Thèse ou mémoire avec insertion d'articles / Les diatomées sont des microorganismes photosynthétiques eucaryotes unicellulaires retrouvées dans tous les environnements aquatiques, particulièrement dominantes dans les régions polaires, assurant ca. 40% de la production primaire marine et ca. 20 % de la production primaire globale. Les microalgues polaires sont exposées à des changements saisonniers drastiques dans la disponibilité de la lumière, allant de journées sans nuit été à la nuit polaire en hiver et avec des changements rapides de la durée d'éclairement au printemps et à l'automne. A la grande amplitude saisonnière de la durée d'éclairement s'ajoute une forte variabilité à court terme de l'intensité lumineuse causée par les interactions entre la lumière, le couvert de glace de mer et les conditions d'enneigement. Sous ce climat de lumière exigeant, de grandes efflorescences printanières de diatomées se produisent à l'interface glace-océan et sous la banquise. Chez les diatomées, bien que la phénologie de la photoacclimatation dans un contexte de changement de l'intensité lumineuse a été largement étudiée, l'impact de la photopériode et du spectre lumineux sur la photophysiologie a été très peu abordé. Cette absence de travaux sur la réponse aux variations de la photopériode et du spectre lumineux est encore plus étonnante chez les diatomées polaires compte-tenu de l'environnement lumineux extrême aux hautes latitudes. L'élucidation de cette réponse est sans doute une des clés pour mieux comprendre leur succès écologique dans les régions polaires et pourrait permettre de mieux prédire les conséquences de la mutation du climat arctique sur sa production primaire marine. Cette thèse de doctorat porte sur l'étude des processus de photorégulation chez la diatomée polaire Fragilariopsis cylindrus en fonction du régime lumineux : photopériode et spectre lumineux. Plus spécifiquement, ce travail s'intéresse à la photoacclimatation, la synthèse de pigments caroténoïdes et à la rythmicité circadienne de l'activité photosynthétique. Cette étude se repose sur une approche exclusivement expérimentale où les conditions de cultures (intensité lumineuse, spectre lumineux, durée d'éclairement, température, biomasse algale) ont été sélectionnées pour être à la fois représentatives des conditions environnementales rencontrées par F. cylindrus au cours de sa période de croissance en Arctique, et permettre sa croissance optimale. Nos travaux ont permis de mettre en avant la plasticité de F. cylindrus à se développer efficacement sous une large gamme de photopériodes et à s'adapter rapidement à un changement soudain de l'environnement lumineux en ajustant finement l'équilibre entre la photochimie et la photoprotection pour tirer le meilleur parti de la lumière disponible, malgré la faible intensité et température. Nos travaux confirment aussi le rôle crucial que joue la photoprotection dans l'acclimatation à court et long termes, permettant aux diatomées de maintenir leur capacité de collecte de lumière et l'intégrité de leur photosystèmes II dans des conditions d'illumination changeantes. Cette capacité est encore plus cruciale lorsque les taux métaboliques sont ralentis par les basses températures. Nous avons également mis en évidence l'existence d'une régulation rythmique photopériodique de la photosynthèse, de la photoprotection et de la synthèse de caroténoïdes chez F. cylindrus. Une étude plus en profondeur de cette rythmicité a permis de révéler l'existence d'une régulation circadienne de la photochimie et de la photoprotection reposant sur l'alternance lumière-obscurité et probablement sur le cycle de division cellulaire, ainsi que la présence d'une rythmicité circadien robuste et endogène de l'allocation de l'énergie au sein des centres réactionnels des photosystèmes II. Nos investigations ont aussi permis d'exposer l'importance du spectre lumineux sur la réponse photoadaptative et la croissance de F. cylindrus, notamment le rôle central, mais non-exclusif (la lumière rouge a aussi son importance), de la lumière bleue dans la régulation des mécanismes de photoprotection et dans l'entrainement de la rythmicité circadienne. Finalement l'exploration des capacités de production de caroténoïdes par F. cylindrus confirment le potentiel des souches de diatomées polaires pour la production de pigments à valeur ajoutée (Fucoxanthine, Diadinoxanthine et Diatoxanthine) dans des conditions de basse température et intensité lumineuse. Ces travaux soutiennent la possibilité d'utiliser les diatomées polaires comme une bioressource efficace, adaptée au froid et à la faible lumière, particulièrement utilisable dans les pays nordiques pour la production de biomasse à valeur ajoutée, et le développement d'une nouvelle économie nordique basée sur les ressources marines microalgales. / Diatoms are unicellular eukaryotic photosynthetic microorganisms found in all aquatic environments, particularly dominant in the polar areas, that support ca. 40% of marine primary production and ca. 20% of the global primary production. Polar microalgae experiment dramatic seasonal changes in light availability, ranging from endless days in summer to the polar night in winter, with rapid changes in day length in spring and fall. In addition to the large seasonal amplitude of day length, there is a strong short-term variability in light intensity caused by interactions between light, sea ice cover and snow conditions. Under this light-demanding climate, large spring diatom blooms occur at the sea ice-ocean interface and beneath the pack ice, accounting for a significant proportion of the annual marine primary production in the Arctic Ocean and essential to Arctic marine ecosystem food-webs. In diatoms, although the phenology of photoacclimation in the context of changing light intensity has been widely studied, the impact of photoperiod and light spectrum on the photophysiology is not well documented. This lack of work on the response to variations in photoperiod and light spectrum is even more surprising in polar diatoms given the extreme light environment at high latitudes. Answering this aspect of polar diatom photophysiology is arguably one of the keys to the better understanding of their ecological success in the polar regions and would help to better predict the consequences of the change in the Arctic climate on its marine primary production. This doctoral thesis, studies the photoregulation processes in the polar diatom Fragilariopsis cylindrus according to the light regime: photoperiod and light spectrum. More specifically, it focused on the photoacclimation, the carotenoid pigments synthesis and the circadian rhythmicity of photosynthetic activity. This study relies on an exclusively experimental approach, where the culture conditions (light intensity, light spectrum, day length, temperature, algal biomass) were selected to be both representative of the environmental conditions encountered by F. cylindrus during its growth period in the Arctic and to allow its optimal growth. Our work highlight the plasticity of F. cylindrus to develop efficiently under a wide range of photoperiods and to adapt quickly to a sudden change in the light environment by finely adjusting the balance between photochemistry and photoprotection to make the most of available light, despite low light intensity and temperature. Our work also confirms the crucial role of the photoprotection mechanisms in the short- and long-term acclimation, enabling diatoms to maintain their light-harvesting capacity and the integrity of their photosystems II under changing light conditions, a capacity even more crucial when metabolic rates are slowed by low temperatures. Furthermore, we have demonstrated the existence of a photoperiodic rhythmic regulation of photosynthesis, photoprotection and carotenoid synthesis in F. cylindrus. A more in-depth study of this rhythmicity revealed the existence of a circadian regulation of photochemistry and photoprotection based on the light-dark alternation and probably on the cell division cycle. We have also reported the existence of a robust and endogenous circadian rhythmicity, in the allocation of energy in the reaction centers of photosystems II. Our investigations have also revealed the importance of the light spectrum on the photoacclimative response and the growth of F. cylindrus. Especially, the key role, but not exclusive (red light is also important), of blue light in the regulation of photoprotection mechanisms and the entraining of the circadian rhythmicity. Finally, the exploration of carotenoid production capacities by F. cylindrus confirms the potential of polar diatom strains for the production of added-value pigments (Fucoxanthin, Diadinoxanthine Diatoxanthine) under low temperature and light intensity conditions. These results support the possibility of using polar diatoms as an efficient bioresource, adapted to cold and low light, particularly usable in Nordic countries for the production of added-value biomass, and for the development of a new economy based on microalgal marine resource.

Dans le cadre de cette thèse, je me suis intéressée aux traits colorés chez les rapaces. Plus particulièrement, j'ai tenté de comprendre les fonctions potentielles associées à deux types de traits colorés chez les rapaces, les traits à base de caroténoïdes (et qui reflètent dans les ultraviolets), et les traits à base de mélanine, à travers l'étude du polymorphisme de plumage. Pour ce faire, j'ai choisi d'étudier deux espèces proches de busards, le Busard des roseaux Circus aeruginosus et le Busard cendré Circus pygargus et j'ai employé des méthodes à la fois empirique et expérimentale. Dans un premier temps, j'ai tenté de comprendre l'origine et le maintien du polymorphisme de plumage existant au sein d'une population de Busard des roseaux, en tentant d'une part de décrire précisément les variations de coloration au sein de ce polymorphisme, et en m'intéressant d'autre part à l'existence d'éventuels avantages adaptatifs selon les différents morphes exprimés chez les individus, et en particulier les mâles, en terme d'accès aux ressources alimentaires, de dominance sociale et d'accès aux partenaires de reproduction. Très brièvement, le polymorphisme de plumage existant au sein de cette population semble être du à une très forte densité, qui aurait engendrée l'apparition de deux stratégies comportementales alternatives au sein du sexe mâle, la première étant la plus répandue dans les populations à faible densité et concernant des mâles exprimant un morphe 'gris', à tendance solitaire et territoriale, et la seconde concernant l'apparition d'un morphe 'sombre', de type femelle, pour lequel les mâles seraient beaucoup plus sociaux, et bénéficierait de l'imitation du plumage des femelles à travers la réduction des conflits avec les mâles 'gris'. Par ailleurs, j'ai également étudié les fonctions potentielles de ce polymorphisme au cours d'un type particulier de relations sociales existant chez les busards, la défense de groupe ou « mobbing ». Il apparaît des 'rôles' au sein d'une séquence de défense de groupe classique définis entre autre par les morphes exprimés par les individus. Dans un deuxième temps, j'ai analysé les mécanismes de développement, et j'ai testé une fonction potentielle associée à l'expression des traits à base de caroténoïdes chez les poussins de busards. Plus particulièrement, j'ai démontré que les jeunes busards expriment des traits à base de caroténoïdes dès leur plus jeune âge, mais qu'ils sont limités, en condition naturelle, pour l'accès aux caroténoïdes, et ce, essentiellement à travers l'abondance de leur espèce-proie principale, le campagnol. Par ailleurs, il semble apparaître que les traits colorés des jeunes busards seraient impliqués dans la communication parents-enfants, et plus particulièrement, que la modification de leur coloration, au niveau des ultraviolets ou du 'jaune' (i.e. caroténoïdes), entraîne des conséquences en terme de nourrissage, de la part de leurs parents. Il reste cependant encore à analyser plus en détail la fonction associé aux traits colorés chez les jeunes busards, comme par exemple au niveau de la communication entre jeunes d'une même nichée.

L'adhésion aux recommandations nutritionnelles est un élément important d'un mode de vie sain aidant à la prévention de maladies chroniques. Cependant, les professionnels de la santé considèrent que l'évaluation des habitudes alimentaires constitue un défi compte tenu des biais potentiels des questionnaires alimentaires qui sont souvent fondés sur des données auto-déclarées. Les concentrations circulantes de caroténoïdes sont souvent utilisées dans la validation des outils d'évaluation diététique notamment parce qu’elles sont considérées comme des biomarqueurs fiables de la consommation de caroténoïdes alimentaires ainsi que de celle de légumes et fruits (L&F). Cependant, nous avons préalablement rapporté une différence sexuelle dans les concentrations plasmatiques de caroténoïdes, les femmes affichant des concentrations plus élevées par rapport aux hommes. Le but de mon travail de maîtrise était d'identifier les déterminants des concentrations plasmatiques de caroténoïdes. Nous avons donc compilé des données de participants d’une série d'interventions nutritionnelles entièrement contrôlées et effectuées par notre groupe au cours des dernières années. Ces données nous ont permis d’évaluer les déterminants physiques et métaboliques qui, au-delà des apports en L&F, prédisaient les concentrations de caroténoïdes circulants chez l’homme et la femme. Nos résultats suggèrent que le poids corporel et les concentrations circulantes de cholestérol des lipoprotéines de densité élevée (high-density lipoproteins, HDL) contribuent à la différence des concentrations plasmatiques de caroténoïdes observée entre les hommes et les femmes. Nos travaux suggèrent que l’adiposité de même que le profil lipidique devraient être pris en compte lorsque les concentrations plasmatiques de caroténoïdes sont utilisées comme biomarqueurs de la consommation de caroténoïdes (ou des aliments qui en contiennent) chez les hommes et les femmes. / Adherence to nutritional recommendations is an important part of leading a healthy lifestyle and preventing chronic diseases. However, health professionals consider the evaluation of eating habits to be a challenge given the potential biases of dietary questionnaires which are frequently based on self-reported data. Circulating carotenoid concentrations, which are considered reliable biomarkers of dietary carotenoid intake as well as of fruits and vegetables consumption, are often used in the validation of dietary assessment tools. However, our group demonstrated the presence of a sex difference in circulating carotenoids as women have been reported to display higher concentrations compared to men. Therefore, the aim of our study was to identify determinants of plasma carotenoid concentrations. We compiled data from men and women enrolled in a series of fully-controlled dietary interventions we conducted in recent years. This data allowed us to evaluate the physical and metabolic determinants, beyond fruit and vegetable intake, which predicted circulating carotenoid concentrations in men and women. and determined the contribution of various physical and metabolic determinants to circulating carotenoids in men and women. We found that body weight and circulating high-density lipoprotein cholesterol concentrations contribute to the difference in circulating carotenoid concentrations noted between men and women. Our results suggest that variations in physical characteristics and the plasma lipid profile should be taken into account when using plasma carotenoids as biomarkers of food intake in men and women.

Les carotenoides et polyphenols de la peau et la chair du cantaloupe ont été identifiés par CLHP et CLUP, respectivement. Des conditions optimales d'extraction éthanolique ont été déterminées pour maximiser d'extraction des caroténoïdes totaux (TC). Une durée d'extraction de 2 heures à une température de 50 °C s'est avérée optimale pour la chair alors celle pour la peau était 2 heures à 30 °C. Les valeurs de TC de la peau et de la chair, mesurées par CLHP, ont été 0,33 mg/g et 0,22 mg/g de poudre sèche, respectivement. Le caroténoïde prédominant dans la chair était le p-carotène, tandis que le caroténoïde majeur de la peau était la lutéine. Différents types de flavonoïdes, acides hydroxybenzoïque et hydroxylcinnamic ont été identifiés. La valeur de polyphenols totaux de la peau a été plus élevée que dans la chair. Les paramètres optimaux de laboratoire pour l'extraction éthanolique de caroténoïdes ont été utilisés dans l'échelle pilote pour valider les résultats de laboratoire et produire un produit riche en caroténoïdes.

Le fruit de gac (Momordica cochinchinensis Spreng.) est un fruit traditionnel au Vietnam, lequel est extrêmement bénéfique pour la santé. L’arille de gac est une excellente source de caroténoïdes naturels, particulièrement le lycopène et le β-carotène. Ces composés antioxydants sont capables de neutraliser les radicaux libres et offrent des applications multiples, allant des effets généraux sur la santé à la prévention de certaines maladies chroniques. Ce travail a contribué au développement d’un procédé visant à la valorisation d’extraits du fruit de gac au Vietnam. Ce travail contient quatre parties principales: effet du semi-séchage sur les propriétés d’antioxydantes du fruit de gac; extraction de l’huile du fruit de gac assistée par enzymes; concentration des caroténoïdes de l’huile de gac par la filtration tangentielle; purification et cristallisation des caroténoïdes.<p>Dans la première partie, une étude du semi-séchage de l´arille de gac à différentes températures (40°C, 50°C, 60°C, 70°C et 80°C) et à trois modes de séchage (séchage à l’air, séchage sous vide et lyophilisation) a été effectuée pour déterminer l’effet de la mode, de la température et de l’humidité finale de séchage sur la couleur, la teneur en caroténoïdes totaux (TCC) et l’activité d’antioxydante totale (TAA) de l’arille de gac. Les résultats montrent que la lyophilisation permet une meilleure conservation permettant une valorisation ultérieure de la couleur, la TCC et la TAA de l’arille de gac. Le séchage sous vide donne les meilleurs résultats que le séchage à l’air. Une température entre 50°C et 60°C est optimale pour conserver la couleur, la TCC et la TAA de l’arille. Ces propriétés sont mieux conservées à l’issue d’un séchage permettant une humidité finale du produit de 15 à 18% (base sèche (db)) (semi-séchage) par rapport à 6% db. Le produit semi-séché peut être conservé pendant quelques mois. <p>Dans la deuxième partie, une étude d’optimisation d’extraction de l’huile de l’arille de gac assisté par des enzymes a été menée en utilisant la méthodologie de la surface de réponse. Un plan expérimental du type «design composite central» avec quatre variables indépendantes - la concentration en enzymes, le temps, la température et la vitesse d'agitation - a été réalisé. Les résultats montrent que ces quatre variables ont un effet significatif sur le rendement d’extraction de l’huile. Il n'y a pas d'interaction significative entre ces variables. Dans les conditions optimales obtenues (14,6% d’enzyme, 127 minutes, 58°C et 162 rpm), le rendement maximal de l’huile et la TCC obtenus sont de 79,5% et 5,3 mg/g de matière sèche, respectivement. Il existe une forte corrélation entre le rendement de l’huile obtenue et la TCC. Les propriétés physico-chimiques de l'huile extraite ont été déterminées. Enfin, les résultats du test Schaal montrent que le temps de conservation de l'huile extraite est comparable à d’autres huiles alimentaires, présentant le même type de profil en acides gras.<p>Dans la troisième partie, les caroténoïdes de l'huile ont étés concentrés à l'aide d'une filtration tangentielle, en utilisant une membrane céramique, selon deux modes de fonctionnement (recyclage total et batch). Dans les expériences en mode recyclage total, l'effet de la taille des pores de la membrane, la température et la pression transmembranaire sur le flux de perméat et le coefficient de rétention a été exploité. Les résultats montrent que ces facteurs ont un effet sur flux de perméat et le coefficient de rétention de la TCC, des phospholipides et des acides gras libres. La résistance intrinsèque de la membrane, la résistance de polarisation et la résistance liée au colmatage ont été estimées. Les conditions optimales déterminées sont 5 nm, 2 bars et 40°C, pour la taille des pores, la pression transmembranaire et la température, respectivement. En mode batch, le rétentat a été caractérisé en mesurant l'acidité, les phospholipides, la TCC, la TAA, des solides solubles totaux, la teneur en matières solides, la couleur et la viscosité de la solution. La TCC dans le rétentat est de 65,28 mg/ml (8,65 fois supérieure à celle dans l'huile d'alimentation). Les analyses de la TAA montrent que la contribution antioxydante principale de l'huile gac est lipophile. Après la filtration, la TAA lipophile du rétentat est 6,8 fois supérieur à celle de l’huile d’alimentation. L’analyse de la résistance indique que la résistance intrinsèque de la membrane représente 24% de la résistance totale. La majeure partie de la résistance est la résistance de polarisation (55%) tandis que la résistance de colmatage contribue pour 30%. <p>Dans la quatrième partie, les caroténoïdes provenant de l’huile du fruit de gac ont étés purifiés et cristallisés par une saponification combinée à l'utilisation de propylène glycol (un solvant moins toxique que les solvants organiques généralement utilisés). Ce processus est compatible à une consommation humaine, aux applications cosmétiques et plus respectueux de l'environnement que les procédés existants. Les résultats indiquent que l'utilisation de Tween 80 (0,05 ml/g d’huile) comme émulsifiant peut aider à augmenter la récupération des cristaux de caroténoïdes. La combinaison de 0,4 ml/g d'hydroxyde de potassium et 0,8 ml/g de propylène glycol donne un meilleur rendement de caroténoïdes. Une étude d’optimisation du processus de purification a été réalisée en utilisant la méthodologie de surface de réponse. Un plan expérimental du type «design composite central» avec trois variables indépendantes- la vitesse d'agitation, la température et le temps de réaction - a été effectué. Les résultats montrent que ces trois variables ont un effet significatif sur la récupération des caroténoïdes par cristallisation. Les interactions entre la vitesse d'agitation et la température ainsi qu’entre la température et le temps de réaction sont significatives. Dans les conditions optimales (1094 rpm; 46°C et 228 min), le rendement de caroténoïdes estimé est de 93,5%. Les cristaux de caroténoïdes contiennent 57,34% de lycopène et 36,67% de β-carotène. Ces résultats montrent que environ 85% et 78% du lycopène et du β-carotène, respectivement, ont étés récupérés.<p>Dans l’ensemble, cette thèse a contribué à la valorisation du fruit de gac au Vietnam, par une procédure de fabrication qui est économique et utilisant moins de produits chimiques. La recherche a permis de trouver les conditions optimales pour chaque étape de fabrication. Un nouvel axe de recherche pour valoriser le fruit de gac a été ouvert; il porte sur l’étude de l’application tant de l’huile de gac concentrée et riche en caroténoïdes naturels que des cristaux de caroténoïdes dans l’industrie alimentaire, pharmaceutique ou cosmétique.<p> / Doctorat en Sciences de l'ingénieur / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Les caroténoïdes jouent un rôle essentiel dans les premiers événements photosynthétiques. Ils absorbent la lumière et transfèrent l'énergie résultante en excitation aux molécules voisines, assurant le respect de la succession des étapes photosynthétiques. En plus de l'absorption de la lumière, les caroténoïdes protègent l'appareil photosynthétique du stress photo-oxydatif survenant en condition de lumière intense, évitant les éventuels dommages. Les propriétés électroniques des caroténoïdes sont à la base de leurs mécanismes d'action et dans ce travail de recherche une combinaison de techniques biochimiques et spectroscopiques est utilisée pour examiner plus loin ces mécanismes avec un accent mis sur le rôle photoprotecteur joué par des caroténoïdes. Les d'échantillons analysés représentent différent niveaux d'organisation des protéines collectrices de lumière contenants ces pigments. Dans cette thèse quatre études principaux ont étés réalisés pour comprendre comment: les propriétés d'absorption des caroténoïdes lutéine et -carotène près les plantes peuvent être réglées in vivo par le site de liaison à leur protéines, le majeur complexe de capture de la lumière (LHCII) et le photosystème II (PSII) respectivement; l'altération des gènes de la voie biosynthétique des caroténoïdes peut indirectement provoquer une altération du transport d'électrons dans l'organisme photosynthétique; des molécules artificielles sont capable d'imiter le mécanisme photoprotecteur de transfert d'énergie entre les états de triplet des chromophores en mimant les protéines de l'apparat photosynthétique; la flexibilité structurelle de l'LHCII peut être explorée en modifiant son environnement. / Carotenoids play an essential role in the first steps of photosynthesis. They absorb light and they transfer the resulting excitation energy to the neighboring molecules, guaranteeing the correct order of the photosynthetic events. Additionally, carotenoids are able to protect the photosynthetic apparatus from the oxidative stress occurring in high light condition. Biological functions of carotenoids involving interaction with light, such as photosynthesis, are determined by the electronic properties of the conjugated polyene chain that is characteristic of carotenoid molecules. Understanding how these properties are tuned, is essential for understanding the mechanisms underlying carotenoid functions. Here we show that, by using a combination of different spectroscopic and biochemical approaches, these characteristics can be assessed in different kind of samples having the carotenoid molecules as common denominator. In this thesis four major studied have been performed in order to study how: the absorption properties of the two -carotenes molecules in PSII-RC and those of the two luteins in LHCII are tuned in vivo by their protein binding site, the alteration of the genes involved in the biosynthetic pathway of carotenoids has a pleiotropic effect on the photosynthetic organisms, artificial constructs are able to reproduce the photoprotective mechanism of triplet-triplet energy transfer between chromophores by mimicking the naturally occurring photosynthetic proteins, the structural flexibility of the major light harvesting complex can be probed by modifying its surrounding environment.

L'oxydase terminale plastidiale (PTOX) est une plastoquinol oxidase. Le mutant ghost de tomate, déficient en PTOX, présente un phénotype de feuilles panachées et accumule du phytoène (dans ses secteurs blancs) et montre un déficit en caroténoïdes dans les fruits mûrs. Pour élucider les différents rôles de PTOX, qui ont en commun la modulation de l'état redox de plastoquinones, nous avons utilisé différentes conditions expérimentales. Nous avons montré que l'importance du rôle de PTOX dans la désaturation des caroténoïdes, en tant que cofacteur redox, se limite à certaines étapes développementales comme la différentiation des chloroplastes et des chromoplastes. En effet, en faible lumière, ghost peut produire des feuilles adultes et des fruits verts, qui contiennent la même quantité des caroténoïdes que celle de la tomate nondéficiente en PTOX, et qui n'accumulent pas de phytoène. D'autre part, nous avons constaté que des plantes de tomates transgéniques surexprimant PTOX ne surproduisent pas les carotenoides. Tandis que la surexpression de PTOX a un effet minimal sur la photosynthèse, les feuilles et les fruits verts de ghost sont moins capables d'éviter des dommages oxydatifs et sont plus sensibles à la photoinhibition et aux dommages de PSII. Cette sensibilité vient d'un niveau élevé de surréduction non-photochimique des plastoquinones à l'obscurité et d'un état réduit plus important de la chaîne de transfert d'électrons photosynthétiques à la lumière. Ainsi, PTOX joue un rôle indispensable et direct dans la photosynthèse, notamment sur l'état redox du pool des plastoquinones entre PSII et PSI. Nous proposons que PTOX a un rôle régulateur dans la distribution des électrons photosynthétiques entre flux linéaire et circulaire, plutôt qu'un rôle de puits d'électrons, et que sa présence est importante dans la transition de l'obscurité à la lumière ainsi que de la faible lumière à la forte lumière.

L’objectif de cette thèse était d’acquérir des connaissances nouvelles sur les caractéristiques des poivres sauvages malgaches (Tsiperifery) et réunionnais (Piper borbonense) et d’étudier l’impact des procédés de transformation sur leur qualité, évaluée à travers le piquant, l’arôme et la couleur. L’enjeu étant, grâce aux résultats obtenus, de pouvoir proposer un ou plusieurs procédés de transformation revisités permettant de valoriser la qualité de ces poivres. Ce travail de thèse a consisté dans un premier temps à étudier les procédés traditionnels de transformation du poivre sauvage mis en œuvre à Madagascar. Deux procédés de transformation distincts ont été identifiés: une « voie sèche » consistant en un simple séchage et une « voie humide » incluant blanchiment et étuvage avant séchage. Ensuite, des expérimentations ont été menées en conditions maîtrisées à la Réunion sur du poivre Piper borbonense. Ainsi, la morphologie, l’anatomie et la composition biochimique du poivre sauvage réunionnais ont été caractérisées. Enfin, dans la mesure où c’est la couleur, rouge, du poivre sauvage, qui est la plus affectée, les mécanismes impliqués dans l’altération de la couleur ont été analysés. Le Piper borbonense de la Réunion se distingue du Piper nigrum par sa très faible teneur en pipérine (0,2 % bs), sa forte teneur en huile essentielle (9,8 % bs), la présence d’un pédicelle solidaire du grain ainsi que par sa forme ovoïde. Il se différentie aussi des poivres sauvages malgaches, notamment par sa teneur en pipérine deux fois plus faible. Les composés d’arômes principaux mesurés sont le limonène, l’α-phellandrène et l’asaricin qui représentent à eux trois 50 % du total de l’huile essentielle. C’est à pleine maturité, lorsque le Piper borbonense est de couleur rouge vif, qu’il est préférable de le récolter pour maximiser le rendement massique. Le blanchiment, l’étuvage et le séchage ont peu d’impact sur le piquant et l’arôme mais dégradent significativement la couleur du poivre. Les oxydations chimiques des polyphénols qui semblent prépondérantes dans le brunissement du poivre s’avèrent délicates à contrôler. Le blanchiment présente de nombreux avantages : il nettoie et décontamine le poivre, augmente la vitesse du séchage et limite le brunissement enzymatique. L’étuvage est à bannir car il dégrade la couleur et augmente les risques microbiens. Le séchage par entrainement bien qu’il impacte négativement la couleur reste indispensable pour stabiliser le poivre. Plutôt qu’un procédé universel, une « voie sèche » (séchage direct) et une « voie humide » (intégrant blanchiment et séchage) sont proposées. Le choix d’en appliquer l’une ou l’autre est à raisonner par rapport à la qualité de la matière première d’une part et en fonction du contexte, c’est-à-dire selon des critères économiques, environnementaux voire même sociaux d’autre part. / The objective of this thesis work was to acquire new knowledge on the characteristics of Malagasy (Tsiperifey) and Réunion (Piper borbonense) wild peppers. The impact of transformation processes on their quality was evaluated by measuring pungency, aroma and color. The challenge was to propose, according to the data obtained, one or more revisited transformation processes to valorize the quality of the peppers. This PhD work initially consisted of studying the traditional transformation processes of the wild peppers implemented in Madagascar. Two distinct transformation processes have been identified: a "dry process" consisting of simple drying step and a "wet process" including blanching and steaming steps before drying. Then, experiments were carried out under controlled conditions in Reunion Island on Piper borbonense. Thus, the morphology, anatomy and biochemical composition of Reunion wild pepper were characterized. Finally, since the red color of wild pepper appear to be the most affected by the process, the mechanisms involved in color alteration were investigated. The Piper borbonense of Réunion Island can be distinguished from Piper nigrum according to its very low content of piperine (0.2% bs), its high content of essential oil (9.8% bs), the presence of a pedicel and only its ovoid shape. Piper borbonense can also be differentiated from Malagasy wild peppers, notably by its lower piperine content. The main volatile compounds found are limonene, α-phellandrene and asaricin, which together account for 50% of the total essential oil composition. Piper borbonense should be harvested at full maturity stage, bright red-colored, as this allows optimum mass yield. Blanching, sweating and drying steps have little impact on pungency and aroma but significantly degrade the color of the pepper. The chemical oxidation of polyphenols, which seems to be preponderant in the browning of the pepper, is difficult to control. Blanching has many advantages: it helps cleaning and decontaminating pepper, reduces drying time and limits enzymatic browning. The sweating step has to be banned because it degrades the color and increases the microbial risk. Drying, although negatively impacting the color, is essential to stabilize the pepper. As opposed to a universal process, a "dry way" (direct drying) and a "wet way" (integrating blanching and drying) are proposed. The choice to apply one or the other could be made according to the quality of the raw material on the one hand and to the context of production (economic, environmental and even social criteria) on the other hand.

Le tissu adipeux est un organe complexe qui centralise de nombreuses fonctions métaboliques. La principale est la régulation de la balance énergétique. Depuis quelques années, il est reconnu pour être le siège d’une activité sécrétoire importante dont les produits sont les adipokines. Au cours du développement de l’obésité, il concentre de nombreux dysfonctionnements cellulaires qui vont avoir des répercutions fonctionnelles importantes, sur lui-même, mais également sur d’autres tissus. Ces dysfonctionnements vont êtres à l’origine de nombreuses complications liées à l’obésité dont l’insulino-résistance, le diabète de type II ou les maladies cardiovasculaires. Dans ce cadre, des études épidémiologiques ont montré que la consommation de fruits et légumes avait un impact bénéfique, attribué en partie à certains micronutriments dont les caroténoïdes, sur ces pathologies et sur certains types de cancer. Parmi ces caroténoïdes, le lycopène et le ß-carotène occupent une place importante. Ils représentent les deux principaux caroténoïdes de notre alimentation et sont stockés physiologiquement au niveau du tissu adipeux. Des études ont suggéré qu’ils étaient spécifiquement et individuellement liés à une diminution des pathologies cardiovasculaires et de ses complications. De plus, compte tenu du lien très fort existant entre tissu adipeux, obésité et les pathologies associées, des études ont suggéré qu’il existait une relation entre ces deux caroténoïdes, le tissu adipeux et ces pathologies. Cependant, à ce jour, il n’existe quasiment pas d’explications sur les liens entre ces trois facteurs. Le but de cette thèse est d’apporter les premières pistes explicatives. Nous avons ainsi évalué les effets du lycopène et du ß-carotène sur certains aspects de la biologie du tissu adipeux et des fonctions adipocytaires. Nous montrons que les deux isomères principaux du lycopène (all-trans et 5-cis), son métabolite et le ß-carotène influencent fortement le transcriptome et le microtranscriptome de l’adipocyte. De plus, le lycopène diminue la réponse inflammatoire en réponse à un régime riche en gras via une diminution de l’activité NF-?B, et que un de ses métabolites, l’acide apo-10’-lycopénoïque transactive RAR in vivo dans le tissu adipeux. Il possède également la même capacité antiinflammatoire. Le ß-carotène quant à lui diminue l’adiposité chez des souris. Ce mécanisme est BCMO1 et PPAR? dépendant. Enfin, L’ensemble de nos résultats apportent de nouvelles perspectives et élargissent les connaissances sur ces deux caroténoïdes. Ils sont capables d’influencer de façon importante de nombreuses fonctions adipocytaires en lien avec l’obésité et ses complications dont les maladies cardiovasculaires selon différents mécanismes. / Adipose tissue is a complex organ who exerts several metabolic functions. It is involved in the regulation of the energy balance and since a decade is well known as an exocrine organ who secrets several proteins collectively called adipokines. It is one of the main organs involved in obesity where it concentrates several cellular dysfunctions which will have important physiological consequences such as development of insulin resistance, type II diabetes and cardiovascular diseases. Epidemiological studies have reported that high consumption of fruits and vegetables is link to a decrease of pathologies such as cardiovascular diseases, type II diabetes and cancer; due to the presence of micronutrients notably carotenoids. Among these carotenoids, lycopene and ß-carotene play an important role. They are the main carotenoids in our diet, and are physiologically store in adipose tissue. Furthermore, others studies point that the high consumption or concentration of these compounds in adipose tissue is associated to a decrease of the risk to develop cardiovascular diseases. However, the link between carotenoids, adipose tissue, obesity-associated pathologies is unclear. The aim of this thesis was to bring some explanatory way to this association. An analyze of the transcriptome and microtranscriptome of adipocytes in response to lycopene (all-trans and 5-cis, the two main isomers and the metabolite) and ß-carotene also reveal that these compounds influence a large amount of genes and miRNAs. These effects can also explain a part of the positives effects attributed to these carotenoids. We found that lycopene decrease the inflammatory state of adipose tissue in response to a high fat diet. This phenomenon is explained by a decrease of the NF-?B activity. We also found that a metabolite of lycopene, the apo-10’-lycopenoic acid is able to transactivate RAR in vivo in different tissues included adipose tissue and possess the same anti inflammatory property than all-trans lycopene. In another article, we show that, a diet rich in ß-carotene in mouse lead to a decrease of adiposity. This effect is BCMO1 and PPAR? dependant. This enzyme, BCMO1, seems to play a key role in adipose tissue. Taking all these results together, we open new ways related to the effect of lycopene and ß- carotene on adipose tissue. These results can explain at least in part the benefic effects observed in several studies.

L’obésité s’accompagne d’un état inflammatoire chronique qui joue un rôle délétère.Cet état associé à l’obésité été impliqué dans le développement de complications métaboliques:insulino-résistance et DT2.Chez les obèses,le TA est un site de production de médiateurs pro et/ou anti-inflammatoires, des adipokines.Les modifications et changements de style de vie et les approches thérapeutiques sont privilégiés pour lutter contre l’obésité.Toutefois,les approches préventives ne doivent pas être négligées,des études épidémiologiques ont mises en évidence une corrélation entre obésité et carence en micronutriments.Par ailleurs,il existe une corrélation inverse entre micronutriments lipophiles et caroténoïdes et la prévalence de l’obésité et du DT2.Le but de cette thèse est de comprendre le lien qui existe entre carence en micronutriments,obésité et complications associés.Une étude clinique transversale a été réalisée chez des obèses non diabétiques.Les résultats nous ont permis de montrer qu’il existe une association positive entre b-carotène et sensibilité à l'insuline chez l'obèse,effet pouvant être lié à une modulation de l'expression de certaines adipokines dont l'adiponectine qui est indépendamment associée à la concentration plasmatique en b-carotène.Une étude préclinique a été menée, dont l'objectif évaluer l'impact de la teneur en vitamines alimentaires sur la prise de poids et l'insulino-sensibilité.Des souris ont été soumises à un régime hypovitaminé.A 10 semaines,ce régime favorise la prise de masse grasse,modifie la sensibilité à l'insuline,en agissant au niveau du métabolisme lipidique hépatique,via une diminution des capacités oxydatives. / Obesity is associated with chronic inflammatory condition that plays a deleterious role.This inflammatory state associated with obesity was involved in the development of metabolic complications : insulin resistance and T2DM.Obese, AT is a site for the production of pro and/or anti-inflammatory adipokines, and plays a major role in the development of chronic inflammation associated with obesity.Modifications and changes in lifestyle and therapeutic approaches are preferred to deal with obesity. However,preventive approaches should not be ignored,several epidemiological studies have shown a correlation between obesity and micronutrient deficiency.In addition,there is an inverse correlation between lipophilic micronutrients and carotenoids and the prevalence of obesity and T2DM.The purpose of this thesis is to understand the possible link between LM and carotenoids deficiency, obesity and associated physiological disorders.A cross-sectional study was performed in non-diabetic obese patients.The results allowed us to conclude the existence of a favorable effect of b-carotene on insulin sensitivity in obese patients.This effect may be related to modulation of inflammation or the expression of some adipokines(such as adiponectin), either directly or through its pro-vitamin A activity.A preclinical study was performed; the objective is to assess the impact of the vitamins on weight gain and insulin sensitivity.Mice were subjected to a hypovitaminic diet.After 10 weeks of regimen, we observed an increased adiposity and an altered insulin sensibility.This diet probably acts on the hepatic lipid metabolism via a decrease in oxidative capacity.