Ce travail se situe dans le cadre des recherches du laboratoire sur un procédé d'extraction et desextraction, qui implique trois phases liquides, deux phases aqueuses et une phase organique. La faisabilité d'un tel procédé passe par le choix de la phase organique et par l'étude des équilibres mis en jeu lors du processus d'extraction.Le principal objectif concerne : la récupération et la concentration de phénol contenu dans une solution aqueuse, en utilisant un pertracteur à disques tournants alternatifs en régime batch, semi-batch et continu. Par un mécanisme du transfert de matière entre les phases, le phénol passe de la phase aqueuse d'alimentation vers la phase organique puis de la phase organique vers la phase aqueuse réceptrice.La faisabilité de la méthode est testée en mode fermé. Nous étudions l'influence de certains paramètres : tels que la concentration du phénol, la variation de pH de la phase d'alimentation, la vitesse de rotation des disques et le volume de la phase organique, sur l'évolution du transfert du phénol entre les phases. Une solution aqueuse à pH 2, ayant une concentration en phénol égale à 50, 100 ou 300 mg.L-1, est mise en contact avec de l'huile de colza, qui est elle-même en contact avec une solution aqueuse à pH 13. Les résultats montrent qu'au bout de six heures de fonctionnement, 70% à 99% du phénol contenu initialement dans la solution aqueuse à pH 2, se trouve dans la phase aqueuse à pH 13.Afin de récupérer et de concentrer le phénol dans la phase réceptrice, nous avons réalisé des expériences dans le pertracteur fonctionnant en mode semi-ouvert et en mode ouvert.En système semi-ouvert, l'influence de trois paramètres est étudiée : la concentration initiale de phénol, la vitesse de rotation des disques et le débit de la phase d'alimentation. En système ouvert, seul l'influence du débit à la phase aqueuse est analysée. Enfin, grâce à la modélisation basée sur la théorie du double film, nous avons estimé l'ordre de grandeur des coefficients de transferts de matière partiels pour différentes vitesses de rotation en système fermé.

CAPES / Os objetivos deste estudo foram avaliar o efeito dos extratos de canola (Brassica napus L.) e mostarda-da-índia (Brassica juncea), in vitro, sobre a severidade de Oídio (Oidium sp.) em discos cotiledonares de pepineiro e a germinação de conídios do fungo e comparar esses extratos com controle químico (enxofre inorgânico e tiofanato metílico + clorotalonil), leite cru de vaca a 10 % e óleo de neem, também in vitro, e no controle do Oídio em pepineiro, em casa de vegetação. Para isso, foram realizados três experimentos, in vitro. No primeiro, testaram-se três métodos de preparo (aquoso, macerado e infusão) dos extratos de canola e mostarda-da-índia na dose de 12% sobre a severidade do Oídio em discos cotiledonares de pepineiro e a germinação de conídios do fungo. Nesse experimento, todos os modos de preparo dos extratos de canola e mostarda-da-índia reduziram mais de 35% a severidade da doença nos discos cotiledonares e a germinação dos conídios do fungo. No segundo experimento, testaram-se as doses de 3 a 12% dos extratos das brássicas, preparados por maceração, sobre as mesmas variáveis do ensaio anterior. A dose de 12% dos extratos das brássicas reduziu a severidade da doença nos discos cotiledonares de pepineiro em mais de 59% e a germinação dos conídios do fungo em mais de 52%. No terceiro experimento, testaram-se os extratos macerados a 12% dessas brássicas, o leite cru de vaca a 10%, o óleo de neem e os fungicidas, também sobre as mesmas variáveis. Nesse ensaio, os tratamentos contento os extratos de brássicas reduziram mais de 80% a severidade do Oídio nos discos cotiledonares de pepineiro, em relação ao tratamento testemunha. Porém, no teste de germinação de conídios do fungo, apenas os tratamentos contendo os fungicidas foram eficientes, reduzindo em 65% a germinação dos conídios do fungo. Posteriormente foram realizados experimentos, em casa de vegetação, para comparar a eficiência desses tratamentos no controle do Oídio em pepineiro, em dois anos de cultivo. Os extratos das brássicas reduziram a severidade e a taxa de progresso da doença nos dois anos de cultivo. O extrato de mostarda-da-índia, em relação aos tratamentos testemunha seca e com água, reduziu a área abaixo da curva de progresso da doença (AACPD) da severidade de Oídio, em média, 68,7 e 57% e o extrato de canola reduziu, em média, 67,1 e 59,4%, nos anos 1 e 2, respectivamente. Quando os extratos de canola e mostarda-da-índia foram comparados aos tratamentos testemunha seca e com água, constatou-se que a redução da severidade final da doença foi superior a 70 e 65%, nos anos 1 e 2, respectivamente. Os extratos de canola e mostarda-da-índia apresentaram maior controle da doença, comparado ao obtido no tratamento contendo leite cru de vaca a 10%, e próximo ao controle do tratamento com óleo de neem. Os fungicidas apresentaram os melhores controles da severidade e da taxa de progresso da doença, com redução superior a 99% da severidade final da doença e da AACPD da severidade de Oídio. Conclui-se, portanto, que os extratos das canola e mostardada-índia têm potencial de controle de Oídio em pepineiro, em casa de vegetação. / The objectives of this study were to evaluate the effect of canola (Brassica napus L.) and mustard (Brassica juncea) extracts, in vitro, on the severity of powdery mildew (Oidium sp.) in cucumber cotyledon discs and on the germination of fungal conidia, and to compare these extracts with chemical controls (inorganic sulphur and methyl thiophanate + chlorothalonil), 10% cows milk and neem oil, in vitro and also in the control of powdery midew in greenhouse cucumbers. To achieve this, three experiments were carried out in vitro. In the first, three methods of preparation (aqueous, macerated and infusion) of the extracts of canola and mustard were evaluated for the dose of 12% on the severity of powdery mildew in cotyledon discs and the germination of fungal conidia. In this experiment, all modes of preparation of extracts of canola and mustard reduced the severity of the disease in the cotyledon discs and the germination of the fungal conidia by more than 35%. In the second experiment, doses from 3 to 12% of the brassica extracts, prepared by maceration, were tested on the same variables of the previous experiment. The 12% dose of the brassica extracts reduced the severity of the disease in cucumber cotyledon discs by more than 59% and the germination of fungal conidia by more than 52%. In the third experiment, the 12% dose of the macerated extracts of the two brassicas were tested, alongside 10% raw cow's milk, neem oil and fungicides, using the same variables as previously. In this trial, the treatments containing the brassica extracts reduced powdery mildew severity by more than 80% in the cucumber cotyledon discs, in relation to the control treatment. However, in the fungal conidia germination test, only the treatments containing the fungicides were efficient, reducing the germination of the fungal conidia by 65%. After this, experiments were carried out in a greenhouse to compare the efficiency of these treatments in the control of powdery mildew in cucumber, over a two year period of cultivation. The extracts of the brassicas reduced the severity and rate of disease progress over the two year period. The mustard extract, in relation to the dry and water control treatments, reduced the area under the disease progress curve (AUDPC) for powdery mildew severity, it by a mean of 68.7 and 57%, and the canola extract reduced it by a mean of 67.1 and 59.4%, in years 1 and 2, respectively. When the extracts of canola and mustard were compared to the dry and water control treatments, it was found that the reduction of the final severity of the disease was superior to 70 and 65%, in years 1 and 2, respectively. The extracts of canola and mustard showed greater control of the disease, compared with that obtained in the treatment containing raw cow's milk at 10%, and was close to the control of the treatment with neem oil. The fungicides presented the best control of disease severity and disease progression rate, with a reduction of final disease severity and in the AUDPC of the mildew severity by more than 99%. It is concluded, therefore, that the extracts of canola and mustard have the potential to control powdery mildew under greenhouse conditions.

Les insectes phytophages causent des dommages importants aux cultures. Ces insectes sont principalement contrôlés par l’utilisation d’insecticides mais les effets néfastes des composés utilisés sur la santé humaine et l’environnement ainsi que l’apparition de populations résistantes à ces composés imposent de trouver des stratégies de lutte alternatives. Sélectionner des plantes pour leur résistance aux insectes pourrait être une solution intéressante. Un frein majeur au développement de cette stratégie est le fait qu’un grand nombre de génotypes doit être criblé pour identifier des sources de résistance et que le phénotypage est souvent complexe et limite les possibilités de criblage à grande échelle. Pour lever ces verrous, il est important de comprendre les mécanismes à l’origine des résistances. Une fois ces mécanismes précisés dans le cadre de l’interaction entre une culture et un ravageur, l’identification de traits clés de cette interaction permet d’envisager l’utilisation de biomarqueurs de la résistance qui peuvent fortement simplifier le phénotypage. Ce type d’approche a été conduit au cours de cette thèse dans le cadre de l’interaction entre le colza (Brassica napus) et l’un de ses principaux ravageurs, le méligèthe (Brassicogethes aeneus). Des travaux antérieurs avaient mis en évidence l’existence de certains composés biochimiques présents dans le périanthe des boutons floraux et corrélés au niveau d’attaque de différents génotypes de colza. Ces résultats avaient été obtenus au laboratoire et il était nécessaire de les confirmer dans des conditions de culture réalistes. Le premier objectif de cette thèse était donc de développer une méthode permettant de cribler au champ différents génotypes de colza pour leur résistance au méligèthe afin de valider ou non le potentiel des composés biochimiques identifiés précédemment comme biomarqueurs mais aussi d’en identifier de nouveaux. Le second objectif de ce travail était de mieux comprendre l’écologie alimentaire du méligèthe afin d’identifier de nouvelles cibles potentielles pour la sélection de plantes résistantes. Nous avons mené plusieurs expérimentations sur le terrain qui nous ont permis de développer une méthode de crible au champ des génotypes de colza pour leur résistance au méligèthe. Cette méthode a mis en évidence l’existence de différences de résistance fortes et robustes entre génotypes parmi une gamme de 19 génotypes testés. Les biomarqueurs potentiels précédemment identifiés n’ont pas été validés au champ mais deux autres composés semblent influencer la résistance au méligèthe et pourraient être utilisés comme futurs biomarqueurs. Ces expériences au champ ont aussi permis de montrer que la biochimie des périanthes était très dépendante des conditions environnementales, ce qui pourra compliquer le travail de sélection. Par ailleurs, des expériences de développement réalisées en conditions contrôlées ont montré que le méligèthe utilisait le nectar présent dans les fleurs de colza mais que celui-ci ne semblait pas affecter son développement. Le pollen semble, jouer un rôle important sur son développement mais les larves parviennent à se développer sans son apport. Les expériences sur le comportement alimentaire du méligèthe adulte ont montré que cet insecte avait un patron d’attaque spécifique sur les inflorescences de colza en s’alimentant avant tout sur les boutons de petite taille (donc moins riches en pollen par rapport aux gros). Il semble que la disponibilité mais surtout l’accessibilité du pollen médiée par le périanthe joue un rôle essentiel dans le comportement de cet insecte. Ce travail a permis de mieux comprendre le comportement alimentaire du méligèthe et d’identifier des traits importants pour son développement. Ce travail montre que des résistances modérées existent au sein du colza et qu’elles pourraient être utilisées pour la sélection variétale. Il pointe aussi les limites des approches basées sur des biomarqueurs biochimiques. / Herbivorous insects cause important yield losses to crops. These insects are mainly managed through insecticides but negative effects of used compounds on the human health and the environment as well as the development of resistant pest populations impose finding alternative strategies to manage them. Breeding plants for enhanced resistance to insects is an attractive strategy. This kind of strategy was already implemented to manage insects but examples of its utilisation remain rare. The main limitation of this strategy is that a large number of genotypes needs to be screened through generally complex phenotyping methods to identify resistances. To circumvent these issues, an approach based on the understanding of plant defence mechanisms and the utilisation of biochemical biomarkers linked to resistance could be interesting. During this PhD, this kind of approach was developed on the oilseed rape (Brassica napus) and one of its main pests, the pollen beetle (Brassicogethes aeneus). Previous studies identified chemical compounds present in the perianth of flower buds and correlated to oilseed rape resistance to pollen beetle. However these studies were carried out in the laboratory and need to be validated in field conditions. Moreover, information on pollen beetle feeding ecology are still lacking while they could help identifying new targets for breeding. The first objective of this PhD is to develop a method allowing to screen resistance to the pollen beetle in the field. This method will allow to confirm the potential biomarkers previously identified and to look for additional biomarkers. The second objective of the present work was to better understand key steps in the interaction between the pest and its host plant to identify potential new target traits for resistance. For this purpose, the importance of food sources present in flowers such as pollen and nectar on pollen beetle development and the factors impacting the feeding pattern of adults on the inflorescence were investigated. We conducted field experiments in two different sites and for two consecutive years and propose a method allowing to screen oilseed rape resistance to pollen beetle in the field. Using this method, we were able to identify genotypes with moderate levels of resistance among a set of 19 genotypes. Previously identified biochemical biomarkers were not correlated with plant resistance in the field but new markers were identified (i.e. quinic acid and arginine). Our field experiments also showed that plant composition is highly variable according to the environment and this variability could affect usefulness of these markers during plant breeding programs. Experiments under controlled conditions also showed that pollen beetle used nectar for feeding but that it did not seem to affect its development. Pollen, on the other hand, seemed to have a more important impact but was not indispensable to pollen beetle development. The study of the pollen beetle feeding behaviour showed that this insect has a surprising feeding pattern on oilseed rape inflorescences and that small buds are more used for feeding than large buds that contain more pollen. It seems that accessibility and to a lesser extend availability of feeding resource explain this pattern and that the perianth has a major role on this preference. These experiments allowed to better understand the pollen beetle feeding ecology and to identify plant traits important for its development. Our work showed that moderate levels of resistance are present in oilseed rape and could be used in breeding programs. Limitations of approaches based on biochemical biomarkers are discussed.

L’infection virale compatible des plantes est une cause majeure des pertes de rendements des récoltes. Nousavons analysé, suite à une infection par les tobamovirus, les réponses de l’hôte au niveau de la régulation del’expression des gènes ainsi qu’au niveau des mécanismes moléculaires déterminant l'infection. Des plantesd'Arabidopsis infectées par le Virus de la mosaïque du colza (ORMV) ont été utilisées pour étudier leschangements d’expression des gènes induits par le virus. Conformément à l'expression d'un suppresseur desilencing par le virus, les forts changements de populations d’ARNs ne corrèlent pas d’une façon significativeavec les changements de taux d’ARNm cibles. En se concentrant sur les altérations des processusphysiologiques, deux gènes potentiellement impliqués dans les réponses à l'infection virale ont étéfonctionnellement caractérisés. Le premier gène code pour CIPK12. L’ARNm issu de ce gène montre uneaccumulation suite à une infection par ORMV. De plus, l'expression transitoire de CIPK12 dans des feuilles deN. benthamiana semble inhiber la propagation de l’ORMV dans cet hôte. La deuxième protéine étudiée dansce travail est CDC48B qui s'accumule suite à une infection tobamovirale et agit dans la maintenance desmembranes du réticulum endoplasmique (RE). De plus, CDC48B interagit avec la MP virale qui s’accumuledans des inclusions associées aux membranes du RE en vue d’améliorer son extraction des membranes et salocalisation au niveau des microtubules et dans le cytosol. Ainsi, deux protéines induites par l’infection viraleavec un potentiel d'interagir avec la MP virale et d'influer sur son activité lors de l'infection, sont décrites danscette thèse. / Infection of crop plants with compatible viruses is a major cause of losses in harvest yield. Here, we analyzedhost responses to tobamovirus infection at the level of gene regulation and expression, and at the level ofmolecular mechanisms determining the outcome of infection. ORMV-infected Arabidopsis plants were used toaddress virus-induced changes in gene expression. Consistent with the expression of a silencing suppressor bythe virus, strong changes in sRNA populations in virus-infected plants are not significantly correlated withcorresponding changes in the levels of the corresponding mRNA targets. Focusing on altered physiologicalprocesses, two genes with potential involvement in responses to virus infection were functionallycharacterized. The first gene encodes CIPK12, a (CBL)-interacting protein kinase, involved in decodingcalcium signatures. The mRNA of this gene accumulates upon ORMV infection and further observationsprovide evidence indicating that the regulation of the CIPK12 mRNA level occurs at the post-transcriptionallevel. Transient expression of CIPK12 in N. benthamiana leaves appears to inhibit the cell-to-cell spread ofORMV in this host. The second protein addressed in this work is CDC48B. CDC48B accumulates upontobamoviral infection and functions in ER-membrane maintenance. Consistent with this function it interactswith virus-accumulated MP in ER-associated inclusions to promote its extraction form the membrane and itslocalization to the cytosol. Thus, in this thesis I describe two virus-induced proteins with potential to interactwith viral MP and to influence the subcellular localization of this protein during infection.

L'objectif de cette thèse est de développer de nouveaux matériaux isolants bio-sourcés pour le bâtiment qui contribuent à réduire leurs impacts environnementaux. Les matériaux développés doivent avoir une faible énergie grise et une faible empreinte carbone. Ils doivent également contribuer à réduire les besoins énergétiques des bâtiments tout en assurant un confort hygrothermique élevé des utilisateurs. Tout d'abord, des matières premières d'origine agricole (chènevottes, anas de lin, paille de blé, paille de colza et rafles de maïs) sont caractérisées d'un point de vue chimique, physique, hygrothermique et mécanique, dans la perspective de développer des composites bio-sourcés destinés à l’isolation des bâtiments. Leur composition chimique se révèle intéressante pour le développement d'un liant vert. Une étude visant à évaluer cette aptitude est donc réalisée. A l'issue de cette dernière, deux liants correspondants à des extractions réalisées sur les rafles de maïs et sur les fines de lin sont retenus. D'autres liants provenant de l’industrie sont également sélectionnés pour la confection de composites. Puis des composites sont fabriqués pour étudier l'influence des granulats, du liant, de la granulométrie des granulats, de la réalisation d'un pré-traitement alcalins des granulats et de la pression de compaction appliquée lors de la mise en œuvre des composites sur leurs performances hygrothermiques ainsi que leurs propriétés mécaniques. Enfin, la résistance à l'immersion accidentelle et à l'humidité ainsi que la réaction au feu des formulations les plus prometteuses sont étudiées. / The aim of this thesis is to develop new bio-based building insulating materials which contribute to reduce their environmental impacts. The developed materials shall have low embodied energy and low carbon footprint. They shall contribute to reduce energy needs of buildings and to ensure high hygrothermal comfort of users. First, raw materials from agricultural resources (hemp shiv, flax shiv, wheat straw, rape straw and corn cobs) are characterized from a chemical, physical, hygrothermal and mechanical point of view, with a aim of developing bio-based composites for the thermal insulation of buildings. Their chemical composition is interesting for the development of green binder. A study to assess this ability is carried out. At the end of the study, two binders corresponding to extractions performed on corn cobs and flax fines are developped. Other binders from industry are also selected for composite production. Then, composites are produced to study the influence of aggregates, binder, granulometry of aggregates, alkaline pre-treatment of aggregates and compaction pressure applied during the processing of composites on their hygrothermal performances and mechanical properties. Finally, the resistance to accidental immersion and humidity and the reaction to fire of the most promising formulations are studied.

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

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

Le présent travail de thèse porte sur l’étude de l’impact de la texturation par DIC (Détente Instantanée Contrôlée) sur les deux opérations d’extraction d’huile et de transestérification in-situ appliquées aux graines de colza et fèves de Jatropha Curcas. Une analyse fondamentale a prouvé l’importance de la diffusion du solvant ou réactif dans la matrice solide, et permis d’identifier les processus d’intensification au travers des trois caractéristiques physiques de diffusivité effective, d’accessibilité initiale et de rendement d’extraction ; ainsi que la cinétique de transestérification in-situ et le rendement d’ester méthylique d’acides gras. Une étude phénoménologique a permis de déterminer les diverses valeurs de ces caractéristiques en fonction des paramètres opératoires DIC (pression de vapeur d’eau saturée P et temps de traitement t).Dans le cas d’extraction, la diffusivité effective (Deff) de produits traités par DIC peut atteindre 8,01 10-12 m2/s contre 0,715 10-12 m2/s pour le colza non traité et 5,90 10-12 m2/s contre 2,42 10-12 m2/s pour le jatropha non traité. Le taux d’accessibilité initiale de produits traités par DIC peut atteindre 80,53% contre 26,71% pour le colza non traité et 92,58% contre 75,91% pour le jatropha non traité. Au plan du rendement, la DIC a pu impliquer un rendement de 153% pour le colza et 112% pour le jatropha.Dans le cas de la transestérification in-situ, les rendements d’esters méthyliques d’acides gras totaux (FAME total) obtenus pour les produits traités par DIC sont systématiquement supérieurs à ceux de la matière première non traitée par DIC pour les deux cas de colza et de jatropha. Le temps de réaction a été réduit à 30 - 45 minutes contre 120 minutes pour le produit non traité par DIC (cas de colza) et à 15 minutes au lieu de 60 minutes pour le produit non traité par DIC (cas de fèves de jatropha). / The present work has concerned the impact of Instant - Controlled Pressure Drop (DIC) texturing on both operations of oil extraction and in-situ transesterification, carried out with the rapeseed and the kernels of Jatropha Curcas. A fundamental analysis proved the importance of the reactive or solvent diffusion within the solid matrix. By texturing the natural product, the whole operation can be intensified. The process is revealed through three characteristics, which are the effective diffusivity, the starting accessibility, and the yields of extraction. Also, the kinetics and yield of fatty acid methyl ester of in-situ transesterification are discovered. A phenomenological study allowed determining the value of these characteristics versus DIC operating parameters (saturated steam pressure P and treatment time t).A 2 h solvent extraction of DIC treated material allowed the total oil yields to be improved by 153% for colza and 112% for jatropha, the effective diffusivity (Deff) can reach up to 8.014*10-12 m2/s as against 0.715*10-12 m2/s for colza untreated by DIC, and up to 5.90*10-12 m2/s as against 2.42*10-12 m2/s for the untreated jatropha. The rate of initial accessibility of products treated by DIC can reach up to 80.53% as against 26.71% for untreated colza and can reach up to 92.58% as against 75.91% for the product untreated jatropha. In the case of in situ transesterification, the total yield of fatty acid methyl esters (FAME total) obtained from the DIC treated products is systematically higher than that of untreated colza and jatropha raw material. The reaction time was decreased to 30 - 45 min instead of 120 min in the case of colza, and to 15 min instead of 60 min in the case of jatropha kernel.

Si les lipides contribuent à la valeur nutritionnelle et sensorielle de nombreux aliments, ils sont particulièrement sensibles aux réactions d'oxydation. Les principaux mécanismes mis en jeu lors de l'oxydation des acides gras insaturés sont relativement bien connus. En revanche, il est aujourd'hui quasiment impossible de prédire l'avancement des réactions et souvent nécessaire de recommencer une nouvelle étude de stabilité oxydative pour tout nouveau couple produit alimentaire / procédé de transformation. L'objectif de la thèse est donc de construire un modèle mécanistique couplé à un modèle de transfert de l'oxygène dans le but de prédire l'avancement des réactions d'oxydation dans un milieu lipidique continu et dans des conditions expérimentales définies et contrôlées (température, oxygénation, composition en acides gras, composition en antioxydants). Pour cela, un schéma réactionnel visant à détailler l'ensemble des réactions impliquées dans le phénomène d'auto-oxydation des lipides a été proposé puis un modèle stoechio-cinétique a été construit à partir des valeurs des paramètres cinétiques issues de la littérature. La réactivité des acides gras insaturés présents dans trois huiles végétales d'usage courant (colza, tournesol, tournesol oléique), purifiées de leurs antioxydants naturels, a été étudiée entre 80 et 180°C, en suivant différents marqueurs d'oxydation (diènes conjugués, hydroperoxydes, aldéhydes, polymères). Comme attendu, les cinétiques d'oxydation se sont avérées dépendantes de la composition des huiles en acides gras, de la température et des conditions d'oxygénation. L'ajout d'antioxydant(s) a confirmé l'effet protecteur de l'α-tocophérol, qui n'a pas été amélioré par un enrichissement en acide chlorogénique, acide phénolique naturellement présent dans les graines de tournesol. Les résultats obtenus ont été utilisés pour valider le modèle développé, dont les prédictions permettent de reproduire les tendances expérimentales. Deux limitations ont été mises en évidence au cours de cette phase de validation dont la première concerne la description fiable et précise du mécanisme d'oxygénation du milieu, qu'il sera nécessaire de mesurer dans une huile à haute température pour valider le modèle d'oxydation. Par ailleurs, compte tenu du nombre important de réactions prises en compte, il sera indispensable de disposer d'un jeu de données expérimentales plus important, pouvant inclure des intermédiaires radicalaires. Pour cela, les potentialités de la résonance paramagnétique électronique ont été étudiées au cours de ce travail, à la fois pour suivre les radicaux lipidiques et pour accéder à des paramètres cinétiques pour des réactions radicalaires, peu disponibles dans la littérature. / If lipids contribute to nutritional and sensorial properties of many foodstuf, they are particularly sensitive to oxidation reactions. The main mechanisms involved in the oxidation of unsaturated fatty acids are already well-known. However, it is almost impossible to predict the progress of oxidative reactions and often necessary to develop new studies of oxidative stability for each new food product / processing. The aim of this study is to develop a mechanistic model coupled to oxygen transfer in order to predict the evolution of oxidation reactions in a bulk lipid system and in defined and controlled experimental conditions (temperature, oxygenation, fatty acids' composition, antioxidants' composition). Thus, a reaction scheme detailing all the reactions involved in the oxidation phenomenon was proposed and a stoichio-kinetic model was built on the basis of conservation equations and kinetic parameters available in literature. The reactivity of unsaturated fatty acids contained in three usual edible oils (rapeseed, sunflower, high oleic sunflower), previously stripped of their natural antioxidants, was studied between 80 and 180 °C, following several oxidation markers (conjugated dienes, hydroperoxides, aldehydes, polymers). As expected, oxidation kinetics depended on fatty acids' composition of oils, on temperature and on oxygen availability. The addition of antioxidant(s) confirmed the protective effect of α-tocopherol, which was not improved by the enrichment in chlorogenic acid, a phenolic acid naturally occurring in sunflower seeds. The experimental data were used to validate the model which predictions reproduce experimental tendencies. Two limitations were identified during model validation. The first is the accurate description of the oxygenation mechanism of the medium which need to be measured in oil at high temperatures. Moreover, given the large number of reactions taken into account, it is essential to have a set of more important experimental data which include radical intermediates. For this, the potential of electron spin resonance spectroscopy was evaluated in this in order to follow lipid radical species and access to kinetic parameters of radical reactions, few available in literature.

Depuis une trentaine d’années, l’élément soufre (S) est devenu un des éléments les plus limitants pour la croissance des cultures du fait de nombreux facteurs, comme les nouvelles pratiques de gestion des sols et la limitation des pollutions anthropiques. Ainsi, des carences en S apparaissent au sein des cultures et particulièrement en Europe de l’Ouest. Nos objectifs ont été d’appréhender la communauté bactérienne fonctionnelle du sol qui, de par son activité arylsulfatase, permet la minéralisation de la forme majoritaire du S en sulfate (forme de S assimilée par les plantes). D’après nos résultats, la densité de cette communauté bactérienne fonctionnelle est plus importante dans les environnements où le S est potentiellement plus limitant (rhizosphère de colza vs orge). De plus, cette communauté fonctionnelle apparaît diversifiée et est notamment composée de divers genres bactériens affiliés à de nombreuses classes taxonomiques (Actinobactéries, Firmicutes, a-, ß-, d-, ?-protéobactéries et aux Planctomycètes). De plus, au sein de la rhizosphère du colza, des variations temporelles de structure et de diversité de cette communauté fonctionnelle ont également été mises en évidence. En conclusion, l’ensemble des expérimentations semble mettre en évidence, que la communauté bactérienne fonctionnelle minéralisant les esters de sulfate apparaît stimulée sous colza comparée à celle présente sous orge. Ces résultats laissent présager le rôle potentiel de cette communauté fonctionnelle dans le turn-over du S dans les sols agricoles et la mise en place d’approches d’écologie fonctionnelle supplémentaires permettrait de mieux cerner son implication dans la nutrition soufrée des cultures / Over the past thirty years, Sulfur (S) has become one of the most limiting element for crop growth due to many factors, such as new soil management practices and depletion of the anthropogenic pollution. Thus, S deficiencies increase in crops, particularly in Western Europe. Our objectives were to apprehend the soil functional bacterial community which, by its arylsulfatase activity, allows the mineralization of the majority form of S to sulfate (form of S assimilated by plants). Based on our results, the density of the functional bacterial community are higher in environments where S is potentially limiting (rapeseed rhizosphere vs. barley rhizosphere). Moreover, this functional community appeared diverse and belonging to several taxonomic classes (Actinobacteria, firmicutes, a-, ß-, d-, ?-proteobacteria and Planctomycetea). In addition, in the rapeseed rhizosphere, temporal variations of the structure and diversity of this functional community have also been highlighted. In conclusion, our experiments appear to demonstrate that this functional bacterial community mineralizing sulphate esters appeared stimulated in rapeseed rhizosphere compared to that present in barley rhizosphere. However, the establishment of new approaches to allow additional functional ecology bases for this community should be made to allow a better understanding of its potential involvement in sulfur nutrition of crops