La présente étude porte sur l’évaluation d’une méthode d’acquisition de la solution de sol présente à l’interface sol-racine, dans la rhizosphère. Cette interface constitue le lieu privilégié de prise en charge par les plantes des contaminants, tels que les métaux traces. Comme les plantes acquièrent ces éléments à partir de la phase liquide, la solution de sol de la rhizosphère est une composante clé pour déterminer la fraction de métaux traces biodisponibles. La microlysimétrie est la méthode in situ la plus appropriée pour aborder les difficultés liées à l’échelle microscopique de la rhizosphère. Ainsi, dans les études sur la biodisponibilité des métaux traces au niveau de la rhizosphère, les microlysimètres (Rhizon©) gagnent en popularité sans, toutefois, avoir fait l’objet d’études exhaustives. L’objectif de cette étude est donc d’évaluer la capacité de ces microlysimètres à préserver l’intégrité chimique de la solution, tout en optimisant leur utilisation. Pour ce faire, les microlysimètres ont été soumis à une série d’expériences en présence de solutions et de sols, où la quantité de solution prélevée et le comportement des métaux traces (Cd, Cu, Ni, Pb, Zn) ont été étudiés. Les résultats montrent que les microlysimètres fonctionnent de façon optimale lorsque le contenu en eau du sol est au-dessus de la capacité au champ et lorsqu’il y a peu de matière organique et d’argile. Les sols sableux ayant un faible contenu en C organique reproduisent mieux le volume prélevé et la solution sous la capacité au champ peut être récoltée. L’utilisation des microlysimètres dans ces sols est donc optimale. Dans les essais en solution, les microlysimètres ont atteint un équilibre avec la solution après 10 h de prélèvement. En respectant ce délai et les conditions optimales préalablement établies (pH acide et COD élevé), les microlysimètres préservent la composition chimique de la solution. Dans les essais en sol, cet équilibre n’a pas été atteint après dix jours et huit prélèvements. Le contenu en matière organique et l’activité microbienne semblent responsables de la modification des concentrations en métaux au cours de ces prélèvements, notamment, dans l’horizon FH où les microlysimètres performent très mal. En revanche, dans l’horizon B, les concentrations tendent à se stabiliser vers la fin de la série de prélèvements en se rapprochant des valeurs de référence. Bien que des valeurs plus élevées s’observent pour les microlysimètres, leurs concentrations en métaux sont comparables à celles des méthodes de référence (extrait à l’eau, lysimètres de terrain avec et sans tension). En somme, les microlysimètres se comportent généralement mieux dans l’horizon B. Même si leur utilisation est plus optimale dans un sol sableux, cet horizon est privilégié pour de futures études sur le terrain avec les microlysimètres. / This study focuses on evaluating a method of acquiring soil solution in the soil-root interface of the rhizosphere. The liquid phase of the rhizosphere constitutes the main area where plants absorb contaminants like trace metals. Thus the rhizosphere soil solution is key to determine the amount of bioavailable trace metals. Microlysimetry has been described as the most appropriate in situ method to tackle difficulties inherent to the microscopic scale of the rhizosphere. Despite the lack of an exhaustive evaluation of their performance, microlysimeters have gained popularity for in situ studies on the bioavailability of trace metals. The objective of this study was to evaluate the capacity of microlysimeter to preserve the chemical integrity of the soil solution and also to determine their optimum use conditions. To do this, microlysimeter have been submitted to a series of laboratory experiments with solutions and soils. The volume of solution extracted and trace metals (Cd, Cu, Ni, Pb, Zn) behaviour were studied. Results show that microlysimeters work optimally when soil water content is above field capacity and when the amount of clay and organic matter is low. Sandy soils with low organic carbon content have a better reproducibility for extracted volume and soil solution extraction is possible even when soil water content is below field capacity. Using microlysimeters in this soil type is thus optimal. In solution experiments, microlysimeters reached equilibrium with the control solution after ten hours of extraction. In optimal conditions (acidic pH and high DOC) and after this ten hours period, microlysimeters preserve the chemical composition of the solution. In soil experiments, this equilibrium has not been reached after eight samplings throughout ten days. Organic matter content and microbial activity could be responsible for the modification of concentrations of trace metals during sampling. This is especially true for FH horizon where microlysimeters perform poorly. In contrast, the concentrations reach the reference values toward the end of sampling serie in the B horizon and microlysimeters have a better overall performance in this horizon. Although higher values are observed for microlysimeters, trace metals concentrations are comparable to other extraction methods, specifically for the B horizon. Even if their uses are optimized in sandy soil, the B horizon should be privileged for future field studies involving microlysimeters.

Dans cette étude nous avons évalué les activités biologiques de la mûre tropicale de montagne (Rubus adenotrichos) et les effets de la digestion ou des procédés de pasteurisation sur ces activités. L'extrait polyphénolique de mûre présente un pouvoir antioxydant déterminé par la méthode ORAC de 4339 ± 144 pM TE/g, plus élevé que celui de la quercétine et de l'acide ellagique. L'extrait de mûre présente des propriétés protectrices des liposomes et des homogénats de foie contre la peroxydation lipidique avec des IC50 de 7.0 ± 0.5 et 20.3 ± 4.2 mg/ml, respectivement. Les polyphénols de mûre inhibent la production de nitrite dans par les macrophages murins J774A.1 stimulées par le mélange LPS, IFN. Cette activité est confirmée par la diminution du taux de NO synthase inductible dans ces mêmes cellules. Les activités biologiques des fruits pourraient être affectés par les procédés industriels. Le processus de pasteurisation du jus de mûre a provoqué une diminution d'environ 7% de la concentration en anthocyanes pour la température la plus élevée évalué, 92°C. Pour le même échantillon, une réduction significative de 27% de l'activité anti-oxydante mesurée par la méthode DPPH et de 16% de la capacité de complexassions des radicaux NO. Toutefois, aucune différence significative n'a été mise en évidence autant pour la capacité d'inhibition de la peroxydation que pour l'activité anti-oxydante intracellulaire. Les effets in vivo sont largement dépendants de la biodisponibilité des composés phénoliques et de ce fait un jus de mûre a été digéré in vitro pour obtenir des échantillons qui représentent les grandes étapes du processus de digestion. La digestion gastrique a peu d'influence au contraire de la digestion intestinale sur la composition polyphénolique de l'extrait de mûre en particulier au niveau du rapport anthocyanines/elagitannins. La fraction dialysable présente une réduction de 33% et de 35% de l'activité contre les radicaux dérivés de l'azote DPPH et NO, respectivement. De même, la capacité d'inhiber au niveau intracellulaire les radicaux libres (ROS) a diminué d'environ 85%. Toutefois, aucune différence significative n'a été mise en évidence au niveau de la capacité d'inhiber la peroxydation lipidique. Finalement, cette étude a utilisé un modèle in vivo pour évaluer l'effet de la consommation d'une boisson de mûre chez des rats diabétiques. L'apport de mûre a provoqué une diminution du glucose (-48.6%), des triglycérides (-43.5%) et du taux de cholestérol (-28.6%) plasmatique des rats diabétiques par rapport aux témoins diabétiques qui n'ont pas consommé la boisson de ce fruit. De plus, les rats diabétiques qui consomment de la mûre ont vus améliorées les valeurs de la capacité antioxydante du plasma (+7%), tandis que les niveaux de peroxydation lipidique dans le plasma (-19%) et dans les tissus rénaux (-23%) ont été réduits. Cette étude suggère que l'incorporation de la mûre comme un complément alimentaire pourrait avoir des effets bénéfiques sur la santé, même si l'on considère les aspects de biodisponibilité et les effets du procédé de pasteurisation. / This study evaluated biological activities of blackberries (Rubus adenotrichos) and the effects of digestion or pasteurization processes on these activities. The blackberries phenolic extract showed an ORAC value of 4339 ± 144 μM TE/g, higher than those of quercetin and ellagic acid. It also protected liposomes and liver homogenates against lipid peroxidation; with IC50 of 7.0 ± 0.5 and 20.3 ± 4.2 μg/mL, respectively. The blackberry polyphenols inhibited nitrite production in J774A.1 cells stimulated with LPS+IFNγ due to down-regulation of iNOS protein expression, suggesting an anti-inflammatory potential. The biological activities of the fruits could be affected by the industrial processes. The pasteurization of a blackberry juice caused a 7% decrease in the anthocyanins concentration of the highest temperature tested, 92 °C. For the same sample, a significant reduction of 27% and 15% were showed in the DPPH and NO scavenging capacity, respectively. However, non-significant differences were evident neither for the peroxidation inhibitory capacity nor for the intracellular antioxidant activity after the pasteurization step. The antioxidant capacity is largely dependent of their bioavailability and because of this a blackberry juice was digested in vitro to obtain samples that represent the major stages of the digestion process. The gastric digestion had slight impact on polyphenolic composition while the pancreatin/bile digestion had marked effects on polyphenolic composition, particularly in the ratio anthocyanins-ellagitannins. These changes in phenolic composition caused in the dialyzed fraction a reduction of 33% and 35% in the activity against nitrogen derived radicals DPPH and NO respectively. As well the capacity to inhibit intracellular ROS was decrease by an 85% in the dialyzed fraction. Nevertheless, no significant differences were evident in the capacity to inhibit lipid peroxidation. Finally, this study used an in vivo model with diabetic rats to evaluate the effect of the consumption of a blackberry beverage. The blackberry intake provoked a decrease in plasmatic glucose (-48.6%), triglycerides (-43.5%) and cholesterol (-28.6%) levels in the diabetic rats with respect to the diabetic controls animals. The diabetic rats which consumed blackberry, improved (+7%) the plasma antioxidant capacity (PAC) values and reduced the levels of lipid peroxidation in plasma (-19%) and in kidney tissue (-23%). This study suggests that selecting blackberry as a dietary complement could have health beneficial effects even when considering the bioavailability aspects of the phenolic compounds and the pasteurization effects.

Cette étude examine les effets bénéfiques des marcs de raisins obtenus après vinification de différents cépages caractéristiques de la Vallée du Rhône, de leurs compositions phénoliques à leurs effets in vivo. Les raisins et leurs marcs respectifs des cépages Grenache (provenant de deux endroits différents [GRE1] et [GRE2]), Syrah (provenant de deux endroits différents [SYR1] et [SYR2]), Carignan (CAR), Mourvèdre (MOU), Counoise (COU) et Alicante (ALI) ont été étudiés. La comparaison des extraits de raisins et de leurs marcs respectifs montre que les marcs représentent une source importante d’antioxydants phénoliques malgré le processus de vinification. Les pépins et pellicules de marcs renferment des quantités appréciables de flavan-3-ols et anthocyanes. La distribution qualitative et quantitative des polyphenols dans les marcs de raisin présentent des différences significatives au travers des variétés et millésimes allant de 15% à 70% de polyphénols extraits. Les pépins de Grenache (GRE1), Syrah (SYR1) et les pellicules de Syrah (SYR1), Carignan et Alicante sont les fractions les plus intéressantes dues a la présence d’importantes quantités de flavan-3-ols (monomères, dimères et trimère) jusqu’à 8.7 mg/g MS et d’anthocyanes (glycosylées, acétylées et coumaroylées jusqu’à 17.40 mg/g MS, 1.57 mg/g MS et 2.38 mg/g MS respectivement). L’analyse des extraits aqueux (EAQ) et hydro-alcoolique 70% (EA70) indique que les pépins de Carignan et Syrah (SYR1) et les pellicules de Carignan et d’Alicante contiennent les plus fort taux en composés phénoliques et activités antioxydantes. L’efficacité in vivo sur l’hypertension de certains extraits a été évaluée utilisant un modèle de rat SHR. Les résultats des expériences in vivo démontrent que certains extraits administrés seuls ou en association avec le vérapamil possèdent un effet anti-hypertenseur. Cette capacité a été mise en évidence une fois que les extraits de pépins de marcs de GRE1 (EA70) et SYR1 (EA70) et de pellicules de marcs d’ALI (EA70) ont été administrés seuls ou lorsque les extraits de pépins de marcs GRE1 (EA70) et SYR1 (EAQ) et les pellicules de marcs d’ALI (EA70) et SYR2 (EAQ) ont été administrés en association avec le vérapamil. Cette étude met en évidence la biodisponibilité des extraits de pépins et de pellicules de marcs des rats SHR incluant à la fois le métabolisme de phase II et de la microflore intestinale. Les extraits de marcs administrés seuls et en association au vérapamil sont absorbés en tant que métabolites de phase II dérivant du métabolisme des monomères de flavan-3-ols. La détection de métabolites microbiens dérivés de flavan-3-ols, d’hydroxyphényl-γ-valérolactones sous leurs formes glucuronidés et sulfatés confirme l'absorption des métabolites dérivés des flavan-3-ols monomères et polymères et des conjugaisons supplémentaires dans le foie. De nombreux métabolites issus de la dégradation microbienne des hydroxyvalerolactones ont également été détectés. L’excrétion urinaire de ces métabolites représente une plus grande proportion de polyphénols ingérés comparé à ceux issus de métabolisme de phase II des monomères de flavan-3-ols, indiquant un rôle important des bactéries intestinales dans le métabolisme des molécules hautement polymérisées. Ces métabolites peuvent avoir exercé leurs effets biologiques lors de leur passage dans la circulation sanguine. Cette étude constitue une première étape de valorisation de marcs de raisins après vinification, en tant qu’activateur de vérapamil, un médicament couramment utilisé contre l’hypertension. Des quantités suffisantes de composés phénoliques subsistent dans les marcs, en particulier en terme de flavan-3-ols et d’anthocyanes, pour exercer des effets antihypertenseurs. En effet, selon le type et la composition des extraits, il est possible de moduler les effets antihypertenseurs en amplifiant ou en diminuant l’absorption des polyphénols et/ou du vérapamil. / This study investigated the beneficial potential effects of grape pomaces obtained after winemaking of different Mediterranean grape varieties from crude materials to their in vivo effectiveness. Grapes and their respective grape pomaces from six different V. vinifera L. cultivar were studied namely Grenache (from two different locations [GRE1 and GRE2]), Syrah (from two different locations [SYR1 and SYR2]), Carignan (CAR), Mourvèdre (MOU), Counoise (COU) and Alicante (ALI) grape varieties from the Rhône Valley. The comparison of several wine industry by-products with their respective grapes provided evidence that pomace remaining at the end of the winemaking process can be very rich sources of antioxidants. The quantitative and qualitative distribution of polyphenols by HPLC-PDA-Fluo-MS in grape pomaces showed significant differences through varieties and vintages varying from 15% to 70% of polyphenols extracted. Seeds from Grenache (GRE1), Syrah (SYR1) and skins from Syrah (SYR1), Carignan and Alicante were of particular interest because of their higher polyphenol contents in terms of flavan-3-ols (monomers, dimers and trimers) up to 8.7 mg/g DW and anthocyanins (glycosides, acetylated and coumaroylated derivatives up to 17.40, 1.57 and 2.38 mg/g DW, respectively). The investigation of aqueous and hydro-alcoholic 70% extracts of seeds from Carignan and Syrah (SYR1) and skins from Carignan and Alicante was carried out as they contained high levels of total phenols and antioxidant activity. Several extracts, were tested in order to evaluate their in vivo biological effects on hypertension using a spontaneously hypertensive rat (SHR) model. A series of different grape pomace extracts were tested in association with verapamil. All in vivo experiments demonstrated that some grape pomace extracts administrated with or without co-ingestion with verapamil possessed an anti-hypertensive activity. This was evident with GRE1 (EA70) seed pomace extract, SYR1 (EA70) seed pomace extract, ALI (EA70) skin pomace extract administrated alone and with GRE1 (EA70) seed pomace extract, SYR1 (EAQ) seed pomace extract, ALI (EA70) skin pomace extract and SYR2 (EAQ) skin pomace extract administrated in association with verapamil. Grape pomace extracts with or without co-ingestion with verapamil were absorb as phase II metabolites mainly including glucuronide, O-methyl glucuronide, sulfate, and O-methyl sulfate derivatives of (epi)catechin which arise from the metabolism of monomeric flavan-3-ols. The detection by HPLC-PDA-Fluo-MSn and GC-MS of microbial-derived metabolites of flavan-3-ols, hydroxyphenyl-γ-valerolactones in their glucuronide and sulfate forms confirmed the absorption of metabolites derived from both monomeric and polymeric flavan-3-ols from grape pomace extracts and subsequent post-absorption conjugation. Numerous metabolites derived from further microbial degradation of hydroxyvalerolactones were also detected. The urinary excretion of these metabolites accounted for a larger proportion of the total polyphenol ingested than phase II metabolites of monomeric flavan-3-ols, indicating the important role of intestinal bacteria in the metabolism of polymerized procyanidins. All these metabolites may have exerted biological effects during the period in which they circulated in the bloodstream. This study constitutes the first step of assessing grape pomace as an enhancer of the verapamil, an anti-hypertensive drug. Substantial levels of polyphenols, especially flavan-3-ols, procyanidins and anthocyanins, remain in pomace after the winemaking process in quantities sufficient to exert anti-hypertensive effects. In addition, according to the extract used and its composition, it is feasible to modulate anti-hypertensive effects by amplifying or decreasing polyphenols and/or verapamil absorption.

Les bienfaits des acides gras oméga-3, essentiellement l’EPA (C20:5n-3) et le DHA (C22:6n-3) sont bien élucidés dans la littérature. Ils jouent en effet, un rôle essentiel dans la prévention de nombreuses maladies neurodégénératives et cardiovasculaires. Ces acides gras polyinsaturés à longue chaîne sont majoritairement retrouvés dans des sources d’origines marines. Dans ce contexte, nous nous sommes intéressés d’une part à l’effet du complexe phospholipopeptidique provenant de l’hydrolyse enzymatique des têtes de saumon, sur l’anxiété et le stress oxydant dans le cadre d’une étude comportementale effectuée sur un modèle murin. D’autre part, nous avons mis en place une approche de double vectorisation, sous formes de nanoémulsions, visant à augmenter la biodisponibilité de deux molécules hydrophobes et bioactives (coenzyme Q10 et curcumine) en utilisant les lipides totaux (phospholipides et triacylglycérols) du complexe phospholipopeptidique riche en EPA et en DHA. Les résultats de ce travail ont montré que le CPLP, sa fraction lipidique et peptidique ont un effet anxiolytique à une dose de 600 mg de CPLP/jour pendant 14 jours de traitement. Il a également été démontré dans cette étude que l’hydrolysat peptidique du CPLP diminue significativement, à double dose, le stress oxydant en baissant le niveau endogène des espèces réactives de l’oxygène (ROS) dans les neurones. D’autre part, pour une utilisation thérapeutique, la biodisponibilité du CoQ10 vectorisé à forte dose est améliorée jusqu’à 38 fois par la formulation huileuse composée de lipides polaires du CPLP. Concernant la supplémentation classique en CoQ10 en tant que complément alimentaire, la formulation émulsionnée présente une meilleure disponibilité à dose aigüe, avec une concentration plasmatique deux fois plus élevée que la formulation de référence. Malgré une activité anticancéreuse reconnue pour la curcumine, sa faible solubilité diminue sa biodisponibilité et limite de ce fait son utilisation. La formulation nanoémulsionnée de curcumine contribue à inhiber la prolifération de cellules cancéreuses (MCF7) / The benefits of omega 3 fatty acids, mainly EPA (C20:5n-3) and DHA (C22:6n-3) are well understood in the literature. They indeed play an essential role in the prevention of many neurodegenerative and cardiovascular diseases. These polyunsaturated fatty acids are mostly found in marine sources. In this context, we were interested on the effects of phospholipopeptidic complex from the enzymatic hydrolysis of salmon heads on anxiety and oxidative stress using a behavioural study (mouse model). On the other hand, we have developed a double vectorization operating nanoemulsions, to increase the bioavailability of two hydrophobic and bioactive molecules (conenzyme Q10 and curcumine) by total lipids (phospholipids and triacylglycerols) from the phospholipopeptidic complex rich in EPA and DHA. The results of this study showed that the CPLP, its lipid and peptide fractions have an anxiolytic effect at a dose of 600 mg of CPLP / day for 14 days of treatment. It was also demonstrated that the peptide’s hydrolyzate ingested at double dose decreases significantly the oxidative stress by lowering the endogenous level of reactive oxygen species (ROS) in neurons. For therapeutic uses, the bioavailability of CoQ10 increased up to 38 times compared to referential formulation when verctorized at high dose in the oily formulation composed of CPLP’s total lipids. Regarding conventional CoQ10 supplementation as a dietary supplement, the emulsified formulation has a better availability at single dose, with plasma concentrations two times higher than the reference formulation. Although the anti-cancer activity of curcumine is highlighted, its low solubility and hence its low bioavailability, are factors limiting its use. The formulation of nanoemulsified curcumine allows a significant reduction in the proliferation of cancer cells (MCF7)

Les dernières données de consommation alimentaire de la population française démontrent que les apports nutritionnels en acide eicosapentaénoïque (EPA) et en acide docosahexaénoïque (DHA) sont nettement inférieurs aux recommandations fixées par l’Agence nationale de sécurité sanitaire, de l’alimentation, de l’environnement et du travail (ANSES). Compte tenu de leurs rôles physiologiques, l’amélioration de leur biodisponibilité est devenue une priorité nutritionnelle. La maitrise des formes de vectorisation des acides gras polyinsaturés à longue chaine de la série n-3 (AGPI-LC n-3) représente une piste d’intérêt afin de répondre à cette problématique. C’est dans ce contexte que s’inscrit ce travail de thèse, visant à étudier l’influence de la forme moléculaire (phospholipides (PL) vs triglycérides (TG)) et/ou supramoléculaire (phase continue, émulsion, liposomes) de vectorisation des AGPI-LC n-3 sur leur devenir métabolique.La démarche expérimentale adoptée a consisté, dans un premier temps, à caractériser les différentes formes de vectorisation des AGPI-LC n-3 par un couplage de méthodes d’analyse physico-chimiques (microscopie optique, granulométrie, mesure des produits primaires et secondaires d’oxydation, lipolyse enzymatique). Les données obtenues ont permis de poser des hypothèses mécanistiques pour l’étude de la biodisponibilité chez le rat. Ainsi, dans un deuxième temps, l’étude in vivo a permis d’aborder (1) l’absorption intestinale des acides gras (AG) suite à un apport en bolus de lipides et (2) l’accrétion tissulaire suite à un régime de 8 semaines.Les résultats indiquent que la forme moléculaire de vectorisation des AGPI-LC n-3 (TG marins vs PL marins, en phase continue) n’influence pas leur absorption intestinale mais plutôt leur incorporation dans les lipides lymphatiques, principaux transporteurs des AG alimentaires dans l’organisme. A l’inverse, la structuration des PL marins en milieu aqueux (émulsion ou liposomes), permet d’améliorer l’absorption de l’EPA et du DHA, de façon spécifique à la nature de la structuration supramoléculaire. Les résultats de l’accrétion tissulaire montrent qu’au terme des 8 semaines de régime, l’enrichissement tissulaire en AGPI-LC n-3 s’effectue de façon différente selon leur forme moléculaire de vectorisation. Ainsi, la consommation de TG marins favorise l’incorporation des AGPI-LC n-3 dans les lipides hépatiques, alors que la supplémentation des régimes en PL marins permet d’orienter le DHA vers le cerveau et la rétine.L’ensemble de ces résultats montre que le choix de la forme moléculaire de vectorisation des AGPI-LC n-3 (PL vs TG) peut être un moyen d'orienter leur incorporation tissulaire, alors que leur structuration supramoléculaire (émulsion ou liposomes), une stratégie pour moduler leur absorption intestinale. / The latest data from the cross-sectional national French dietary study show that dietary intakes of eicosapentaenoic acid (EPA) and docosahexaenoic acid (DHA) are significantly lower than those recommended by the French Agency for Food, Environmental and Occupational Health & Safety (ANSES). Considering their physiological roles, improving their dietary intake has became a nutritional priority. The control of the different forms of n-3 long chain polyunsaturated fatty (n-3 LC-PUFA) intake represents an interesting way to address this issue. In this context, this thesis aims at studying the influence of the molecular form (phospholipids (PL) vs triglycerides (TG)) and/or supramolecular form (continuous phase, emulsion, liposomes) of n-3 LC-PUFA towards their bioavailability.The experimental approach consisted in characterizing the different forms of n-3 LC-PUFAs by coupling various physicochemical methods (optical microscopy, granulometry, measurement of primary and secondary oxidation products, enzymatic lipolysis). The data obtained made it possible to propose some mechanistic hypothesis for the bioavailability studies conducted in rat. Thus, in a second step, the in vivo study made addresses (1) the intestinal absorption of fatty acids following a single dose of lipids and (2) the lipid tissue accretion following an 8-week diet.The data obtained from the intestinal absorption study indicate that the molecular form of n-3 LC-PUFA targeting (marine TG vs marine PL, in continuous phase) does not influence their intestinal absorption but rather their incorporation into lymphatic lipids, which are the main carriers for dietary fatty acids in the organism. Conversely, structuring marine PL (emulsion or liposomes) improves the EPA and DHA absorption, but differently according to the supramolecular form. The results concerning tissue accretion show that, after 8-week diet, the tissue enrichment in n-3 LC-PUFA is different according to the molecular form of targeting. The consumption of marine TG favours the incorporation of n-3 LC-PUFA into hepatic lipids, while the supplementation of diets with marine PL targets DHA preferentially to brain and retina.All these results show that the molecular form of targeting (PL vs TG) of n-3 LC-PUFA can be a way for managing their tissue incorporation, whereas the supramolecular organization (emulsion or liposomes) can be envisaged to monitor their intestinal absorption.

Etablir un lien entre le dépôt atmosphérique et le réservoir de matière organique dissoute (DOM) en mer Méditerranée est rendu difficile en raison: (1) d’une faible connaissance du réservoir de phosphate (P) dissous de surface, principalement contraint par les faibles concentrations en phosphate inorganique dissous (DIP), (2) d’un manque critique de données de dépôt atmosphérique de C, N et P organique et (3) d’une absence d’information sur sa biodisponibilité. Cette thèse a tenté de pallier ces manques. (1) A l’aide d’une mesure sensible du DIP, le recouvrement des données valides de phosphate organique dissous a été augmenté de 70% par rapport à la méthode classique, permettant de révéler la dynamique biogéochimique du P dissous dans les eaux de surface. (2) Les flux atmosphériques en C, N et P organique soluble ont été quantifiés et ont été de 59 mmol C m-2 an-1, 16,4 mmol N m-2 an-1 et 23,6 μmol P m-2 an-1. La contribution de la fraction organique aux flux totaux en N et P est respectivement de 40 et 25%. La fraction labile du dépôt atmosphérique en P organique soluble a également été quantifiée et a montré une importante variabilité, allant de 0 à 97%. (3) La biodisponibilité de la DOM atmosphérique a été étudiée expérimentalement. La DOM contenue dans une pluie saharienne peut soutenir l’activité des bactéries hétérotrophes marines, avec une quantité de C labile de 29%. La fraction labile de C contenue dans les aérosols désertiques et anthropiques est également importante, 26 ± 2 et 15 ± 5%, respectivement. Les résultats issus de cette thèse soulignent le caractère non négligeable du dépôt atmosphérique et son rôle déterminant dans le cycle de la DOM océanique. / Establishing a link between atmospheric deposition and the dissolved organic matter (DOM) pool in the Mediterranean Sea is currently hampered by: (1) a poor knowledge on the surface dissolved phosphate (P) pool, mainly due to low concentrations of dissolved inorganic phosphate (DIP), (2) a critical lack of data on atmospheric fluxes of organic C, N and P and (3) the lack of information on their bioavailability. This PhD thesis aimed at filling these gaps. (1) Relying upon a sensitive determination of DIP, the coverage of the valid dissolved organic phosphate data was enhanced up to 70%, revealing a vertical pattern in the dissolved phosphate biogeochemistry in surface waters. (2) Atmospheric fluxes of soluble organic C, N and P were quantified and were 59 mmol C m-2 yr-1, 16.4 mmol N m-2 yr-1 and 23.6 μmol P m-2 yr-1, respectively. The contribution of the organic fraction to the total atmospheric fluxes of N and P was of 40% and 25%, respectively. The labile fraction of atmospheric deposition of organic phosphate was also quantified during the study period and showed a wide variability, ranging from 0 to 97%. (3) The bioavailability of atmospheric organic matter was experimentally assessed. DOM contained in a Saharan rainwater could support the activity of marine heterotrophic bacteria, with an amount of labile carbon of 29%. The labile fraction of carbon contained in desert dust and anthropogenic aerosols was also substantial, 26 ± 2% and 15 ± 5%, respectively. The results obtained from this PhD thesis emphasize the non-negligible character of atmospheric deposition and highlight the key role that this external source could have on the oceanic DOM cycle.

Cette thèse s’inscrit dans le cadre du projet SMILE de Microphyt qui vise à proposer une gamme d’ingrédients naturels issus de microalgues afin de répondre à deux enjeux sociétaux majeurs : le surpoids/obésité et le déclin des fonctions cognitives liées à l’âge (DCLA). Les acides gras polyinsaturés oméga-3 (AGPI-w3) et la fucoxanthine (Fx) ont des activités prouvées contre les voies métaboliques liées à la prise de poids et aux DCLA. C’est dans ce contexte que les efforts se sont tout d’abord focalisés vers la sélection de deux espèces de microalgues brunes dont le critère principal a été la productivité en ces molécules d’intérêts. Deux souches des espèces Tisochrysis lutea et Phaeodactylum tricornutum ont alors été sélectionnées du fait de leurs fortes teneurs et productivités en AGPI-w3 et Fx, pour être par la suite cultivées à l’échelle de 5000 L dans des photobioréacteurs (PBR) industriels Camargue©. Dans un second temps, les travaux ont porté sur l’optimisation des procédés post-culture pour les deux espèces, c’est-à-dire, de la récolte de la biomasse à l’obtention d’un extrait, afin de garantir la sécurité, la stabilité et l’efficacité des produits finis. L’étude des procédés de récolte/concentration de la culture a montré leur influence sur les classes lipidiques et l’apparition d’acides gras sous forme libre (AGL), engendrés par les stress mécaniques et thermiques subis par la biomasse lors de cette étape. La formation de ces AGL a pu être limitée par l’utilisation de la filtration tangentielle et de la centrifugation dans certaines conditions. De plus, le lien entre procédé et activité a été souligné via une étude sur modèle cellulaire CaCo2 : les AGL pourraient être à l’origine d’une cytotoxicité accrue des extraits. Enfin, l’optimisation des conditions de co-extraction des AGPI-w3 et de la Fx a abouti à la sélection d’un solvant éco-compatible (éthanol) et a mis en lumière le fort impact de la granulométrie et du ratio solvant/biomasse sur les rendements d’extractions. / This thesis is part of Microphyt's SMILE project, which aims to propose a range of natural ingredients derived from microalgae. The main objective of this project is to respond to two major societal issues: overweight/obesity and the decline of age-related cognitive functions (DCLA). Omega- 3 polyunsaturated fatty acids (PUFAs) and fucoxanthin (Fx) have proven activities against the metabolic pathways associated with weight gain and DCLA. In this context, the first efforts were initially directed towards the selection of two species of brown microalgae with their productivity in these molecules of interest as the main criterion. Two strains of the species Tisochrysis lutea and Phaeodactylum tricornutum were then selected as raw materials rich in PUFAs and Fx and were grown at a 5,000 L scale in Camargue© photobioreactors. The work then focused on optimizing the downstream processing steps to the cultivation of microalgae in order to guarantee the safety, stability and efficiency of the final products. Harvesting processes had, in particular, through the mechanical stress generated, an impact on lipid classes and the appearance of free fatty acids (FFA) in the studied species. A CaCo2 cell model study has suggested that FFA may be responsible for increased cytotoxicity of extracts. The formation of FFA during the concentration stage could be limited by the use of tangential filtration and centrifugation under certain conditions. Finally, the optimization of the co-extraction conditions of PUFAs and Fx resulted in the selection of an eco-friendly solvent (ethanol) and highlighted the strong impact of particle size and solvent/biomass ratio on extraction yields.

Les ions métalliques (Fe, Zn, Cu, Mn, Ni, Co, Mo…) jouent un rôle vital dans un grand nombre de processus biologiques. Leur carence et leur excès entraînent des défauts de croissance voire la mort. Pour survivre et croître, certaines bactéries ont développé des stratégies pour acquérir les métaux dans leur environnement basées sur la synthèse de ligands complexant les métaux. Les plantes, elles, stockent les métaux et les transportent entre les tissus sous des formes chimiques particulières et un rôle grandissant pour les petits complexes métalliques semble se révéler. La spéciation des métaux gouvernerait donc leur biodisponibilité pour les consommateurs en ce qui concerne les plantes comestibles. Cette thèse a pour but le développement de méthodes analytiques pour l’identification et la quantification des formes chimiques des métaux chez les bactéries et les plantes.Les techniques de séparation chromatographique, comme la chromatographie d’exclusion stérique (SEC) et la chromatographie d’interaction hydrophile (HILIC), furent couplées à la spectrométrie de masse (MS) avec une ionisation préalable par plasma induit (ICP MS) ou par électrospray pour une détection élémentaire et moléculaire respectivement. La méthodologie analytique développée ici, qui est basée sur l’utilisation de l’HILIC avec détection double par ICP MS et électrospray MS, s’est avérée cruciale pour la découverte et la caractérisation de deux nouveaux métallophores, la staphylopine chez Staphylococcus aureus et la pseudopaline chez Pseudomonas aeruginosa. Ces métallophores sont synthétisés et exportés par les bactéries et servent pour l’acquisition des métaux de transition divalents dans les milieux très pauvres en métaux grâce à leur pouvoir complexant.Des techniques dédiées de préparation d’échantillons, incluant le fractionnement des extraits solubles à l’eau, furent mises en place pour l’analyse du fer dans le maïs. Les approches instrumentales développées, notamment après le fractionnement du fer l’échantillon, permirent l’identification par spectrométrie de masse de complexes du fer avec le citrate, le muginéate et le phytate dans les grains de maïs. Il existe aussi une différence significative dans les concentrations de certaines polyamines entre certaines variétés de graines contenant du fer faiblement biodisponible et celles contenant du fer fortement biodisponible. La plus grande abondance de complexe fer-muginéate dans les extraits gastro-intestinaux des variétés à fer fortement biodisponible semblerait indiqué un rôle important pour ce complexe dans la biodisponibilité du fer. Finalement, des ratios molaires plus faibles entre le phytate extrait et le fer qui lui est associé sembleraient aussi être un des facteurs lié à une plus grande biodisponibilité du fer. / Metal (Fe, Zn, Cu, Mn, Ni, Co, Mo…) ions play a vital role in a large number of biological processes. Both their deficiency and excess will lead to severe growth impairment or death. In order to survive and to grow, bacteria developed strategies to acquire metals from the environment based on the synthesis of metal complexing ligands. Plants store metals and transport them between tissues in particular chemical forms and a rising role for small metal complexes seems to be revealed. Therefore their speciation governs the bioavailability of the metals to consumers in the case of edible plants. This thesis aims at the development of analytical methods for the identification and quantification of metal chemical forms in bacteria and in plants.Chromatographic separation techniques, such as size exclusion chromatography (SEC) and hydrophilic interaction chromatography (HILIC) were coupled to mass spectrometry (MS) using ionization in an inductively coupled plasma (ICP MS) or electrospray for elemental and molecular detection, respectively. The developed analytical methodology based on HILIC with dual ICP MS and electrospray MS detection turned out to be crucial for the discovery and characterization of two novels metallophores, staphylopine in Staphylococcus aureus and pseudopaline in Pseudomonas aeruginosa. These metallophores are synthesized and exported by the bacteria and serve for the uptake of divalent transition metal in metal scarce conditions by means of chelation. Dedicated samples preparation techniques, including fractionation of water soluble extracts, were developed for iron analyses in maize. The developed instrumental approaches following the iron fractionation methods allowed the identification by mass spectrometry of citrate, mugineate and phytate complexes with iron in maize kernels. There was also a significant difference in some polyamine concentrations observed between some kernels with low and high bioavailable iron. The higher abundance of the iron-mugineate complex in the gastrointestinal extract in high bioavailable maize variety possibly indicates that iron-mugineate would have an important role in iron biodisponibility. Finally, lower molar ratios between extracted phytate and iron associated to it would seem to be also a key aspect for higher iron bioavailability.

L’objectif de cette thèse est le diagnostic de l’état de santé de la lagune de Bizerte par une approche multi-marqueurs (chimique, biochimique et morphométrique) et multi-compartiments (sédiment et biote). Pour atteindre cet objectif, les modèles biologiques choisis sont la moule Mytilus galloprovincialis et le poisson gobie Zosterisessor ophiocephalus. Ces deux espèces sont largement répandues dans la lagune de Bizerte et la mer Méditerranée. Dans une première partie et afin d’estimer les niveaux de contamination de la lagune de Bizerte par les polluants organiques persistants (POPs), des analyses chimiques, granulométriques et minéralogiques (COT) de sédiments superficiels ont été réalisées. Par la suite la toxicité potentielle des sédiments a été évaluée par une batterie de bioessais. Dans une troisième partie la biodisponibilité et l’impact écotoxicologique des POPs étudiés ont été évalués par l’accumulation de ces contaminants au niveau des deux organismes indicateurs choisis et l’étude des réponses biologiques associées à travers quelques biomarqueurs tels que la catalase (CAT), l’acide thiobarbiturique (TBARS); l’Ethoxyrésorufine O-dééthylase (EROD); la glutathion-S-transférase (GST) et l'acétylcholinestérase (AChE). Les principaux résultats des analyses chimiques révèlent une contamination générale des sédiments et organismes étudiés par les POPs. Les niveaux de contamination sont fonction de l’espèce et de la station étudiée. La comparaison de nos valeurs avec les données de la littérature a montré que les niveaux de contamination de la lagune sont similaires ou légèrement inférieurs à ceux enregistrés dans des écosystèmes équivalents dans d’autres pays du monde. L’estimation de la toxicité des sédiments au moyen des valeurs guides sédimentaires (ERL, ERM, TEL et PEL) et trois tests biologiques (Microtox®, SOS-Chromotest® et test MELA) ont montré que les sédiments des stations du canal de Bizerte S1 et S3 représentent un danger accru pour les organismes aquatiques. Nos résultats ont montré que les biomarqueurs mesurés chez les deux espèces choisies sont des paramètres sensibles et inductibles permettant de qualifier l’état de santé des organismes et la qualité globale du milieu étudié. Les marqueurs morphométriques contrairement aux marqueurs biochimiques n’ont pas permis de discriminer les différents sites étudiés. Contrairement aux poissons, il a été démontré chez les moules que les facteurs abiotiques ont une influence sur les concentrations en POPs et les réponses des biomarqueurs.Au vu de l’ensemble de ces résultats, il apparaît que cette approche intégrative associant des mesures chimiques et écotoxicologiques représente un bon moyen pour évaluer la qualité de l’environnement notamment dans le cadre de programmes de biosurveillance. / The objective of this thesis was the diagnosis of the health status of the Bizerte lagoon using a multi-marker (chemical, biochemical and morphometric) and multi-compartment approach (sediment and biota). To achieve this objective, the selected biological models were the mussel Mytilus galloprovincialis and the goby fish Zosterisessor ophiocephalus. Both species are widespread in the Bizerte lagoon and the Mediterranean Sea. In a first part and in order to estimate the levels of contamination of the Bizerte lagoon, persistent organic pollutant (POPs), granulometric and mineralogical (TOC) analyses of surficial sediments were carried out. Afterwards, the potential toxicity of sediments was assessed by a battery of bioassays. In a the third part, bioavailability and ecotoxicological impact of POPs studied were assessed by bioaccumulation measurement in these two indicators species, and the study of biological responses associated through a battery of biomarkers such as catalase (CAT), thiobarbituric acid (TBARS); Ethoxyresorufin O-deethylase (EROD); glutathione-S-transferase (GST) and acetylcholinesterase (AChE). The main results of the chemical analyses show a general contamination of sediments and organisms studied by POPs. Contamination levels are dependent on the studied species and stations. Comparing our values with literature data, showed that the levels of contamination of the lagoon are similar or slightly lower than equivalent ecosystems in other parts of the world. Besides, the estimation of sediment toxicity, using sediment guideline values (ERL, ERM, TEL et PEL), as well as bioassays (Microtox®, SOS-Chromotest® and MELA test) showed that stations of canal of Bizerte S1 and S3 were associated with an increased hazard to aquatic organisms. Our results showed that biomarkers measured in both selected species are sensitive and inducible parameters, which allowed to characterize the health status of organisms and global quality of the studied environment. Biochemical but not morphometric markers allowed to discriminate the different studied sites according to chemical risk. Unlike fish, it has been demonstrated in mussels that abiotic factors influence the concentrations of POPs and biomarker responses.Obtained data suggest that integrative approach, combining chemical and ecotoxicological measurements, may represent a good way to asses the quality of the environment, particularly, in the context of biomonitoring programs.

L?utilisation de produits phytosanitaires est à l?origine d?un problème majeur à l?interface de l?agriculture et de la préservation des ressources en eau. Dans ce contexte, les effets de différents métaux (Cu, Zn), métalloïdes (As) et pesticides (Azimsulfuron, Oxadiazon, Prétilachlore, Fipronil et Alphacyperméthrine) ont été étudiés en terme de biodisponibilité voire de toxicité sur des algues d?eaux douces (Pseudokirchneriella subcapitata et Chlorella sp.) sensibles aux pollutions diffuses d?origine agricole, en prenant en compte l?influence des ligands naturels et l?impact d?une multipollution. L?étude de la relation potentielle entre spéciation, biodisponibilité et toxicité a été menée, sur trois sites d?étude associés à une pollution d'origine agricole. Des échantillons d'eaux, collectés dans des canaux de drainage et des rizières (pollution organique), de drainage prélevés sur des parcelles soumises ou non à des épandages de lisiers de porcs (Cu, Zn) et de ruissellement issus de parcelles viticoles (multipollution) ont été caractérisés et analysés. Les résultats de toxicité ont été confrontés avec ceux mesurés sur des solutions standards en conditions contrôlées et les résultats analytiques ; dosage de résidus de pesticides et des métaux et métalloïdes traces. L?analyse d?échantillons non toxiques menée conjointement, après additions de Cu, par biotests et DPASV a permis d?approfondir les relations entre la toxicité et les espèces électrochimiquement labiles détectées. Elle a souligné la présence de complexes labiles du cuivre (CuL), responsables de la toxicité. Les études de laboratoire et de terrain illustrent de la complexité de l'évaluation de l'exposition dans des contextes de multipollution, chaque molécule nécessitant une évaluation spécifique de son comportement et de ses effets dans un milieu donné. Par ailleurs, les divers produits phytosanitaires présents sont susceptibles d'interagir entre-eux (toxicité de mélanges complexes) et avec les ligands naturels (complexation).