-tolerant catalysts exhibited no significant leaching, as well as convenient recovery and steady reuse without noticeable decrease in activity, at least up to four cycles.

La consommation d’acides gras polyinsaturés (AGPI) oméga-3 (n-3) d’origine marine diminue les niveaux de triglycérides (TG) plasmatiques et augmente les concentrations de cholestérol (C) des lipoprotéines de faible densité (LDL) ainsi que la taille des particules LDL. On observe une importante variabilité interindividuelle dans la réponse à la supplémentation, qui pourrait être expliquée par des facteurs génétiques. Les effets de polymorphismes (SNPs) de gènes impliqués dans les voies métaboliques de dégradation et de synthèse des TG ont été étudiés chez des sujets en santé, mais souffrant d’embonpoint, ayant reçu une supplémentation de 5 g par jour d’huile de poisson. Des interactions génotype*supplémentation ont été observées pour des SNPs des gènes GPAM, AGPAT4 et MGLL en relation avec les niveaux de lipides plasmatiques. Ces résultats suggèrent que ces SNPs modulent la réponse des lipides plasmatiques à une supplémentation en AGPI n-3 d’origine marine et pourraient expliquer une partie de variabilité interindividuelle observée. / Omega-3 (n-3) polyunsaturated fatty acids (PUFA) from marine sources are known to lower plasma triglyceride (TG) levels and increase low-density lipoprotein (LDL) cholesterol (C) as well as LDL particle size. However, a large inter-individual variability is observed, which could be explained by genetic factors. The effects of single nucleotide polymorphisms (SNPs) of genes within the TG synthesis or metabolism pathways have been studied in a cohort of healthy overweight adults receiving 5 g per day of marine n-3 PUFA. Genotype*supplementation interaction effects on plasma lipids were observed for SNPs in GPAM, AGPAT4 and MGLL genes. These results suggest that these SNPs modulate the plasma lipid response to a marine n-3 PUFA supplementation and could explain part of the inter-individual variability observed.

Une des références les plus utilisées dans l’évaluation de la composition en acides aminés (AA) du flux de protéines microbiennes (MCP) du duodénum nous provient de Clark et al. (1992, JDS : 2304). Néanmoins, cette référence comporte uniquement la composition en AA des bactéries associées à la phase liquide (BAL) du rumen, dont 7 des 18 études présentées ont été réalisées chez le mouton. Le présent travail propose d’investiguer plus en détails les protéines microbiennes, incluant les bactéries associées à la phase solide (BAS) et les protozoaires chez le bovin laitier. En effet, il a été démontré que moins de 40 % de la MCP duodénale pouvait provenir des BAL et que la composition en AA des BAS et des protozoaires diffère de celle des BAL (Jouany, 1996). Les objectifs sont dès lors de : Effectuer une mise à jour de la composition en AA des bactéries du rumen ; Ajouter à la base de données les compositions en AA des protozoaires du rumen ; Mettre en lumière les différences de composition en AA des protozoaires et des différents types de bactéries. Sur base de recherches préliminaires et d’une révision approfondie de la littérature scientifique traitant du présent sujet, 26 publications ont été sélectionnées afin de construire une base de données repertoriant les bactéries plus 10 publications concernant les protozoaires. Les valeurs rapportées pour les bactéries ont été réparties selon le type de bactéries, soit les BAL ou les BAS. La composition en AA des bactéries et des protozoaires a été comparée par une analyse de variance incluant l'effet du type de microorganisme en utilisant les contrastes orthogonaux suivant : 1) bactéries vs protozoaires, 2) BAL vs BAS. Les résultats obtenus ont été analysés et plusieurs conclusions ont pu être tirées. Notamment, en ce qui concerne le rapport entre la composition en AA essentiels des bactéries et celle des protozoaires. Le Trp (1,76 g/100 g AA) a montré le rapport le plus élevé tandis que la Lys (0,78 g/100 g AA) a montré le plus faible. Ces données suggèrent une importance particulière dans l’identification de la présence de protozoaires dans le flux de protéines duodénales afin de prédire correctement le flux duodénal en AA. En effet, l’inclusion des protozoaires dans le flux duodénal de MCP apporte une variation de plus de 4% dans l’estimation de ce flux pour tous les AA sauf pour Arg et Leu, comparativement à l’utilisation de la composition des bactéries rapportée par Clark et al. (1992, JDS: 2304). / One of the most used references in the evaluation of the amino acid composition (AA) of the duodenum microbial protein (MCP) flow is from Clark et al. (1992, JDS : 2304). Nevertheless, this reference only includes the AA composition of the bacteria associated with the liquid phase (BAL) of the rumen, of which 7 of the 18 studies presented were carried out in sheep. The present work proposes to investigate in more detail microbial protein, including bacteria associated with the solid phase (BAS) and protozoa in dairy cattle. It has been shown that less that 40 % of duodenal MCP can be derived from BAL (Jouany, 1996). The objectives are therefore : Updating the AA composition of rumen bacteria ; Add to the database the AA composition of the rumen protozoa ; Highlight differences in the composition of protozoa and different types of bacteria in AA. Based on preliminary research and a thorough review of the scientific literature on the subject, 26 publications were selected to construct a database of bacteria plus 10 publications on protozoa. The values reported for the bacteria were distributed according to the type of bacteria, i.e. BAL or BAS. The AA composition of bacteria and protozoa was compared by an analysis of variance including the effect of the microorganism type using the following orthogonal contrasts: 1) Bacteria vs protozoa, 2) BAL vs BAS. The results obtained were analyzed and several conclusions were drawn. In particular, as regards to the ratio between the essential AA composition of bacteria and that of protozoa. Trp (1.76 g/100g AA) showed the highest ration while Lys (0.78 g/100 g AA) showed the lowest. These data suggest a particular importance in the identification of the presence of protozoa in the duodenal protein flow in order to correctly predict the duodenal flow in AA. Indeed, the inclusion of protozoa in the duodenal MCP flow contributes a variation of more than 4 % in the estimation of this flow for all AA except for Arg and Leu, compared to the use of the composition of the bacteria reported by Clark et al. (1992, JDS: 2304)