Les tourteaux de colza et de tournesol, principalement utilisés en alimentation animale pour leur forte teneur en protéines, représentent des sources d’acides phénoliques aux propriétés antioxydantes et bioacives variées mais peu valorisées à ce jour. Par ailleurs, les procédés de séparation de ces composés sont basés sur des extractions par solvants qui génèrent des effluents et impactent l’intégrité des autres composants des matières premières.La première partie de ce travail de thèse a été consacré au développement de nouveaux procédés de séparation de la fraction phénolique des tourteaux de colza et de tournesol. Après un broyage adéquat des tourteaux, le fractionnement par tri électrostatique et turbo-séparation a permis d’obtenir des fractions enrichies en protéines et les composés phénoliques. Dans les deux cas, l’état granulométrique des tourteaux broyés a été déterminant. Le tri électrostatique a conduit au plus forts taux d’enrichissement en protéines et composés phénoliques (jusqu’à deux fois la concentration dans les tourteaux) avec des rendements de l’ordre de 30% après recyclages. Cette étape a été suivie par l’extraction de la fraction phénolique par des mélanges hydro-alcooliques « verts » à base d’éthanol, en substitution au méthanol.Dans la deuxième partie, nous nous sommes intéressés à la production enzymatique des acides sinapique et caféique, à partir des tourteaux ou de leurs extraits. Trois cinnamoyl estérases recombinantes d’A. niger aux activités et spécificités différentes ont été testées. L’hydrolyse des tourteaux non traités thermiquement s’est traduite par une dégradation des composés phénoliques par des enzymes endogènes. Le problème a pu être contourné en réalisant l’hydrolyse sur l’extrait phénolique des tourteaux avec néanmoins, dans le cas du colza, l’existence de réactions secondaires néfastes au rendement en acide sinapique.La dernière partie a consisté en la synthèse de mono- et di-esters d’acide sinapique et caféique avec différents α,ω-diols aliphatiques, puis l’évaluation de leur capacité antioxydante en milieu émulsionné et en milieu homogène. Un effet négatif de la mono-estérification des acides phénoliques a été observé en milieu hétérogène montrant ainsi l’influence négative du groupement hydroxyle situé à l’extrémité de la chaîne alkyle. Un effet de seuil a été observé, en revanche, avec les deux familles de di-esters d’acides phénoliques, indiquant une amélioration de la capacité antioxydante jusqu’à un optimum correspondant à une longueur de chaine alkyle particulière. Enfin, tous les mono- et di-esters testés en milieu homogène ont montré une capacité antiradicalaire plus faible que celle des acides phénoliques de départ correspondants. / Rapeseed and sunflower meals are highly abundant and protein-rich by-products mainly dedicated to animal feed. Besides, they also represent an interesting source of phenolic compounds with various bioactive and antioxidant properties, but widely untapped so far. In addition, the recovery processes of phenolic compounds are based on the use of solvents that generate effluents and may negatively affect the integrity of other meal constituents.The first part of this work was devoted to the development of new separation processes of rapeseed and sunflower meal phenolic fractions. After an appropriate milling of the meals, the dry fractionation by electrostatic sorting or air classification allows the recovery of proteins and phenolics enriched fractions. In both cases, the particle-size distribution of milled meals has been of paramount importance on process efficiency. Electrostatic sorting lead to the highest enrichments in proteins and phenolics (up to two times more than in starting meals) with recovery yields around 30% after recycling. This step was followed by the extraction of phenolics using green hydro-alcoholic mixtures based on ethanol as substitutes to methanol.In the second part, we investigated the enzymatic production of sinapic and caffeic acids from rapeseed and sunflower meals or their extracts. Three recombinant cinnamoyl esterases from A. niger exhibiting different activities and selectivities were tested. Owing to the presence of active endogenous enzymes, the hydrolysis of non-thermally treated meals has lead to a significant loss of phenolics. The issue was overcomed by performing hydrolysis on the corresponding phenolic extracts. However, in case of rapeseed extract, acyl transfer reactions were detrimental to sinapic acid formation and yield.Finally, in the last part, we synthesized mono- and di-esters of sinapic and caffeic acids with aliphatic α,ω-diols of increasing chain length, then we evaluated their antioxidant capacities in emulsion and in homogenous medium. A negative impact of the mono-esterification of the phenolic acid with the different aliphatic diols was observed in the heterogeneous media, implying the negative influence of the hydroxyl group at the end of the alkyl chain. Conversely, a “cut-off” effect was observed for the two di-esters series showing an improvement of the antioxidant capacity until an optimum was reached for a particular alkyl chain. Finally, all the esters showed lower antiradical capacities in the homogenous media compared to the corresponding starting phenolic acids.

L'objectif principal de cette thèse est d'étudier l'influence du pourcentage de concentré de la ration combiné à la supplémentation lipidique sur les flux duodénaux des parois et des lipides, sur les performances laitières et la composition en acides gras (AG) du lait de chèvre. Dans une deuxième phase, nous étudions les effets induits par l'infusion duodénale de t10,c12-CLA et son interaction avec les facteurs alimentaires décrits ci-dessus sur la production de la matière grasse (MG) du lait de chèvre et son profil en AG. Dans l'étude bibliographique, nous avons quantifié l'influence de l'apport de lipides issus d'oléo-protéagineux, selon la présentation des lipides (graines vs. huiles) et l'origine botanique sur les performances laitières et de la composition du lait. Pour cela, nous avons constitué une base de données compilant les informations issues des recherches conduites uniquement sur des vaches laitières, en raison du faible nombre d'études sur des chèvres. La réponse de la production laitière à l'incorporation de lipides est variable selon le stade de lactation. L'incorporation d'oléo-protéagineux réduit le taux butyreux (TB) du lait, principalement lorsque l'apport se fait sous forme d'huile; parallèlement on observe une augmentation des proportions des AG trans-C18:1 dans le lait. L'origine botanique de l'oléoprotéagineux a moins d'impact sur les performances laitières que sur le profil en AG longs. La partie expérimentale est constituée de deux expérimentations conduites sur des chèvres laitières en milieu de lactation, en vue de relier la composition des flux duodénaux de lipides et le profil en AG du lait. Le dispositif expérimental factoriel 2 x 2 a combiné la proportion de concentré (bas: 45% vs. haut: 65% de la matière sèche de la ration) et l'apport lipidique (Expérimentation 1: témoin sans lipides vs. graines de colza laminées) ou la nature des lipides (Expérimentation 2: graines de colza laminées vs. graines de soja extrudées). Contrairement aux résultats obtenus sur des vaches laitières, les rations riches en concentré, l'apport de lipides, ou la combinaison de l'apport de lipides au sein des rations riches en concentré ne diminuent pas le TB du lait. En revanche, les pourcentages de trans-C18:1 (surtout de t11) et de c9,t11-CLA dans le duodénum et dans le lait sont augmentés par ces facteurs et leur interaction. La nature de la supplémentation lipidique n'a que peu d'impact sur les performances laitières. Les graines de colza augmentent les teneurs des AG trans dans le lait par rapport au soja; toutefois il est difficile de séparer les effets de l'origine des graines de l'effet de la quantité d'AG ingérés. Les flux duodénaux et fécaux des parois sont diminués par les rations riches en concentré, mais non modifiés par l'apport lipidique, probablement parce que les quantités d'AG ingérés n'ont pas été assez élevées et/ou les graines n'ont pas permis une libération des AG assez rapide pour avoir un effet défavorable sur les microbes cellulolytiques du rumen. Les raisons de la différence de réponse entre chèvres et vaches à l'apport lipidique ne sont pas complètement élucidées, mais la différence de sensibilité de la synthèse mammaire de MG à certains AG trans semble être une de ces raisons. Indépendamment du régime, l'infusion duodénale de t10,c12-CLA, un très puissant inhibiteur des enzymes responsables de la synthèse de novo dans la glande mammaire bovine, ne provoque pas des réductions du TB dans le lait de chèvre, malgré un important transfert vers le lait. Par contre, dans les deux espèces, cet AG diminue la capacité de desaturation dans la glande mammaire. Chez les chèvres, l'utilisation de rations riches en concentré et supplémentées en lipides a augmenté la production de lait, de MG, de t11-C18:1 et de c9,t11-CLA. Par ailleurs, le profil en AG du lait de chèvre peut être modulé par l'origine botanique de l'oléoprotéagineux ajouté à la ration.

L'étude de l'influence des pratiques agricoles et du contexte paysager sur les populations de bioagresseurs et de leurs ennemis naturels est une étape essentielle à la conception de systèmes de culture minimisant l'usage des produits phytosanitaires et optimisant les régulations biologiques. L'objectif principal de ce travail était d'analyser et de comprendre l'influence des pratiques agricoles et des habitats semi-naturels sur les attaques de méligèthes (Meligethes aeneus Fabr.), l'un des principaux insectes ravageurs du colza en Europe, et sa régulation naturelle via ses parasitoïdes univoltins Tersilochus heterocerus, Phradis morionellus et P. interstitialis. Dans notre approche exploratoire multi-échelle nous avons d'abord mis en évidence que la densité et les dégâts de méligèthes étaient positivement corrélés à la complexité du paysage, calculée dans un rayon allant de 1500 m à 2000 m autour de la parcelle. Nous avons également mis en évidence l'importance de l'état de nutrition azotée de la culture sur les dégâts de méligèthes à travers les capacités de compensation de la plante. L'effet positif important de la complexité du paysage observé sur notre site d'étude provient du rôle majeur joué par les habitats semi-naturels, et particulièrement des forêts, sur l'hivernation des méligèthes. A différentes échelles spatiales, la complexité du paysage, la proximité aux colzas de l'année précédente et la proportion de colza de l'année précédente avec un travail du sol simplifié ont influencé positivement le taux de parasitisme des larves de méligèthes. Ensuite, en comparant les teneurs en sucres des parasitoïdes à l'émergence et au champ, nous avons pu montrer que les parasitoïdes adultes émergeaient avec des teneurs en sucres relativement faibles et que ces dernières augmentaient avec le temps passé au champ depuis le début de la floraison du colza. Enfin, nous avons montré que certains indicateurs paysagers comme la proportion de forêt ou la proportion d'habitats semi-naturels permettaient d'identifier des situations paysagères à risque de fortes infestations ou favorables à une régulation biologique efficace. Notre étude met en évidence l'importance de considérer conjointement les pratiques agricoles et la structure du paysage pour comprendre les dynamiques de populations et les interactions trophiques dans les agroécosystèmes. L'ensemble des résultats et des connaissances produites dans ce travail permet de formuler de nouvelles pistes de gestion des populations de méligèthes utilisant la régulation naturelle.

El objetivo principal es la evaluación de la biomasa como recurso energético renovable en Cataluña. Su alcance requiere el estudio de diversas temáticas, desarrolladas en los doce capítulos que componen el documento.El Capítulo 1 describe los objetivos de la tesis. El Capítulo 2 describe los motivos que justifican la valorización energética del recurso biomasa. El Capítulo 3 presenta la metodología general utilizada. El Capítulo 4 realiza un análisis multicriterio del aprovechamiento energético de biomasa forestal. El Capítulo 5 cuantifica la biomasa disponible para usos energéticos en Cataluña. Los Capítulos 6, 7, 8 y 9 analizan las tecnologías y la viabilidad de la producción de energía con colza y chopo. El Capítulo 10 caracteriza físico-químicamente la biomasa de colza como combustible complementario al actual uso del grano para biodiesel. El Capítulo 11 evalua el uso de cultivos para la producción de productos químicos. El Capítulo 12 resume las Conclusiones generales. / The main goal is the evaluation of biomass as renewable resource in Catalonia. Its scope requires the study of different subjects, developed in the twelve chapters that compose the document. The Chapter 1 describes the goals of the PhD thesis. The Chapter 2 describes the reasons that justify the energetic use of biomass. The Chapter 3 shows the general methodology used. The Chapter 4 carries out a multicriterion analysis of energetic valorisation of forestry biomass. The Chapter 5 quantifies the available biomass for energy production in Catalonia. The Chapters 6, 7, 8 and 9 analyze the technologies and the feasibility of power generation using rapeseed and poplar energy crops. The Chapter 10 characterizes physical-chemically the rapeseed biomass as complementary fuel to the current use of the grain for bio-diesel production. The Chapter 11 evaluates the potential use of other crops for chemicals production. The Chapter 12 summarizes the Main Conclusions.

L'apport de graines oléagineuses dans la ration de la vache laitière pendant 1 à 3 mois pourrait améliorer la qualité nutritionnelle du lait, mais également pénaliser dans certains cas les performances zootechniques. Peu de données sont disponibles sur les effets de ces stratégies alimentaires sur de plus longues périodes. L'objectif de cette thèse est de quantifier au cours de 2 lactations consécutives, les effets de supplémentations en lin ou en trois différentes formes de colza de rations à base d'herbe conservée en hiver et pâturée en été sur les performances zootechniques de la vache laitière et la composition fine en acides gras du lait. Les effets des suppléments étudiés persistent au sein de chaque période (hiver et été) et sont répétables d'un été à l'autre. Ils sont par ailleurs similaires à ceux observés lors d'études de durée plus courte (1 à 3 mois). Ces stratégies ne permettent pas d'améliorer les performances zootechniques et diminuent parfois le taux protéique du lait, notamment en hiver. Toutefois, elles réduisent les teneurs du lait en acides gras saturés au profit de l'acide oléique et, dans le cas du lin de l'acide α-linolénique. Ces modifications peuvent être considérées comme une amélioration de la qualité nutritionnelle du lait. Cependant, le lin extrudé et le tourteau de colza gras augmentent les acides gras trans et les suppléments diminuent souvent l'acide ruménique du lait au pâturage. La distribution des isomères des acides gras insaturés cis et trans du lait dépend du type de graine et du niveau d'amidon de la ration, mais pas de la forme d'apport du colza, qui influence toutefois l'amplitude des effets observés. Par ailleurs, l'analyse détaillée du profil en acides gras du lait a permis de mieux comprendre le métabolisme des acides linoléiques et linoléniques conjugués, en lien avec la lipogenèse mammaire.

La dégradation des éléments semi-naturels du paysage agricoleet l’intensifi cation des pratiques agricoles ont conduit à l’altérationdes services écosystémiques. Une meilleure compréhensiondes mécanismes de la régulation des bioagresseurs permet ledéveloppement de systèmes agricoles économes en produitsphytosanitaires. Les espèces végétales des habitats semi-naturels,notamment des bordures de parcelles, peuvent constituerdes refuges et proposer des ressources pour les insectes inféodésaux cultures. La thèse vise à expliciter le rôle de la végétationdes bords de champ pour alimenter l’ingénierie agroécologique.Les analyses s’appuient sur des relevés botaniques et entomologiques,sur des enquêtes agronomiques, sur des relevésd’occupation des sols dans le paysage, ainsi que sur la mise enplace de mélanges d’espèces tests le long des cultures.Nous avons mis en évidence l’importance de la végétation spontanéede bordures et surtout du couvert des plantes entomophiles enfl eurs dans la régulation des ravageurs. En comparaison avec lepaysage entourant les parcelles, les facteurs locaux (pratiquesagricoles, fl ore des bordures) ont une plus grande infl uence surles populations des ravageurs. La mise en place d’une nouvelleméthode de marquage du nectar au 13C nous a permis de suivrel’alimentation et le déplacement de parasitoïdes. Les bandesfl euries optimisées pour la production des ressources fl oralesaméliorent la régulation des ravageurs. Les résultats obtenusdans ce travail permettent de formuler de nouvelles pistes degestion de l / The degradation of semi-natural habitats and land use intensifi cationhave resulted in a loss of ecosystem services. A better understandingof the mechanisms of crop herbivore regulation is neededto improve plant protection and to reduce insecticide treatments.Plant species of semi-natural habitats such as herbaceous fi eldmargins, provide shelter and food resources for crop insects. Thethesis aims to evaluate the role of the fi eld margin vegetation toimprove our knowledge on interaction with crop herbivores and naturalenemies and to optimise ecological engineering approaches.The studies are based on botanical and entomological surveys, onquestionnaire information (land use) and on landscape mapping.In one experiment we manipulated fi eld margin vegetation, to compareeffects of vegetation rich in fl oral resources with control treatments(spontaneous vegetaion, grass strips).We demonstrated theimportance of spontaneous vegetation, particularly the abundanceof fl owering entomophilous plants in regulating crop herbivores.Local factors such as land use intensity and fi eld margin vegetationhad a stronger infl uence on crop herbivores and natural enemiesthan landscape features. A new method of labelling soruce plantnectar with 13C sugar was tested to analyse nectar uptake andthe movements of parasitoids between fi eld margin and crop. Marginvegetation optimised for fl oral resource provisioning improvedregulation service. The results are discussed in terms of managementrecommendations for agri-envrionment schemes

Les plantes possèdent de multiples systèmes de défense contre les insectes phytophages. Dans un contexte agronomique, manipuler ces défenses au moyen de la sélection pourrait contribuer à réduire les dommages causés par les insectes ravageurs en augmentant la résistance naturelle des plantes. Cette stratégie se heurte cependant à des contraintes très fortes lorsqu'il s'agit de l'appliquer aux insectes. Après avoir détaillé ces contraintes, nous proposons une démarche alternative aux méthodes classiques. Celle-ci vise à identifier des traits-clés de la plante qui modulent son interaction avec le ravageur. Si de tels traits sont identifiés et validés expérimentalement, ils permettront ensuite de conduire la sélection sans nécessiter d'insecte. Nous avons testé cette démarche dans un système composé du colza (Brassica napus) et du méligèthe Meligethes aeneus, un ravageur majeur de cette culture. Le méligèthe est un coléoptère pollinivore dont les adultes sont généralistes mais ne pondent que sur certaines brassicacées. Les dégâts agronomiques sont causés par ces adultes qui, avant que la floraison ne démarre, détruisent les boutons floraux pour atteindre le pollen qu'ils contiennent. Quatre étapes cruciales de l'interaction ont été étudiées : l'attraction à distance, l'alimentation des adultes, la production et la ponte des œufs, et le développement larvaire. Six génotypes de colza ont été comparés dans une série d'expérimentations au laboratoire. La mise en relation des résultats de préférence/performance de l'insecte avec des profilages métaboliques larges de tissus floraux a permis d'identifier des traits-clés candidats. Les conclusions principales de ce travail sont (i) que la composition biochimique du périanthe est déterminante dans la stimulation de l'alimentation des adultes, et que cette stimulation pourrait être largement sous l'influence d'un petit nombre de composés dont le saccharose ; (ii) que cette stimulation détermine de façon majeure, par un effet domino, la production d'œufs en contraignant l'ovogenèse ; (iii) que la qualité nutritionnelle du pollen impacte à la fois les larves et les adultes, et que cette qualité pourrait être déterminée en bonne partie par la concentration en amidon et en certains glucosinolates (des métabolites secondaires typiques de quelques familles végétales dont les brassicacées). La combinaison des différents résultats obtenus permet également de proposer des hypothèses plus générales, parmi lesquelles le fait que le contexte agronomique dans lequel l'interaction a lieu ait largement influencé, voire perturbé, l'interaction qui liait le méligèthe et les brassicacées sauvages avant que les cultures de colza ne se généralisent. Cette thèse a montré qu'une nouvelle voie était peut-être envisageable pour contribuer à protéger les cultures de façon durable contre les insectes ravageurs, en particulier pour les systèmes agronomiques où les dégâts sont causés à un stade temporairement sensible de la culture. / Plants display multiple defense systems against phytophagous insects. Manipulating these defenses by means of selection could contribute to decrease damages caused by insect pests, by increasing natural resistance of crops. This strategy faces great constraints when applied to insects. We first detail these constraints and then propose an alternative approach to classical methods. It consists in identifying key plant traits that determine the intensity of the interaction between the plant and the pest. If such traits are identified, selection could be conducted on the basis if these sole traits, without needing any insect. We tested this approach in a system composed of oilseed rape (Brassica napus) and the pollen beetle (Meligethes aeneus), a major pest of this culture. This coleopteran generalist pollen feeder lays eggs only on certain brassicaceous plants. Agronomical damage arise before plant flowering and are caused by adults, which destroy flower buds to get the pollen they contain. Four crucial steps of the interaction were studied: attraction, adult feeding, egg production and oviposition, and larval development. Six oilseed rape genotypes were compared in a series of experiments conducted in the laboratory. By linking insect preference/performance to large metabolic profiling of bud tissues, we identified candidate key traits. Main conclusions of this work are (i) that biochemical composition of the perianth, especially a few compounds among which sucrose, is determinant for feeding intensity; (ii) that feeding stimulation has an important impact on egg production by constraining oogenesis; (iii) that pollen nutritional quality, probably mostly determined by starch and some glucosinolates, interacts with both pollen beetle larvae and adults. Combination of several results also allows drawing more general hypotheses about the oilseed rape - pollen beetle interaction. One of these is that the agronomical context in which the interaction takes place may have largely influenced, or even disturbed, the interaction that linked this insect and wild brassicaceous plants before oilseed rape cultivation. This thesis showed that a new way might be possible to protect cultures against insect pests. It could be both efficient and sustainable, especially in systems where agronomical damage is caused at a temporary vulnerable plant stage.

Brassica napus est une des cultures oléagineuse majeure dans le monde. En raison de sa faible efficacité d’utilisation de l’azote (NUE) comparée aux autres grandes cultures, la gestion de cette ressource présente un objectif écologique et économique majeur pour cette culture. La remobilisation des nutriments des organes sources vers les organes puits est une composante de la NUE qui se déroule durant la sénescence et qui est associée aux processus de recyclages métaboliques et à des modifications de la structure foliaire. L’objectif de cette thèse était de comprendre et de quantifier ces modifications structurales afin d’évaluer à travers ces processus les capacités de remobilisation du colza en fonction de son génotype et de son statut nutritionnel (eau et azote). La structure foliaire a été étudiée grâce à la relaxométrie RMN qui donne accès au statut et à la distribution de l’eau au niveau cellulaire. Ces travaux de thèse ont mis en évidence que la distribution des temps de relaxation transversale (T2) dépend non seulement de la structure cellulaire, mais aussi de l’organisation tissulaire. Cette étude a aussi mis en évidence le processus d’élargissement cellulaire et d’hydratation pendant la sénescence, spécifiquement dans le parenchyme palissadique. Il a été également démontré que le signal RMN reflète la déstructuration progressive se déroulant durant la sénescence au niveau subcellulaire et est un marqueur de sénescence précis permettant de suivre le développement de la feuille. De plus, le statut nutritionnel de la plante modifié par les carences azotées ou le stress hydrique, impacte grandement la sénescence séquentielle et les conséquences en termes d’efficacité de la remobilisation peuvent être suivies par RMN. Ce travail a permis de renforcer les connaissances sur la structure et le fonctionnement de la feuille au niveau tissulaire et cellulaire. De plus, il a été démontré que le signal de relaxométrie RMN donne accès à des informations sur la structure foliaire inaccessible par des méthodes courantes. Une des principales applications de ce travail serait le phénotypage, particulièrement la sélection de génotypes caractérisés par une forte efficacité de remobilisation en particulier en cas de carence azoté ou de stress hydrique. / Brassica napus is one of the major oil crops of the world. Due to its low NUE (Nitrogen Use Efficiency) compared to other species, Nitrogen management presents a major economic and environmental goal for improvement of that crop production. As a component of NUE, nutrient remobilization from source to sink tissues takes place mainly during the leaf senescence and is associated to metabolic recycling processes and modification of the cellular organization and structure. The aim of this work was therefore to understand and estimate the amplitude of these structural modifications with the objective to appreciate through these processes remobilization performance according to oilseed rape genotypes and nutritional status in terms of nitrogen and water supply. The leaf structure was investigated through NMR relaxometry, providing access to cellular water status and distribution. The present work demonstrated that the transverse relaxation time (T2) distribution depends on both leaf tissue structure and cellular compartmentalization. The study revealed a process of cell enlargement and hydration during leaf senescence, specifically in the palisade parenchyma and showed that the T2 relaxation time was able to discriminate parenchyma tissues at an early phase of senescence induction. Moreover, the NMR relaxometry signal was shown to reflect specific chronological loss of sub-cellular structuring all along the senescence process progression and was demonstrated to be an accurate non-invasive monitoring method of leaf development. Finally, plant nutrition status experienced through nitrogen and water availability limitation has been demonstrated to strongly affect regular sequential leaf senescence. Consequences on remobilization efficiency by stress conditions have been also assessed through the NMR signal. This work has improved the understanding of leaf structure and functioning at the cell and tissue levels after the onset and during the progression of senescence. Moreover, it was demonstrated that NMR relaxometry provides access to leaf structural information that are not accessible with currently used techniques for plant structural investigations. One of the main applications would be for plant phenotyping, especially for selecting genotypes with higher nutrient remobilization efficiency especially under environmental stresses like nitrogen and water limitations for sustainable oil and protein production.

La fermentation en milieu solide (FMS) est un procédé biotechnologique particulièrement bien adapté au traitement de la biomasse végétale. Cette technologie, extrapolable à l’échelle industrielle, peut répondre aux besoins actuels du marché de l’alimentation animale en développant des produits fermentés visant à améliorer les qualités des matières premières d’un point de vue nutritionnel et fonctionnel. Les travaux de recherche présentés dans cette thèse développent ces aspects à partir du tourteau de colza issu du procédé de trituration des graines.Un premier criblage a mis en évidence le potentiel de certaines souches fongiques en prenant en compte les performances de croissance et leur capacité à enrichir le tourteau en protéines totales et digestibles. Des teneurs comparables à celles du tourteau de soja, principale source de protéine en nutrition animale, ont d’ailleurs été atteintes. Une activité biologique d’intérêt a ensuite été démontrée in vitro sur cellules immunitaires. Cette voie, inexplorée jusqu’à présent à partir de culture en milieu solide, confère une valeur ajoutée au produit fermenté via un apport en composés immunomodulateurs naturels d’origine fongique comme les β-glucanes. Ces derniers suscitent un intérêt croissant car ils représentent une alternative à l’utilisation des antibiotiques comme facteur de croissance. L’étude consacrée à la phase d’optimisation du procédé FMS a permis d’accroître les performances de croissance de la souche A. sojae et de définir une stratégie visant à maintenir les conditions optimales de croissance en réacteur pré-pilote à couche profonde. Des complications liées à la granulométrie très fine du tourteau de colza et à la qualité microbiologique qui évolue en cours de fermentation dans des conditions non stériles ont pu être identifiées mais le procédé mis en place a alors permis de les maîtriser en partie. / Solid state fermentation (SSF) is a biotechnological process particularly well adapted to the treatment of vegetable biomass. This technology adjustable to industrial scale, is adapted to current challenges in animal nutrition by developing fermented products in order to improve the quality of raw materials from a nutritional and functional point of view. The work presented in this thesis considers these issues using rapeseed meal from the oil crushing industry.A first screening study highlighted several fungal strains based on their growth performance and protein enrichment (total and digestible) of the substrate. Levels similar to those of soybean meal, the main protein source in animal nutrition, have also been reached. An interesting biological activity was then reported in vitro on immune cells. To date, this way has never been investigated concerning solid state culture. The presence of fungal immunomodulatory compounds as β-glucan confers added value to the fermented product. Recently, there has been growing interest in natural immunomodulators as they represent an alternative to the use of antibiotics for growth promotion in food animal production. SSF process optimization improved the growth performance of the strain A. sojae and helped to determine the best strategy to maintain optimum growth conditions at larger scale in the deep-bed pre-pilot reactor. Complications related to the fine particle size of the rapeseed meal and the changes in microbiological quality during fermentation under non-sterile conditions were also identified and partially controlled by the process.

La pollution de l’environnement est un problème croissant à l’échelle mondiale. La phytoremédiation est une technique in situ qui utilise les plantes et les micro-organismes qui leur sont associés pour extraire, dégrader ou immobiliser les contaminants environnementaux. Il s’agit d’une méthode moins coûteuse et moins nocive pour l’environnement que les autres techniques de restauration conventionnelles. Le cuivre est un élément trace (ET) souvent trouvé dans les friches industrielles ; il est peu mobile en raison de sa forte liaison avec la matière organique et les particules d’argile. Lorsqu’il est présent en excès, il est nocif pour la flore et la faune. Nous avons mené une expérience en conteneurs impliquant deux espèces distinctes, Brassica napus L., une plante agricole cultivée en grande quantité au Canada et Salix nigra 'S05', une espèce ligneuse à croissance rapide originaire du sud-est du Canada qui ont été cultivées ensemble ou séparément. Le but était de comparer leur potentiel de phytoremédiation de sol contaminé avec du cuivre suivant différentes concentrations. Pour les deux espèces, le cuivre était présent en plus grande quantité dans les racines. Nous avons constaté que la polyculture, en plus de produire le plus de biomasse en général, permettrait la stabilisation et l’extraction maximale de Cu et que l’arrachage de la plante entière serait le moyen le plus efficace d’assurer l’élimination maximale de Cu du sol. De nouvelles expériences devront être effectuées, car le déracinement des plantes présente de nouveaux défis et de nombreux autres facteurs doivent être étudiés et pris en considération. / Environmental pollution is a growing problem on a global scale. Phytoremediation, an approach that uses plants and their associated microorganisms to extract, degrade or immobilise environmental contaminants, is cheaper and less harmful to the environment compared to other conventional remediation techniques such as excavation. Furthermore, phytoremediation can help restore the ecological integrity of an ecosystem and allows for the revegetation of the sites. Copper is a trace element (TE) often found in brownfields which has a low mobility partly due to its strong bond with organic matter and clay particles. When present in excess, Cu is harmful to both flora and fauna. We experimented with two distinct species, B. napus L., an crop species which is grown in large quantities in Canada and S. nigra ‘S05’, a fast-growing woody species native to south eastern Canada in order to compare their phytoremediation potential in various levels of copper-contaminated soil when grown together or in monoculture. For both species, the copper was present in greater quantities in the roots as expected. We observed that the polyculture, in addition to producing the most overall biomass, would allow for the maximum stabilization and extraction of Cu of all treatments and that the removal of the entire plant would be the most efficient way of ensuring Cu removal from the soil. Further experiments will have to be done since the uprooting of plants would present new challenges and multiple other factors would have to be studied and taken into consideration.