La perception aromatique d’un aliment résulte de l’intégration par le cerveau d’un ensemble complexe de stimuli (texture, saveurs, arômes) qui évoluent au cours de la consommation. Elle nécessite, entre autre, la stimulation des récepteurs olfactifs, par les composés d’arôme contenus dans les aliments qui sont libérés lors de la déstructuration de l’aliment en bouche. Dans ce contexte de compréhension de la perception aromatique, ce travail de thèse avait pour objectif de mieux comprendre les mécanismes régissant la libération des composés d’arôme. Il visait plus précisément à mieux comprendre de quelle manière les caractéristiques des aliments et celles du sujet interviennent et interagissent lors du process de déstructuration en bouche de l’aliment et comment elles affectent la libération des composés d’arôme. Pour cela, ce travail de thèse s’est organisé selon trois étapes : 1- développer une gamme de 6 produits fromagers variant en texture et en teneur en matière grasse mais avec une même composition aromatique, 2- sélectionner 50 sujets caractérisés physiologiquement (flux salivaires, efficacité masticatoire,…); 3- mesurer et analyser la libération des composés d’arôme lors de la consommation par les 50 sujets sélectionnés des 6 produits développés. Simultanément le processus de transformation en bouche (« food oral processing ») a été suivi par des mesures de l’activité masticatoire, de la rhéologie du bol alimentaire ainsi que du taux de salive incorporée juste avant déglutition et du tapissage en bouche après déglutition. Ce travail met en évidence le rôle majeur de la fermeté et de la teneur en matière grasse de l’aliment qui influencent davantage la libération des composés d’arôme que les caractéristiques physiologiques des individus. Il montre également que le rôle respectif de ces caractéristiques de l’aliment est fonction de la nature des composés d’arôme. Les caractéristiques physiologiques mises en jeu lors du « food oral processing » influencent la libération de manière directe et au travers de la déstructuration de l’aliment en fonction de sa composition et sa texture. De plus, l’étude de la variabilité inter individuelle en termes de quantités de composés d’arôme libérée a permis d’établir l’existence de faibles et forts libérateurs. / Pas de résumé en anglais.

Une approche intégrée physicochimie et relations structure-activité a été mise en œuvre afin d’étudier le phénomène rétention-libération des composés d’arôme dans un gel laitier allégé additionné de pectine. Notre objectif était d’identifier les propriétés moléculaires qui régissent ce phénomène en supposant que la modification de la structure entraîne forcement un changement dans la rétention-libération des composés d’arôme. Dans ce but, nous avons déterminé les coefficients de partage de 28 composés d’arôme dans l’eau, dans des gels de pectine et dans des gels laitiers avec ou sans de pectine, à l’équilibre en utilisant la méthode PRV (Phase Ratio Variation). Nous avons ensuite effectué une étude des relations structure-rétention en évaluant les corrélations entre les coefficients de partage et quatre descripteurs traduisant quatre propriétés moléculaires : l’hydrophobie globale, la surface moléculaire, la polarisabilité et la densité de charge négative. Notre démarche d’étude des relations structure-activité (Structure-Activity Relationships, SAR) consistait à étudier des composés d’arôme appartenant à une gamme de structures variée, dans un même ensemble, puis en sous-groupes en fonction d’une particularité structurale donnée afin de révéler les particularités de la structure qui influent sur le phénomène rétention-libération. La comparaison des rétentions entre les milieux n’a pas montré l’existence d’un effet pectine. Les études des relations structure-activité ont montré l’impact de certaines particularités structurales telles que la ramification et la double liaison sur la rétention. Elles ont également montré que l’hydrophobie globale des molécules n’était pas la propriété moléculaire la plus à même d’expliquer les phénomènes impliqués dans les interactions de molécules odorantes avec les constituants du milieu (eau ou gel laitier). La surface et la polarisabilité rendent mieux compte des rétentions des composés d’arôme. Les corrélations impliquant la surface, la polarisabilité et l’hydrophobie globale, confirment que les interactions de type van der Waals (essentiellement Keesom et London) sont favorables à la rétention dans les gels laitiers et défavorables à la rétention dans l’eau. De même, les corrélations impliquant la densité de charge montrent que les interactions polaires sont favorables à la rétention dans l’eau. Notre choix de départ, qui consistait à faire varier la structure des composés d’arôme afin d’apprécier son effet sur le phénomène rétention-libération des composés d’arôme, s’est avéré concluant, et le groupe de 28 composés permet effectivement de mener une étude quantitative des relations structure-propriété. Cette démarche QSAR pourra se transposer à des systèmes alimentaires simples ou complexes. / An integrated approach physicochemistry and structures activity relationships has been carried out to study the aroma compounds retention-release phenomenon in a fat free dairy gel added with pectin. This study aimed to identify the molecular properties that govern this phenomenon assuming that modifying the structure leads automatically to a change in the retention-release of aroma compounds. For this purpose, we have determined the partition coefficients of 28 aroma compounds in water, in pectin gels and in dairy gels supplemented or not supplemented with pectin, at equilibrium conditions using the PRV method (Phase Ratio Variation). Then, we have performed a structure-retention relationships study for the aroma compounds by estimating correlations between the partition coefficients and four descriptors representing four molecular properties: Global hydrophobicity, molecular area, polarizability and negative charge density. Our methodology concerning the structure-activity relationships study (SAR) consisted on studying a varied range of aroma compounds in terms of molecular structure, first taking into account all of them in the same set, then in separated subgroups according to a given structural particularity in order to reveal which structural particularities control the retention-release phenomenon. The comparison of retention between the several media has not shown any effect of pectin. Structure-activity relationships studies have shown the impact of some structural particularities like branching and double linking. They have also shown that the global hydrophobicity was not the best molecular property to explain the phenomena involved in the interactions between aroma compounds and matrix components (water and dairy gel). Molecular area and polarizability are more likely to report of aroma retention-release. Correlations implying molecular area, polarizability or global hydrophobicity confirm that van der Waals (especially Keesom and London) are involved in the retention in dairy gels and unfavourable in the retention in water. Correlations implying negative charge density show that polar interactions are favourable in the retention in water as well. Our strategy which consisted on varying the structure of aroma compounds to exanimate its effect on the retention-release phenomenon was found to be effective, and the set of 28 aroma compounds allowed as leading a quantitative structure-property relationships study. This QSAR approach can be transposed to simple or complex food systems.