Les paramètres thermodynamiques et les cinétiques d’interactions entre des polyphénols (des procyanidines et des anthocyanes) et des fractions pectiques ont été déterminés par des méthodes physico-chimiques en solution et sur support solide. Les expériences ont été réalisées avec les anthocyanes majoritaires de cassis ou des procyanidines de type B (extraites de pomme) avec différents degrés de polymérisation et des fractions pectiques issues de pectines de pomme présentant divers degrés de méthylation et différentes chaines latérales d’oses neutres.Les interactions entre les anthocyanes et les pectines sont influencées par les substituants osidiques et le nombre de groupements hydoxyles du noyau B des anthocyanes ainsi que par la composition des fractions pectiques. Les constantes d’affinité entre les pectines et les procyanidines en solution sont les plus élevées quand le degré de polymérisation des procyanidines et le degré de méthylation des pectines sont les plus élevés. De plus, le niveau de ramification des pectines limite leur association avec les procyanidines. Ces interactions impliquent à la fois des liaisons hydrogènes et des interactions hydrophobes. Après les modifications chimiques et l’immobilisation des procyanidines sur une surface, les unités de résonance obtenues par résonance plasmonique de surface entre la (-)-épicatéchine ou le dimère DP2 et les pectines de pomme sont similaires à celles obtenues avec la protéine riche en proline IB5, mais plus faible qu’avec la sérum albumine bovine. / Thermodynamical parameters and kinetics of interactions between polyphenols (procyanidins and anthocyanins) and pectic fractions were defined by physico-chemical methods in solution and with a solid support. Experiments confronted major anthocyanins presents in blackcurrant or B-type procyanidins from apple with various degrees of polymerization to pectic fractions from apple pectins presenting different degree of methylation and different neutral sugar side chains.Interactions between anthocyanins and pectins are influenced by the glycosyl substituent and the number of hydroxyl groups in the B-ring of anthocyanins, and by the composition of pectins. The affinity constant of procyanidins – pectins interaction in solution are the highest when both the procyanidins degree of polymerization and the pectins degree of methylation are the highest. Moreover, the ramification state of pectins limits their association with procyanidins. Those interactions are due to hydrogen bonds and hydrophobic interactions.After chemical modifications of procyanidins and immobilization on a solid support, the resonance units obtained by surface plasmon resonance between (-)-epicatechin or dimer B2 and apple pectins are similar to those obtained with the prolin-rich protein IB5 and lower than with bovine serum albumin.

Les anthocyanes constituent une composante importante de la qualité des fruits rouges, particulièrement pour le raisin noir, et pour la couleur des vins qui en dérivent. La biosynthèse des anthocyanes est déterminée par des facteurs génétiques et affectée par des facteurs environnementaux, notamment la lumière. Pour la plupart des cépages, la pellicule des baies est le tissu principal ou exclusif accumulant les anthocyanes. Notre travail analyse les effets de la lumière et du génotype sur la biosynthèse des anthocyanes. Le matériel végétal que nous avons utilisé était constitué de cépages teinturiers, qui accumulent des anthocyanes dans la pellicule et dans la pulpe, et de populations hybrides. Dix-neuf anthocyanes mono-glycosylées ont été identifiés dans sept tissus colorés du cépage teinturier Yan-73 (V. vinifera). La composition et la concentration en anthocyanes varient selon les organes et le stade de développement. Les anthocyanes de la pellicule incluent principalement les dérivés de la malvidine, alors que les dérivés de la péonidine sont les plus abondants dans la pulpe. Les dérivés de malvidine et de péonidine prédominent dans le rachis, les pédicelles des baies, les limbes foliaires, les nervures et les pétioles, et dans l‘écorce à la base du cep. Les concentrations des anthocyanes dans les pellicules, la pulpe, le rachis et les pédicelles augmentent rapidement à partir de la véraison, ou une semaine après la véraison. Elles sont élevées dans les limbes foliaires jeunes et sénescents, et faibles dans les feuilles en expansion et les feuilles adultes. Elles ne varient pas beaucoup au cours de la saison dans les nervures et les pétioles, ou dans l‘écorce. Les cépages ont pu être distingués selon leur réponse à des traitements d‘exclusion de la lumière imposés de la nouaison à la maturité en entourant les grappes par des boîtes opaques. Le cépage non teinturier ―Gamay‖ à peau rouge accumule très peu d‘anthocyanes dans la pellicule en absence de lumière. Au contraire, les cultivars teinturiers, ‗Yan-73‘ et ‗Gamay Fréaux‘ (mutant teinturier de ‘Gamay’) accumulent des anthocyanes aussi bien dans la pellicule que dans la pulpe et présentent une coloration sombre même en absence de lumière... / Anthocyanins are an important component of red fruit quality, especially for grape berries, and for the color of the wines made from these berries. Anthocyanin biosynthesis is determined by genetic factors and affected by environmental factors, especially sunlight. For most grape cultivars, the berry skin is the main or only tissue accumulating anthocyanins. The present work investigates the effects of light and grape genotype on anthocyanin biosynthesis. We used teinturier grape cultivars (also called dyers, which synthesize anthocyanins in both skin and pulp) and its hybrid population as plant materials. Nineteen monoglucoside anthocyanins were identified in seven colored tissues of the teinturier cultivar Yan-73 (V. vinifera). Anthocyanin composition and concentration varied among grape organs and with developmental stage. Skin anthocyanins were mainly composed of malvidin derivatives, while peonidin derivatives were the most abundant anthocyanins in the pulp. Both malvidin and peonidin derivatives were predominant in rachis, berry pedicels, leaf lamina, vein and petioles, and living bark at the base of the shoot. The concentration of anthocyanins in berry skin, pulp, rachis and pedicels rapidly increased starting from veraison on, or one week after veraison. Anthocyanin concentrations were high in young and senescing leaf lamina and low in expanding and mature lamina. They did not vary much throughout the growing season in the leaf veins and petiole tissues, or in the bark. Grape cultivars could be distinguished by their response to sunlight exclusion treatments imposed from fruit set to maturity by surrounding the clusters with opaque boxes. The red-skinned non-teinturier cultivar Gamay could barely accumulate anthocyanins in berry skin under sunlight exclusion. In contrast, teinturier cultivars, Yan-73 and Gamay Fréaux (teinturier mutant of Gamay) accumulated anthocyanins in both skin and pulp and showed dark color even under sunlight exclusion...

Dans le vin rouge, les composés phénoliques sont souvent associés à la qualité du produit. Parmi eux, les anthocyanes sont responsables de la couleur du vin rouge et chaque cépage possède un génome spécifique déterminant le profil anthocyanique de chacun. Les pratiques culturales peuvent influencer l’accumulation de ces molécules dans la baie de raisin, tandis que les différentes techniques fermentaires peuvent modifier leur extraction. Les flavanols monomères, oligomères et polymères des pépins et des pellicules contribuent à l’amertume et l’astringence des vins. Pendant la vinification et l’élevage, ceux-ci réagissent avec les anthocyanes modifiant les propriétés du vin. De nombreuses publications concernant les caractéristiques sensorielles des flavanols ont été réalisées, alors que la contribution sensorielle des anthocyanes est encore mal connue. Cette thèse se décompose en deux parties. La première partie s’intéresse à l’étude de l’utilisation d’ozone gazeux comme technique pré-fermentaire sur les cépages rouges Nebbiolo et Barbera après récolte et pendant le passerillage. L’ozone est une technique innovante pour la réduction des contaminations microbiennes et la réduction du dioxyde de soufre. L’influence de cette technique sur les parois cellulaire des pellicules, sur l’extraction, la concentration en flavanols et en anthocyanes pendant la macération a été évaluée. L’étude montre que l’ozone possède un impact sur la macération des raisins, induisant une extraction plus importante des anthocyanes dans le Nebbiolo. En revanche, l’ozone n’influence ni les anthocyanes moléculaires, ni le profil variétal de chaque cépage. Pendant le passerillage, l’inverse a été étudié. L’extraction des anthocyanes dans le Nebbiolo est diminuée. A l’inverse, bien que moins d’anthocyanes soient retrouvées dans le raisin de Barbera, le traitement ne possède aucun impact sur l’extraction de celles-ci. Concernant les flavanols, l’extraction est moins influencée par le traitement à l’ozone. Des différences ont été retrouvées dans le cépage Nebbiolo. Les flavonols sont plus concentrés après le traitement avec l’ozone sur les raisins post-récolte, alors qu’ils diminuent pendant le passerillage. La modification causée sur la paroi cellulaire par l’ozone ainsi que la dureté des pellicules pourraient prédire l’extraction des anthocyanes et des flavanols, grâce à des analyses multi-variées. En conséquence, le traitement avec l’ozone doit être adapté en fonction du cépage et du produit final désiré. Dans la deuxième partie, les anthocyanes des raisins ont été extraites à partir des raisins et ces extraits ont été fractionnés en trois fractions, glucoside, acetyl-glucoside et cinnamoyl-glucoside, par Chromatographie de Partage Centrifuge (CPC) et CLHP (Chromatographie Liquide Haute Performance) préparative. L’évaluation de l’astringence a été réalisée par des analyses de précipitation protéique avec une protéine modèle BSA (Bovine Serum Albumin) et des protéines salivaires, les anthocyanes réagissant avec ces dernières. Les analyses sensorielles et l’évaluation de l’astringence ont été combinées. La concentration en anthocyane diminue après le traitement avec les protéines salivaires, dans l’extrait total et dans les fractions, en particulier les cinnamoyl-glucosides apparaissent comme les plus réactives avec les protéines salivaires. Les seuils de perception gustatifs ont été calculés avec la méthode “Best estimate threshold” dans le vin modèle. Les fractions acétyl-glucosides et cinnamoyl-glucosides, suivies de la fraction glucoside, possèdent des seuils de perception plus bas aux concentrations retrouvées dans les vins. Les descripteurs associés à ces fractions sont l’amertume et l’astringence. Ces résultats démontreraient que les anthocyanes apportent une contribution sensorielle dans la perception du vin en bouche, corrélée à l’acétylation des molécules. / In red wine, phenolic compounds are generally associated with the quality of products. Among them, anthocyanins extracted from skins are responsible for wine colour. The grapevine genomes determine the anthocyanins profiles, but several factors in the vineyard can influence their accumulation, as well as post-harvest techniques can modify their extraction during winemaking. Monomeric, oligomeric and polymeric flavanols from skins and seeds contribute to astringency and bitterness of wine and during winemaking and ageing complexes formation with anthocyanins modifies wine characteristics. Several publications are available to understand flavanols sensory characteristics, whereas anthocyanins role has not consensus in scientific literature. This PhD thesis is composed by two parts. The first part deal with the evaluation of the use of gaseous ozone as post-harvest technique in red wine grapes Nebbiolo and Barbera used on both fresh grape and during withering. Ozone treatment is an innovative technology proved to avoid mycobiota spoilage and preserving from the use of sulphur dioxide. Its influence on flavanol and anthocyanin contents and extractabilities during maceration was evaluated, considering skin cell wall modification. In fresh grape, ozone influenced skin maceration for both the varieties, leading to a higher anthocyanin extraction in Nebbiolo grapes and lower in Barbera. Ozone did not influence the final individual anthocyanin extractability, respecting the varietal anthocyanin fingerprint. During dehydration, opposite trend was found: in Nebbiolo reported no change in the content of total anthocyanins just after ozone-assisted dehydration, but their extraction yield was lower. On the contrary, although lower contents of anthocyanins were found in Barbera grapes no differences in final extractability was found. Regarding oligomeric and polymeric flavanols, their extractability was less affected by the ozone treatment. Only in Nebbiolo, both oligomeric and polymeric flavanol extraction was increased in fresh grape, whereas it is slightly decrease during dehydration. The ozone-induced modification of skin cell wall composition together with skin hardness parameters fitted well in multivariate models to predict anthocyanins, oligomeric flavanols and polymeric flavanols extraction. Therefore, the ozone treatment should be adapted depending on the variety and on the target wine. In the second part, grape anthocyanins were isolated depending on the acylation patterns, i.e. glucoside, acetyl-glucoside, and cinnamoyl-glucoside by a combination of centrifugal partition chromatography (CPC) and preparative-HPLC. Protein precipitation analyses to assess astringency and sensorial analysis were carried out. Anthocyanins reacted with both bovine serum albumine and salivary proteins, in different extent, since higher interaction between anthocyanins and salivary proteins was found with a significative reduction of total extract and fractions glucoside, acetyl-glucoside, and cinnamoyl-glucoside. The latter in particular is the more reactive to salivary proteins. Sensorial analysis was carried out as detection threshold test. Best estimated threshold (BET) of anthocyanins were resulted in wine-range scale, in particular acetyl-glucoside and cinnamoyl-glucoside BET are lower of glucoside threshold, and descriptors reported were astringency and bitterness. These results show that anthocyanins can be detected as in-mouth properties contributors, and the magnitude of their involvement is related to anthocyanins acylation.

Les effets bénéfiques du bleuet nain sur la santé sont attribués à sa forte teneur en anthocyanes réputées pour leurs propriétés antioxydantes et anticancérigènes intéressantes. Les anthocyanes sont présentes dans la nature sous forme d'hétéroside dont l'aglycone ou anthocyanidine, est dérivé du cation flavynium ou 2-phénylbenzopyrilium diversement hydroxylé. Dans cette étude, l'extraction des anthocyanes de V. angustifolium et V. myrtilloïdes du Lac-Saint-Jean avec de l'éthanol a été optimisée en utilisant différentes températures, types d'acides et un ratio solvant/solide de 10 ainsi que l'étude de l'effet de ces paramètres du procédé sur la stabilité des anthocyanes. Les teneurs et les indices de dégradation des anthocyanes ont été déterminés par la méthode spectrophotométrique du pH différentiel et par HPLC-DAD après avoir purifié les échantillons sur des cartouches SPE à C-18. Les anthocyanes de ces deux bleuets sauvages ont été identifiées et caractérisées par HPLC-ESI-MS/MS couplée avec une trappe à ions et un détecteur UVvisible. Le pouvoir antioxydant des anthocyanes de ces deux espèces de bleuets sauvages a été aussi évalué par la méthode du DMPD (N, N-dimethyl-p-phenylenediamine) ainsi que leur capacité à inhiber l'oxydation in vitro de la lipoprotéine de faible densité (LDL) qui joue un role crucial dans le développement des maladies cardiovasculaires. Les rendements d'extraction et la qualité des extraits d'anthocyanes varient en fonction de la température et du type d'acide. Tous les échantillons analysés ont révélé cinq des six anthocyanidines les plus répandues et habituellement trouvées dans les fruits et légumes à savoir la delphinidine, la cyanidine, la petunidine, la peonidine et la malvidine à l'exception de la pelargonidine. Hormis les anthocyanes majeures connues, de nouvelles molécules d'anthocyanes récemment découvertes ont été également identifiées. Les anthocyanes extraites des bleuets ont montré un potentiel antioxydant élevé. La capacité de ces anthocyanes à inhiber le radical DMPD + varie de 1614.6 uM d'Équivalent Trolox (ET)/g bleuet frais pour Vaccinium angustifolium et 1454.4 uM d'Équivalent Trolox (ET)/g bleuet frais pour Vaccinium myrtilloïdes. Les données de cette étude ont démontré que le procédé d'extraction dans les conditions optimales n'a aucun effet significatif sur le pouvoir antioxydant des anthocyanes. Quant à leur capacité à inhiber l'oxydation de la lipoprotéine de faible densité, les résultats ont montré que ces pigments sont potentiellement capables de protéger les molécules organiques contre les modications oxydatives induites par les métaux lourds comme le cuivre.

Le procédé innovant d'hydrodiffusion par micro-onde a été testé et validé pour la fabrication de jus de fruit sur des raisins, abricots et prunes. Ce procédé présente des avantages au niveau technique : rapidité d'extraction, pas de préparation de l'échantillon, aucun auxiliaire de fabrication. Il permet l'obtention de jus à partir de fruits difficiles à presser, avec une pasteurisation " in line " et des produits se différenciant nettement des jus commerciaux par leur couleur et texture.Le jus est expulsé du fruit sous l'effet de la vapeur produite in situ. A partir du fruit congelé, la déstructuration liée à la croissance des cristaux de glace facilite l'extraction. Les rendements le plus élevés sont obtenus à partir de fruits congelés, et à basse puissance. Une partie de l'eau des fruits est convertie en vapeur, mais peut être récupérée en utilisant un réfrigérant, ce qui permet d'atteindre des rendements proches des rendements de jus obtenus avec un prétraitement enzymatique et pressurage. Globalement, le jus a une composition proche de celle du jus présent dans le fruit ou obtenus par pressurage. La composition du jus expulsé des fruits change au cours de l'extraction. La concentration des composés présents dans la chair et hydrosolubles (sucres, acides, acides phénoliques) baisse nettement en fin d'extraction, tandis que les anthocyanes, présentes dans l'épiderme des raisins ou des prunes, montrent un pic de concentration lors de la phase d'expulsion rapide des jus. La teneur en procyanidines est nettement plus élevée que pour des jus obtenus par pressurage

Ce travail porte sur la synthèse chimique d’analogues simples d’anthocyanes, une classe majeure de pigments naturels solubles dans l’eau. Onze ions flavylium substitués par des groupements hydroxyl,méthoxyl et beta-D-glucopyranosyloxyl en positions 4’, 5 et 7 ont été préparés en utilisant des procédures simples. De plus, les deux principales 3-désoxyanthocyanidines du sorgho rouge, l’apigéninidine (APN) et la lutéolinidine (LTN), ont été synthétisées en une seule étape. Les propriétés physico-chimiques ainsi que l’activité antioxydante ont été étudiées pour le chlorure de 3’,4’,7-trihydroxyflavylium (P1), son 7-O-beta-D-glucoside (P2) et le chlorure de 3’,4’,5,7-tétrahydroxyflavylium (LTN). Grâce à leur noyau catéchol, ces pigments complexent rapidement FeIII, AlIII and CuI et ne se lient que faiblement à FeII tout en stimulant son autoxydation en FeIII. Suite à la complexation de CuII, les pigments subissent une oxydation. Les aglycones P1 et LTN sont des ligands modérés de l’albumine de sérum humain (HSA) et leurs chalcones ont montré une plus grande affinité pour la HSA que leurs formes colorées. Leur capacité antioxydante a été démontrée par le test de réduction du radical stable DPPH et par l’inhibition de la peroxydation lipidique induite par le fer héminique, un modèle de stress oxydant postprandial dans l’estomac. Les aglycones P1 et LTN (particulièrement, dans leur forme incolore chalcone) sont plus efficaces que le glucoside P2. / This work deals with the chemical synthesis of simple analogs of anthocyanins, the main class of watersolublenatural pigments. Eleven flavylium ions with hydroxyl, methoxyl and beta-D-glucopyranosyloxylsubstituents at positions 4’, 5 and 7 have been prepared by straightforward chemical procedures.Moreover, the two main 3-deoxyanthocyanidins of red sorghum, apigeninidin (APN) and luteolinidin(LTN), have been synthesized in a one-step protocol. The physicochemical properties and antioxidantactivity are investigated for 3’,4’,7-trihydroxyflavylium chloride (P1), its 7-O-beta-D-glucoside (P2) and3’,4’,5,7-tetrahydroxyflavylium chloride (LTN). Owing to their catechol B-ring, they rapidly bind FeIII,AlIII and CuI, more weakly interact with FeII while promoting its autoxidation to FeIII. Following CuIIbinding, the pigments undergo oxidation. Aglycones P1 and LTN are moderate ligands of human serumalbumin (HSA) with chalcones having a higher affinity for HSA than the corresponding colored forms.The antioxidant activity of P1, P2 and LTN is investigated via two tests: reduction of the stable DPPHradical and inhibition of heme-induced lipid peroxidation (a model of postprandial oxidative stress inthe stomach). Aglycones P1 and LTN (especially in their colorless chalcone form) are more potent thanglucoside P2.

Des complexes insolubles d'IPL/PFM ont été formés à pH 4.0, 3.5, 3.0 et 2.5 par le mélange de solutions d'isolât de protéines de lactosérum (IPL) et de pectine faiblement méthylée (PFM). L'acidification a été réalisée soit avant, ou après le mélange de solutions avec des ratios protéines:polysaccharide (P:Ps) de 2:1, 1:1 et 1:2 (0.4% de polymères totaux). La caractérisation des complexes a démontré, qu'au ratio 2:1, la turbidité et le rendement en complexes étaient optimaux à un pH aux environs de 3.0. De plus, les complexes obtenus par acidification après mélange des solutions avaient une taille plus petite et constante. L'évaluation de Pencapsulation d'ingrédients hydrosolubles par les complexes IPL/PFM en fonction de leur concentration a été effectuée aux pH 4.0, 3.5, 3.0 et 2.5 et au ratio P:Ps de 2:1. Les concentrations utilisées étaient de 0, 0.002, 0.01, 0.05 et 0.1% pour la thiamine et de 0.1, 0.2 et 0.3% pour les anthocyanes. L'encapsulation d'anthocyanes en fonction du ratio P:Ps à pH 3.5 a été aussi évaluée avec l'incorporation de 0.025% p/p d'anthocyanes dans les complexes aux ratios de 2:1 et 1:1. Le contenu en thiamine des complexes ainsi que l'efficacité d'encapsulation (4-7%) étaient optimaux à pH 3.5. Les hautes concentrations en thiamine ont entraîné une diminution du rendement en complexes à pH 3.5 mais aussi une augmentation du contenu en thiamine dans les complexes. L'efficacité d'encapsulation des anthocyanes était plus élevée avec le ratio P:Ps 2:1 comparativement au ratio 1:1. La protection d'ingrédients hydrosolubles par les complexes IPL/PFM a été évaluée dans du jus de pomme (pH 3.5) contenant des anthocyanes encapsulés. Le jus a été pasteurisé à 90°C/12 s et entreposé à 11 000 lux/40°C pendant 14 jours. La chaleur a entraîné la diffusion d'une proportion importante des anthocyanes encapsulés vers l'extérieur des complexes mais la quantité d'anthocyanes résiduelle dans les complexes est demeurée constante tout au long de l'entreposage. L'étude de la stabilité des complexes IPL/PFM, contenant de la thiamine, dans un système digestif modèle a démontré que les complexes ont libéré totalement leur contenu en thiamine dans le compartiment stomacal. Cet effet serait du au pH très acide du compartiment qui aurait dissocié le complexe IPL/PFM. Les résultats de cette recherche démontrent que le complexe IPL/PFM constitue une approche prometteuse pour l'encapsulation d'ingrédients hydrosolubles dans les aliments acides. / Insoluble WPI-LMP complexes have been formed at pH 4.0, 3.5, 3.0, and 2.5 by mixing whey protein isolate (WPI) and low methoxyl pectin (LMP) solutions. The acidification was performed before or after the mixing of the solutions at proteimpolysaccharide (P:Ps) ratios of 2:1, 1:1, and 1:2 (0.4% total polymer). Characterization of the complexes demonstrated that at P:Ps ratio 2:1, the turbidity and the sedimental complex yield were optimal around pH 3.0. In addition, complexes obtained by post-blending acidification had small and constant particle sizes. Evaluation of water soluble ingredients encapsulation by WPI-LMP complexes as a function of ingredients concentration was achieved at pH 4.0, 3.5, 3.0, and 2.5 and at P:Ps ratio 2:1. Ingredients concentrations used were 0, 0.002, 0.01, 0.05 and 0.1% for thiamine and 0.1, 0.2 et 0.3% for anthocyanins. Anthocyanins entrapment as a function of the ratio at pH 3.5 has also been achieved with the incorporation of 0.025% w/w anthocyanins in the complexes at P:Ps ratios of 1:1 and 2:1. Thiamine content of the complexes as well as the entrapment efficiency (4-7%) was optimal at pH 3.5. High concentrations of thiamine induced a decrease of the sedimentable-complexes yield at pH 3.5 but increased thiamine content of the complexes. P:Ps ratio 2:1 provided higher entrapment efficiency of anthocyanins than ratio 1:1. The protecting effect of the WPI-LMP complexes was evaluated in apple juice (pH 3.5) containing encapsulated anthocyanins. The juice was pasteurized at 90°C/12 s and stored at 11 000 lux/40°C for 14 days. Although the heat induced the diffusion of a large portion of anthocyanins out of the complexes, the residual amount of anthocyanins in the complexes remained constant during storage. The study of the stability of WPI-LMP complexes, containing thiamine, in a gastrointestinal System demonstrated that complexes delivered the whole thiamine content in the stomach compartment. This effect was probably due to the very acidic pH of the compartment, which may have dissociated the complexes. The results of this project demonstrated that WPI-LMP complexes represent a promising tool for water soluble ingredients encapsulation in acidic foods.

Les anthocyanes sont une famille de polyphénols très répandus chez les végétaux. Chez la vigne, elles sont responsables de la coloration des baies des cépages rouges, et sont impliquées dans les propriétés organoleptiques des vins. Une nutrition azotée faible induit la production des anthocyanes dans les cellules de la pellicule de raisin des cépages rouges via des mécanismes de régulation qui ne sont pas encore totalement élucidés. Dans ce contexte, nous avons étudié les mécanismes moléculaires impliqués dans la réponse de l’accumulation des anthocyanes pour différents niveaux d’apports azotés. Deux matériels biologiques complémentaires ont été utilisés : des suspensions cellulaires de vigne (lignée GT3) et des plants de Cabernet-Sauvignon, cultivés au vignoble.L’augmentation de la synthèse d’anthocyanes en réponse à la diminution de la nutrition azotée a été confirmée dans les baies et les cellules de vigne en culture. Les analyses transcriptomiques globales (génome complet) et ciblées (qPCR) ont mis en lumière des modifications de l’expression génique, notamment de gènes liés au métabolisme des flavonoïdes, en réponse à la nutrition azotée. L’expression de nombreux gènes structuraux impliqués dans la voie de biosynthèse des anthocyanes est induite par une faible nutrition azotée. La variation de l’apport azoté influence également de façon coordonnée l’expression des gènes régulateurs positifs (facteurs de transcription de type MYB) et négatifs (protéine de type Lateral organ Boundary Domain (LBD)) des gènes de la biosynthèse des flavonoïdes chez la Vigne. L’expression de gènes liés à la production d’énergie (NADH, NADPH), est également affectée.En parallèle, une approche intégrative a été développée sur les suspensions cellulaires, en combinant des mesures d’activités enzymatiques, des dosages de métabolites primaires et secondaires, avec un modèle de balance de flux (Flux Balance Analysis, FBA). Les cartes de flux obtenues prédisent que la diminution de l’apport azoté entraîne une augmentation des flux métaboliques dans la voie du shikimate et des phénylpropanoïdes ; ainsi qu’une répression de la majorité des flux dans les différentes voies du métabolisme primaire, à l’exception de la voie des pentoses phosphates, dont le flux est maintenu, et de la voie de synthèse de l’amidon qui est accrue. Les résultats obtenus plaident en faveur d’un lien fort entre synthèse des anthocyanes et statut énergétique (ATP, NADPH) des cellules vigne. / Anthocyanins are polyphenol compounds very abundant in most of the plants. In grapevine, they give color to red berries and they improve red wine quality and increase the organoleptic properties of the wine. Low nitrogen supply stimulates anthocyanin production in berry skin cells of red grape varieties through regulation mechanisms that are far from being fully understood. In this context, we worked on the molecular mechanisms involved in anthocyanin biosynthesis response to nitrogen supply. Two complementary biological materials were used: grapevine cell suspensions (GT3 line) that originate from a teinturier cultivar and produce anthocyanins under normal conditions; and red grape berries of cv. Cabernet-Sauvignon cultivated in a commercial vineyard. Increases of anthocyanins synthesis in response to low nitrogen levels were confirmed in the field-grown berries and the cells suspensions. Both comparative global (microarrays) and targeted (qPCR) transcriptomic analysis showed different regulations on the expression of the genes involved in the secondary (especially the anthocyanin) and nitrogen metabolisms. The expression of most structural genes of the anthocyanin biosynthesis pathway was induced by a low nitrogen supply. Nitrogen controls also the expression of the positive (MYB transcription factors) and negative (Lateral organ Boundary Domain family protein LBD39) regulatory genes of the flavonoid pathway in grapevine. Furthermore, some genes improved in energy production (ATP, NADPH) were affected. In parallel, an integrative approach combining enzymatic activities and primary and secondary metabolites measurements with developing a Flux Balance Analysis (FBA) modeling approach was used on cells suspensions GT3. The flux maps deciphered that low nitrogen increases metabolic fluxes in shikimate and phenylpropanoid pathways and represses the majority metabolic fluxes in different pathways of primary metabolism. The two exceptions included the pentose phosphate pathway, which the flux metabolism was maintained, and the starch synthesis pathway, which was enhanced. The results obtained showed a strong link between anthocyanin synthesis and energy status (ATP, NADPH) in the berry cell suspensions.

Le contrôle combinatoire de l’ expression des gènes est une caractéristique importante du profil spatio-temporel de l'accumulation des flavonoïdes chez les plantes. Des résultats précédents avaient démontré chez Arabidopsis thaliana, que la régulation de l’accumulation des anthocyanes et des proanthocyanidines repose sur l'activité de facteurs de régulation de la transcription de type R2R3-MYB et bHLH qui forment des complexes ternaires ("MBW") avec la protéine TTG1 (WDR). L'objectif de la thèse était de caractériser les complexes MBW impliqués et leurs cibles, pour avoir une compréhension globale des mécanismes transcriptionnels qui contrôlent la biosynthèse des flavonoïdes.En utilisant différentes approches génétiques et moléculaires, nous avons montré que seuls les gènes « tardifs » (c’est à dire DFR, LDOX, BAN, TT19, TT12 et AHA10) sont des cibles directes des complexes MBW. Bien que le complexe de régulation impliquant les protéines TT2-TT8-TTG1 ait un rôle majeur dans la régulation de ces gènes structuraux dans la graine d’Arabidopsis, trois autres complexes contenant MYB5, GL3 ou EGL3 sont également impliqués de façon tissu-spécifique. Comme l’expression du gène TT8 joue un rôle clef dans ces régulations, une dissection fonctionnelle de son promoteur a été entreprise. Elle a montré la nature modulaire de ce promoteur avec deux domaines impliqués dans l’expression tissu-spécifique et un troisième dans la force du promoteur. Les résultats obtenus suggèrent également l’existence d’autres régulateurs qui restent à caractériser. Enfin, nous avons développé une nouvelle technique de caractérisation des interactions entre les facteurs de transcription et les promoteurs, basée sur l’expression transitoire dans des protoplastes de mousse (i.e. Physcomitrella patens). Nous avons ainsi pu identifier les éléments cis des promoteurs impliqués dans la régulation de l’expression de TT8 et de chacun des promoteurs cibles des complexes MBW.L’ensemble de ces travaux permet de fournir un modèle plus complet du réseau de régulations transcriptionnelles qui contrôle la biosynthèse des proanthocyanidines et des anthocyanes, ainsi que des outils et de nouvelles pistes pour poursuivre ces études chez Arabidopsis et d’autres plantes. / The combinatorial control of gene expression is a key feature of the spatio-temporal pattern of flavonoid accumulation in plants. Previous results have shown that the regulation of anthocyanins and proanthocyanidins (PAs or tannins) pigmentation relies on the transcriptional activity of R2R3-MYB and bHLH proteins that form “MBW” ternary complexes with TTG1 (WD-Repeats), in Arabidopsis thaliana. The purpose of the thesis was to figure out the nature and spatio-temporal activity of these MBW complexes and to identify their direct targets, which were essential steps toward a comprehensive understanding of the transcriptional mechanisms that control flavonoid biosynthesis. Using different molecular and genetic approaches this thesis has demonstrated that only late biosynthetic genes (namely DFR, LDOX, BAN, TT19, TT12 and AHA10) are direct targets of the MBW complexes. Interestingly, although the TT2-TT8-TTG1 complex was shown to play the major role in regulating the expression of these structural genes in developing seeds, three additional MBW complexes that contain MYB5, GL3 or EGL3 are also involved, in a tissue-specific manner. Because the expression of TT8 is largely involved in these regulations, a functional dissection of its promoter was carried out. Two modules drive the tissue-specific activity of the TT8 promoter in PA- and anthocyanin-accumulating cells, and a third module is responsible for the strength of the promoter. Interestingly, this regulation involves at least six different MBW complexes. Our results also suggest that some putative new regulators remain to be discovered. Last, use of a newly developed fast and sensitive transient expression system that relies on protoplasts of the moss Physcomitrella patens has allowed the identification of both, specific cis-regulatory elements through which TT8 expression is regulated and the minimal promoter for each of the genes that are targeted by the MBW complexes.Altogether, by answering fundamental questions and by demonstrating or invalidating previously made hypotheses, we have provided a new and comprehensive view of the regulatory mechanisms controlling PA and anthocyanin biosynthesis in Arabidopsis, as well as new clues and tools for further investigation of this pathway in Arabidopsis and other plant species.

Cette thèse porte sur l’éco-extraction et l’encapsulation de pigments naturels pour une exploitation et application dans les industries alimentaire, cosmétique et pharmaceutique. Dans ce but, l'extraction assistée par micro-ondes (MAE) ou par ultrasons (UAE) et celle par liquides ioniques (LI) ont été évaluées pour l'extraction de caroténoïdes et d'anthocyanes de plantes vietnamiennes. Les résultats obtenus montrent que le MAE a été un système permettant d'accélérer et d'améliorer tous les types d'extraction testés alors que les ultrasons se sont montrés particulièrement efficaces lorsque les pigments étaient présents à la surface des tissus végétaux. Cependant, l’UAE améliore également les résultats par rapport à des extractions sans assistance. Les LI classiques ne sont pas adaptés pour l’extraction des pigments caroténoïdes et anthocyaniques qui sont généralement non volatils et thermosensibles car il n'a pas été possible de séparer les pigments extraits des LI dans des conditions douces. Pour remédier à ce problème, des LI réversibles ont été évalués. Le DBU/ 1-hexanol était efficace pour extraire les caroténoïdes relativement accessibles, mais, en raison d'une viscosité élevée, il perdait son efficacité pour d'autres tissus. La deuxième partie de cette thèse concerne l’encapsulation d’anthocyanes d’hibiscus dans des levures. Nous avons d’abord travaillé avec des levures entières. Les résultats ont montré que les cellules de levure étaient un bon matériau pour l'encapsulation des anthocyanes. Cependant, pour les levures non désactivées, les enzymes ont provoqué une perte indésirable de couleur des anthocyanines pendant le stockage. Les microparticules de levures traitées thermiquement ont montré un effet protecteur élevé pendant le stockage. Puis, comme les anthocyanes étaient majoritairement encapsulées dans le réseau pariétal des levures, nous avons utilisé les écorces de levures séparées du reste des cellules. Les microparticules des écorces de levure ont apporté une bonne protection pour les anthocyanes contre l'humidité, la chaleur et la lumière. En comparant avec les microparticules de maltodextrine, celles des écorces de levure étaient plus stables dans des conditions d'humidité élevée. En général, les microparticules de levure ont montré une capacité à protéger les anthocyanes et à garder la couleur rouge de la poudre d’anthocyanes encapsulées. Ces résultats montrent que la poudre d’anthocyanes encapsulées dans des levures ou écorces de levure a un avenir prometteur pour être appliquée dans les industries alimentaire, cosmétique et pharmaceutique. / This thesis deals with extraction processes using assistance technologies or green solvents and encapsulation systems of natural pigments in order to exploit and apply them in the food, cosmetic and pharmaceutical industries. In this goal, microwave-assisted extraction (MAE), ultrasonic-assisted extraction (UAE) and Ionic liquids (IL) were evaluated for the extraction of carotenoids and anthocyanins from Vietnamese plants. The results obtained show that the MAE was always a rapid and helpful system for all types of extraction tested whereas ultrasounds were particularly efficient when pigments are present on the surface of plant tissues. However, UAE was also improving results compared to conditions without assistance. Traditional IL are not suitable for the extraction of carotenoid and anthocyanin pigments that are generally non-volatile and heat-sensitive because it has not been possible to separate pigments extracted from IL under mild conditions. Therefore switchable IL were evaluated. DBU/ 1-hexanol was efficient to extract carotenoids that were relatively accessible, but, due to its high viscosity, it lost efficacy for other tissues. The second part of this thesis concerns the encapsulation of Hibiscus anthocyanins in yeasts. We have first worked with whole yeast cells. The results showed that yeast cells were a good material for the encapsulation of anthocyanins. However, yeast enzymes caused undesirable colour loss of anthocyanin during storage. Microparticles of heat-treated yeasts showed a high protective effect during storage. Then, as it was interesting to keep the pigments in the cell wall and deactivate the yeast enzymes, we used yeast hulls. Yeast hull particles brought a good protection to anthocyanins against moisture, heat and light. In comparison with maltodextrin microparticles, yeast hull ones were more stable in high humidity. In general, yeast microparticles have shown an ability to protect anthocyanins and to keep the red color of encapsulated anthocyanin powder. These results show that yeast encapsulated anthocyanins powder has a promising future to be applied in the food, cosmetic and pharmaceutical industries.