Thèses (M.Sc.)--Université de Sherbrooke (Canada), 2001. / Titre de l'écran-titre (visionné le 13 juillet 2006). Publ. aussi en version papier.

Thèse (M.Sc.)--Université Laval, 2009. / Bibliogr.: f. [48]-56. Publié aussi en version électronique dans la Collection Mémoires et thèses électroniques.

Titre de l'écran-titre (visionné le 5 février 2024) / L'Organisation des Nations Unies prévoit une augmentation de 73 % de la demande mondiale en protéines d'ici 2050. Les protéines végétales et particulièrement les légumineuses représentent une source protéique de choix pour répondre à cet enjeu. Cependant, du fait de leurs propriétés sensorielles et techno-fonctionnelles non optimales, le développement de systèmes protéiques mixtes, combinant protéines végétales et animales, émerge comme une stratégie prometteuse. Ces systèmes ont été étudiés principalement par co-agrégation thermique mais peu d'informations sont disponibles sur l'impact des technologies non thermiques. Dans le cadre de ce projet de maîtrise, l'impact du procédé à haute pression hydrostatique (HHP) sur les interactions de protéines de pois (PPI) et de micelles de caséine (CN) a été étudié et comparé à celui d'un traitement thermique. Les résultats ont montré une formation d'agrégats protéiques solubles après HHP mais, moins importante qu'après le traitement thermique. Les profils protéiques des agrégats étaient similaires pour les deux traitements, composés de conviciline, de viciline, de légumine et de lipoxygénase. L'albumine PA2 n'était pas impliquée dans la formation des agrégats induits par HHP, tandis que la viciline l'était, mais à moindre mesure. Finalement, peu importe la technologie utilisée (HHP ou thermique), les protéines de pois s'agrégeaient seulement entre elles et non avec les CN. Par conséquent, la production de systèmes protéiques mixtes pois-CN n'a pas été possible sous les conditions utilisées. L'évaluation de l'impact du traitement HHP sur les PPI et les CN a permis, pour la première fois, d'étudier les interactions générées après ce traitement. Ce projet a non seulement mis en évidence l'importance de comprendre ces interactions, mais également la composition des agrégats produits. Ces résultats ouvrent la voie au développement de nouveaux ingrédients composés de protéines de pois et de CN, dont les propriétés techno-fonctionnelles seraient à déterminer. / The United Nations predicts that global protein demand will increase by 73% by 2050. Plant proteins, especially pulses, represent an interesting protein source to address this challenge. However, due to non-optimal sensory and techno functional properties, the development of mixed protein systems combining plant and animal proteins is emerging as a promising strategy. These systems have mainly been studied by thermal co-aggregation, but little information is available on the impact of non-thermal technologies. In this research project, the effect of high hydrostatic pressure (HHP) on the interactions of pea proteins (PPI) and casein micelles (CN) was studied and compared with that of thermal treatment. The results showed that soluble protein aggregates were formed after HHP, but to a lesser extent than after heat treatment. The protein profiles of the aggregates were similar for both treatments and were composed of convicilin, vicilin, legumin and lipoxygenase. The albumin PA2 was not involved in the formation of HHP-induced aggregates, whereas vicilin was involved to a lesser extent. Finally, regardless of the technology used (HHP or thermal), pea proteins aggregated only with each other and not with CNs. Consequently, the production of mixed pea-CN protein systems was not possible under the conditions used. Through the evaluation of the effect of HHP treatment on PPI and CN, the interactions generated after HHP treatment were able to be studied for the first time. This project highlighted the importance of understanding these interactions and the composition of the aggregates produced. These results pave the way for developing new ingredients composed of pea proteins and CN, whose techno-functional properties would need to be determined.

L'appertisation permet, au travers un conditionnement dans un récipient hermétique suite à un traitement thermique, d'allonger la durée de vie de nombreux produits alimentaires. Une fois le traitement thermique appliqué, la stérilisation pour les produits peu acides permet de détruire les microorganismes présents, mais dégrade fortement le produit. En plus, ce traitement est associé à un coût de production hautement significatif. De nouveaux procédés doivent donc être développés pour pallier à ces problèmes. Dans ce contexte, l'électro-activation combinée à un traitement thermique modéré pourrait contribuer à réduire les coûts de production tout en assurant une qualité adéquate du produit final. En effet, l'électro-activation combinée à un traitement thermique modéré permet de protéger le produit des microorganismes via l'action antibactérienne des solutions électro-activées. L'effet de ce procédé sur les qualités organoleptiques des petits-pois mis en conserve a été analysé ainsi que les risques toxicologiques exprimés par la migration de certains minéraux spécifiques de l'emballage métallique vers le produit. Le procédé d'appertisation a été comparé au nouveau procédé en utilisant trois solutions électro-activées et deux différents emballages. Les différentes analyses ont été menées chaque mois de stockage pendant trois mois. La couleur, la teneur en vitamine C, la fermeté ainsi que la perte en matière sèche du produit dans la saumure et la teneur en ions métalliques dans celle-ci ont été analysées. Les résultats obtenus n'ont montré aucune différence significative en ce qui concerne la couleur, la teneur en vitamine C, la perte de matière sèche du produit au bout de 3 mois de stockage entre les deux procédés. Par ailleurs, ce projet a permis de montrer que la texture du produit final était plus ferme avec le nouveau procédé utilisant l'électro-activation. En plus, il a été démontré que l'électro-activation combinée à un traitement thermique modéré a le même impact sur la qualité du produit que l'appertisation conventionnelle. Dans les solutions électro-activées, aucun ion métallique n'était présent à part le fer qui ne présente, cependant, pas de risque pour le consommateur. Finalement, comme les éléments métalliques à haut risque toxicologique comme l'étain ne migrent pas de l'emballage, l'électro-activation combinée à un traitement thermique modéré apparaît comme une alternative potentielle au procédé d'appertisation.

Tableau d’honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2009-2010 / La résistance aux endoparasitoïdes hyménoptères chez les pucerons est un phénomène complexe impliquant des insectes et des symbiotes bactériens. Il est ainsi maintenant accepté que les symbiotes bactériens facultatifs du puceron du pois Acyrthosiphon pisum, plus particulièrement le symbiote Hamiltonella defensa, jouent un rôle primordial dans la capacité qu'a l'hôte de résister à son principal parasitoïde, Aphidius ervi. Par ailleurs, il a également été démontré que la chaleur pouvait avoir un impact majeur sur la résistance en réduisant celle-ci de manière significative, suggérant du même coup une thermosensibilité des symbiotes. Cette étude va plus loin en abordant l'impact de stress thermiques et UV sur le mécanisme de la résistance d'A. pisum au parasitoïde A. ervi, en lien avec différents types de symbiotes bactériens facultatifs, incluant un nouveau symbiote facultatif désigné sous le nom de PAXS (pea aphid X-type symbiont).

Dans ce travail de thèse, nous avons étudié le transport du fer dans la plante, en nous focalisant sur la dernière étape de circulation : le remplissage de la graine. Il nous a paru important de comprendre 1- comment le fer arrive à la graine, 2- la manière dont il est délivré à l'embryon en développement, 3- sous quelles formes et 4- où et comment il est stocké dans l'embryon. Nous avons choisi de nous appuyer sur deux espèces modèles: Pisum sativum pour les approches de biochimie et Arabidopsis thaliana pour les approches de génétique. Le pois a été choisi car ses graines sont de grande taille et ont la particularité d'accumuler un albumen liquide qui sert de soutien nutritionnel pour l'embryon. Le point de départ de ce projet est l'étude de la spéciation du fer, c'est-à-dire l'identification des ligands du fer, dans cet albumen. Sur la base de la connaissance des complexes de fer circulant jusqu'à la graine, nous avons proposé de nouvelles fonctions physiologiques. La grande taille des cellules de pois a permis d'étudier la localisation du fer et sa spéciation in situ, à l'échelle subcellulaire. Chez Arabidopsis, nous avons étudié le rôle de deux gènes candidats, potentiellement impliqués dans le transport du fer vers la graine. / In this work, we studied iron transport in plants and we focused on the last circulation step: the seed filling. It seemt important to understand 1- how iron is arriving to the seeds, 2- the way it is delivered to developping embryos, 3- in which form and 4- where and how it is stored in embryos.To adress these questions, we used two model species: Pisum sativum for biochemical approaches and Arabidopsis thaliana for genetic approaches. Pea was choosen because of the large size of its seeds, and their characteristic to accumulate a liquid endosperm that feed embryos.The project started with the study of iron speciation, meaning the identification of iron ligands, in this endosperm. On the basis of the knowledge of the iron complexes arriving to seeds, we highlighted new physiological functions. The large size of pea cells also allowed us to study iron localization and in situ speciation, at subcellular level. In Arabidopis, we studied the role of two candidate genes putatively involved in iron transport to seeds.

Thèse (Ph. D)--Université Laval, 1996. / Bibliogr.: f. 112-132. Publié aussi en version électronique.

En milieu naturel, les organismes doivent s’adapter à un environnement lumineux changeant (alternance jour/nuit, couverture nuageuse, habitat, saison, etc.). L'utilisation croissante de longueurs d'ondes spécifiques impliquant des diodes électroluminescentes (DELs) en serres permet de surmonter le manque de lumière pendant les mois d'hiver, en aidant la photosynthèse ou la croissance végétative des cultures. Cependant, la modification de l'environnement lumineux ainsi que de la photopériode peut également modifier directement ou indirectement l'activité des insectes utiles et des insectes nuisibles qui dépendent des plantes. Dans mon étude, nous avons étudié comment une guêpe parasitoïde fait face aux variations du spectre d'éclairement et à quel point la vision des couleurs est importante dans la localisation et la reconnaissance de son hôte. Notre modèle d’étude s’est porté sur la guêpe parasitoïde Aphidius ervi qui attaque principalement le puceron du pois Acyrthosiphon pisum. Les pucerons du pois présentent un polymorphisme de couleur et apparaissent au sein d’une même population sous la forme de morphes roses et de morphes verts. En utilisant un montage basé sur des DELs de 5 longueurs d’ondes différentes (361, 450, 500-600, 626 and 660 nm), nous avons créé différents spectres lumineux artificiels que les parasitoïdes et leurs hôtes peuvent rencontrer dans l’environnement naturel tels que l’ombre des feuilles ou le soleil direct. Ce design nous a permis d’étudier le comportement des insectes face à un environnement lumineux changeant et totalement contrôlable en intensité lumineuse et en composition spectrale, dans un contexte d'activité locomotrice et de parasitisme. Dans l’ensemble, les résultats suggèrent que la probabilité que les pucerons se déplacent dépendait de l’interaction entre l’environnement lumineux, le stade de développement et la variation clonale. Nous avons montré que la probabilité que les parasitoïdes soient actifs diminuait avec l’augmentation des longueurs d’onde. Les mâles étaient plus actifs que les femelles sous toutes les conditions lumineuses monochromatiques testées. Bien que la quantité de lumière réfléchie des morphes roses fût d’environ la moitié de celle des morphes verts dans les composantes cyanvert, nous avons constaté que les deux couleurs d’hôtes ont été reconnues et attaquées dans toutes les conditions d'éclairage testées, même la lumière rouge (660 nm). Enfin, en appliquant 4 ratios de DELs rouges (R): bleues (B) utilisées pour allonger la photopériode à l'intérieur d'une chambre de croissance, nous avons montré que l’allongement de la photophase (de 8h à 16 h de lumière/jour) augmentait l'activité parasitaire quotidienne de la guêpe ainsi que son comportement en matière de ponte. Enfin, les adultes parasitoïdes nouvellement émergés étaient composés de 80 % de mâles en lumière 100R: 0B contre 50 % sous le ratio 25R: 75B. Cette étude indique qu'A. ervi reste un bon agent de lutte biologique lorsque l'environnement lumineux est modifié. Elle est aussi la première à montrer que le ratio de lumière R: B a un impact sur l’allocation des sexes chez ce parasitoïde. Nous pensons que l’utilisation de la lumière rouge seule pour prolonger la photophase peut avoir un effet négatif sur la dynamique des populations de ces parasitoïdes en raison de son impact défavorable sur le sex-ratio en favorisant les mâles, et donc un effet négatif sur le contrôle des populations de pucerons en milieu confiné. / In nature, organisms must adapt to a changing light environment (day / night alternation, cloud cover, habitat, season, etc.). The increasing use of specific wavelengths involving light emitting diodes (LEDs) in greenhouses overcomes the lack of light during winter months, helping photosynthesis or vegetative growth of crops. However, changing light environment as well as photoperiod can also directly or indirectly modify the activity of beneficial insects and plant-related pests. In my study, we investigated how a parasitoid wasp deals with variations in the light environment and how important color vision is in locating and recognizing its host. Our study model focused on the parasitoid wasp Aphidius ervi which mainly attacks the pea aphid Acyrthosiphon pisum. Pea aphids have a color polymorphism and appear within a same population under pink morphs and green morphs. Using a design based on LEDs of 5 different wavelengths (361, 450, 500-600, 626 and 660 nm), we have created different artificial light spectra that parasitoids and their hosts can encounter in natural environment such as leaf-shade or direct sunlight. This design allowed us to study the behavior of insects in a changing light environment that is totally controllable in light intensity and spectral composition, in a context of locomotor activity and parasitism. Overall, the results suggest that the probability of aphids walking depended on the interaction between the light environment, the stage of development, and clonal variation. We have shown that the probability of parasitoids walking decreased with increasing wavelengths, and that males were more active than females under all monochromatic light conditions tested. Although the amount of light reflected from the pink morphs was about half that of the green morphs in the cyan-green components, we found that both host colors were recognized and attacked under all light conditions tested, even red light (660 nm). Finally, by applying 4 ratios of red (R): blue (B) LEDs used to extend the photoperiod inside a growth chamber, we have shown that the photophase elongation (from 8h to 16h of light/day) increased the daily parasitic activity of the wasp and its oviposition behavior. Finally, the newly emerged parasitoid adults were composed of 80% males in light 100R: 0B against 50% under the ratio 25R: 75B. This study indicates that A. ervi remains a good biological control agent under different light environments. This study is also the first to show that the R: B light ratio has an impact on the decision-making of females regarding the sex of their offspring. We believe that the use of red light alone to extend the photophase may have a negative effect on the population dynamics of these parasitoids because of its adverse impact on sex ratio by favoring males, and thus a negative effect on control of aphid populations in confined environment.

Les isolats protéiques de pois (PPI) figurent parmi les principaux ingrédients protéiques étudiés en raison de la forte demande des consommateurs pour des produits alternatifs à base de plantes. Cependant, les PPI présentent des limitations lorsqu'utilisés pour la formulation de produits alimentaires du fait de leurs propriétés gélifiantes non optimales. L'utilisation des protéines sous leur forme native et le contrôle du ratio globulines 7S/11S ont été identifiés comme des paramètres clés pour améliorer ces propriétés. En parallèle, l'étude des systèmes protéiques mixtes composés de PPI et de β-lactoglobuline (βlg) représente une stratégie intéressante pour renforcer les propriétés gélifiantes, par rapport à l'utilisation exclusive des PPI. Toutefois, la combinaison de ces paramètres (ratio 7S/11S et incorporation de βlg sous leur forme native) n'a jamais été explorée afin d'améliorer les propriétés gélifiantes des PPI. Ainsi, cette thèse avait pour objectifs de déterminer les ratios 7S/11S optimaux et d'identifier les interactions impliquées dans la gélification des systèmes mixtes composés de βlg et de protéines de pois. Le premier objectif de cette thèse était d'évaluer l'effet de la délipidation à l'hexane sur le profil et la structure des protéines de pois, ainsi que sur les propriétés techno-fonctionnelles des PPI générés. Plus précisément, il s'agissait de déterminer si cette étape influençait la dénaturation des protéines et quels étaient ses effets sur les propriétés gélifiantes des PPI. Ainsi, des PPI ont été produits par diafiltration/ultrafiltration (DF/UF) avec ou sans délipidation préalable de la farine de pois par l'hexane. Les résultats ont montré que la délipidation n'avait pas d'impact significatif sur les propriétés gélifiantes des PPI, bien qu'elle ait entraîné des modifications structurales mineures. Par conséquent, il a été décidé que la délipidation n'était pas nécessaire pour la production de PPI dans le cadre de cette étude. Le deuxième objectif consistait à étudier la combinaison de la DF/UF, utilisant des membranes d'UF avec différentes tailles de pores, et la précipitation au sulfate d'ammonium, dans le but de produire efficacement les fractions 7S et 11S du pois tout en préservant l'intégrité des protéines. Globalement, l'utilisation de la DF/UF, indépendamment de la taille des pores de la membrane, n'a pas impacté la pureté et les rendements de récupération de la fraction 11S après précipitation au sulfate d'ammonium. Cependant, elle a permis d'augmenter de 90% le rendement de récupération de la viciline 7S. Les caractéristiques telles que les thiols libres, l'hydrophobicité de surface et la température de dénaturation des fractions obtenues étaient comparables à celles de fractions présentant une dénaturation très limitée. Le troisième objectif visait à déterminer les ratios 7S/11S optimaux et à identifier les interactions impliquées dans la gélification des systèmes mixtes modèles composés de βlg et des fractions protéiques de pois générés à l'objectif précédent. Les résultats ont montré que le ratio 7S/11S permettant d'optimiser la fermeté des gels était inversement proportionnel à la quantité de βlg dans le système. En l'absence de βlg, la gélification était principalement dirigée par la formation d'interactions hydrophobes avec la fraction 7S, alors qu'en présence de βlg, les gels étaient principalement formés par des liaisons covalentes impliquant la βlg et la fraction 11S. Grâce aux résultats générés, deux mécanismes d'interaction possibles pour la gélification des systèmes mixtes modèles ont été proposés. Les travaux réalisés dans le cadre de cette thèse ont permis de répondre à l'ensemble des objectifs définis et ont contribué significativement à l'avancement des connaissances concernant les interactions impliquées lors de la formation et de la stabilisation de gels protéiques mixtes entre les protéines du pois et la βlg. Finalement, ces connaissances pourraient permettre le développement de nouvelles perspectives afin d'améliorer les propriétés gélifiantes des protéines de pois dans les formulations alimentaires, offrant ainsi des opportunités innovantes pour la création de nouveaux produits. / Pea protein isolates (PPI) are the main studied pulse protein ingredients due to the high consumer demand for alternative and sustainable plant-based products. However, PPIs have limited applications in the formulation of food products due to their low gelling properties. Using proteins in their native form and controlling the ratio between their two main globulins, the 7S/11S ratio, have been identified as key parameters for enhancing the gelling properties. Moreover, the use of mixed protein systems composed of PPI and β-lactoglobulin (βlg) also represents an interesting strategy to enhance gelling properties when compared to the exclusive use of PPI. However, the combination of these parameters (7S/11S ratio and βlg incorporation in their native form) has never been explored to improve the gelling properties of PPI. Thus, this thesis aimed to determine the optimal 7S/11S ratios and identify the interactions involved in the gelation of mixed systems composed of βlg and pea proteins. The first objective was to evaluate the effect of hexane defatting on the profile and structure of pea proteins, as well as on the techno-functional properties of the generated PPI. This step aimed to determine if it influenced protein denaturation and how it affects gelling properties of PPI. Thus, PPI were produced by diafiltration/ ultrafiltration (DF/UF) with and without an initial hexane defatting step of pea flour. The results showed that defatting had no significant impact on the gelling properties of PPI, although it caused minor structural modifications. It was therefore determined that the defatting step was not necessary for PPI production in this thesis. The second objective of this thesis was to explore the combination of DF/UF, with membranes of different pore sizes, as well as ammonium sulfate precipitation, to produce the pea 7S and 11S fractions on a large scale and in their native form. Overall, the use of DF/UF, regardless of the membrane pore size, did not affect the purity or yield of the 11S fraction recovered by ammonium sulfate precipitation. However, it increased the recovery yield of vicilin 7S by 90%. Characteristics such as free thiols, surface hydrophobicity, and denaturation temperature of the generated fractions were similar to fractions that sustained limited denaturation during processing. The third objective was to evaluate the optimal 7S/11S ratios and identify the interactions involved in the gelation of model mixed systems composed of βlg and pea protein fractions generated in the previous objective. The results showed that the 7S/11S ratio optimizing gel firmness was inversely proportional to the amount of βlg in the system. In the absence of βlg, gelation was mainly driven by hydrophobic interactions with the 7S fraction, while in the presence of βlg, gels were primarily formed by covalent bonds involving βlg and the 11S fraction. Based on the generated results, two possible interaction mechanisms for the gelation of mixed model systems were proposed. The present work has met all the objectives set in this thesis and contributed significantly to the advancement of knowledge concerning the interactions involved in the formation and stabilization of mixed protein gels between pea proteins and βlg. Ultimately, this understanding could pave the way for enhancing the gelling characteristics of pea proteins in food formulations, presenting innovative opportunities for product development.

Ce projet avait pour but d’étudier la contribution respective des parties racinaires et aériennes de quatre espèces de cultures de couverture (CC) (seigle d’automne (Secale cereale L.), radis fourrager (Raphanus sativus L.), vesce commune (Vicia sativa L.) et pois fourrager (Pisum sativum L.)) implantées en dérobée durant l’automne sur la productivité d’un blé de printemps (Triticum aestivum L.) l’année subséquente. Durant les deux années de l’expérience, répétées sur deux sites adjacents (2016-2017 et 2017-2018) à la Station agronomique de l’Université Laval, située à Saint-Augustin-de-Desmaures (Qc), le contenu en azote (N) minéral du sol, la biomasse sèche et la concentration en N et en carbone (C) des parties racinaires et aériennes des CC ainsi que les rendements et le contenu en N du blé ont été déterminés. Parmi les CC étudiées, le radis et le pois sont les deux espèces qui ont produit la plus forte biomasse sèche totale (aérienne et racinaire) alors que c’est le radis qui a produit la biomasse racinaire la plus élevée. La vesce commune avait une concentration en N plus élevée que les autres espèces dans ses parties aériennes alors qu’elle avait une concentration en N similaire au radis et au pois dans ses racines. Au moment de la destruction du pois et de la vesce, le contenu en N minéral dans les 15 premiers cm du sol de ces espèces était plus élevé que celui du radis et du seigle. Le contenu en N minéral dans les 45 premiers cm du sol était significativement plus élevé au semis du blé dans les traitements d’incorporation des CC entières par rapport aux traitements d’incorporation des parties aériennes ou racinaires seules. En 2017, les rendements du blé étaient plus élevés suite à l’incorporation des CC entières que suite à l’incorporation des parties aériennes ou racinaires seules.