La production de microalgues en hétérotrophie présente plusieurs avantages pour la production de biocarburants par rapport à la production autotrophe, comme une productivité plus importante en termes de biomasse et de lipides. Cependant, le développement industriel de ce procédé est limité par les coûts de productions associés au substrat organique (i.e. glucose) et à ceux liés à la stérilisation des fermenteurs. Les effluents de fermentation sombre, composés principalement d’acétate et de butyrate, pourraient être utilisés comme milieux de culture peu onéreux pour la culture hétérotrophe ou mixotrophe de microalgues. Les objectifs de cette thèse étaient i) de mieux appréhender la croissance algale sur des mélanges variés d’acétate et de butyrate en fonction de la présence ou l’absence de lumière et de la température de croissance et ii) d’évaluer la faisabilité d’utiliser des effluents de fermentation non stérilisés pour soutenir la croissance de microalgues oléagineuses. Tout d’abord, un modèle basé sur des bilans de masse a été construit afin de caractériser la croissance hétérotrophe de Chlorella sorokiniana et Auxenochlorella protothecoides (taux de croissance et rendements) sur des mélanges d’acétate et de butyrate. Les résultats ont montré que le rapport acétate:butyrate et la concentration en butyrate étaient deux paramètres clés pour soutenir la croissance hétérotrophe. Puis, il a été démontré que la présence de lumière et l’utilisation d’une température suboptimale (30 °C) pour la croissance algale permettaient de réduire l’inhibition du butyrate en permettant une production de biomasse autotrophe ou en améliorant la croissance sur acétate. Enfin, il a été montré que les microalgues peuvent être compétitives sur l’acétate lors de la croissance sur des effluents bruts de fermentation sombre en présence de bactéries fermentaires, grâce à la croissance rapide des microalgues sur acétate (1.75 j-1) et à un changement drastique des conditions de culture peu favorables à la croissance des bactéries d’origine fermentaire. / Growing microalgae in heterotrophic mode present several advantages over autotrophic mode such as a higher productivity in terms of biomass and lipids for biofuels production. Nevertheless, this process is limited by the production cost associated with the organic substrate (i.e. glucose) and fermenters sterilization costs. Dark fermentation effluents, mainly composed of acetate and butyrate, could be used as a low-cost medium to grow microalgae heterotrophically or mixotrophically. The aims of this PhD were i) to optimize microalgae growth on various mixtures of fermentations metabolites using the presence or absence light and different cultivation temperatures and ii) to assess the feasibility of using unsterilized fermentation effluents. First, a model based on mass balance was built to characterize heterotrophic growth rates and yields when Chlorella sorokiniana and Auxenochlorella protothecoides were supplemented with different mixtures of acetate and butyrate. Results showed that the acetate:butyrate ratio and the butyrate concentration per se were two key parameters for promoting heterotrophic growth. Then, further studies showed that the presence of light and the use of suboptimal temperature (30 °C) could reduce the butyrate inhibition on growth by either triggering autotrophic production of biomass or enhancing growth on acetate. Finally, it was shown that microalgae could outcompete fermentation bacteria for acetate when growing on raw dark fermentation effluents, thanks to a fast algal growth on acetate (1.75 d-1) and a drastic change of culture conditions to the detrimental of bacterial growth.

Cette thèse s’inscrit dans le cadre du projet SMILE de Microphyt qui vise à proposer une gamme d’ingrédients naturels issus de microalgues afin de répondre à deux enjeux sociétaux majeurs : le surpoids/obésité et le déclin des fonctions cognitives liées à l’âge (DCLA). Les acides gras polyinsaturés oméga-3 (AGPI-w3) et la fucoxanthine (Fx) ont des activités prouvées contre les voies métaboliques liées à la prise de poids et aux DCLA. C’est dans ce contexte que les efforts se sont tout d’abord focalisés vers la sélection de deux espèces de microalgues brunes dont le critère principal a été la productivité en ces molécules d’intérêts. Deux souches des espèces Tisochrysis lutea et Phaeodactylum tricornutum ont alors été sélectionnées du fait de leurs fortes teneurs et productivités en AGPI-w3 et Fx, pour être par la suite cultivées à l’échelle de 5000 L dans des photobioréacteurs (PBR) industriels Camargue©. Dans un second temps, les travaux ont porté sur l’optimisation des procédés post-culture pour les deux espèces, c’est-à-dire, de la récolte de la biomasse à l’obtention d’un extrait, afin de garantir la sécurité, la stabilité et l’efficacité des produits finis. L’étude des procédés de récolte/concentration de la culture a montré leur influence sur les classes lipidiques et l’apparition d’acides gras sous forme libre (AGL), engendrés par les stress mécaniques et thermiques subis par la biomasse lors de cette étape. La formation de ces AGL a pu être limitée par l’utilisation de la filtration tangentielle et de la centrifugation dans certaines conditions. De plus, le lien entre procédé et activité a été souligné via une étude sur modèle cellulaire CaCo2 : les AGL pourraient être à l’origine d’une cytotoxicité accrue des extraits. Enfin, l’optimisation des conditions de co-extraction des AGPI-w3 et de la Fx a abouti à la sélection d’un solvant éco-compatible (éthanol) et a mis en lumière le fort impact de la granulométrie et du ratio solvant/biomasse sur les rendements d’extractions. / This thesis is part of Microphyt's SMILE project, which aims to propose a range of natural ingredients derived from microalgae. The main objective of this project is to respond to two major societal issues: overweight/obesity and the decline of age-related cognitive functions (DCLA). Omega- 3 polyunsaturated fatty acids (PUFAs) and fucoxanthin (Fx) have proven activities against the metabolic pathways associated with weight gain and DCLA. In this context, the first efforts were initially directed towards the selection of two species of brown microalgae with their productivity in these molecules of interest as the main criterion. Two strains of the species Tisochrysis lutea and Phaeodactylum tricornutum were then selected as raw materials rich in PUFAs and Fx and were grown at a 5,000 L scale in Camargue© photobioreactors. The work then focused on optimizing the downstream processing steps to the cultivation of microalgae in order to guarantee the safety, stability and efficiency of the final products. Harvesting processes had, in particular, through the mechanical stress generated, an impact on lipid classes and the appearance of free fatty acids (FFA) in the studied species. A CaCo2 cell model study has suggested that FFA may be responsible for increased cytotoxicity of extracts. The formation of FFA during the concentration stage could be limited by the use of tangential filtration and centrifugation under certain conditions. Finally, the optimization of the co-extraction conditions of PUFAs and Fx resulted in the selection of an eco-friendly solvent (ethanol) and highlighted the strong impact of particle size and solvent/biomass ratio on extraction yields.

Les données expérimentales sur les propriétés thermodynamiques des mélanges entrant dans la composition des nouvelles générations de carburants sont rares ou entachées d’erreur. L’objectif de cette thèse est de contribuer à l’alimentation de base de données thermophysique de corps purs et de mélanges entrant dans la composition des carburants formés de biodiesel/diesel dans une large gamme de pression et de température (1 Pa à 200 kPa). Grâce à l’appareil statique disponible au laboratoire (UMR 5615) et aux différentes méthodologies mises au point pour la détermination des équilibres de phase, l’acquisition de données fiables a été obtenue pour 8 corps purs et leurs mélanges binaires. Les valeurs relatives aux pressions de vapeur des corps purs sont en bon accord avec la littérature dans le domaine des pressions moyennes. En revanche pour les faibles pressions de vapeur (inférieures à 1 kPa) et pour les mélanges binaires étudiés, les pressions de vapeur obtenues sont originales. Les deux modèles thermodynamiques NRTL et UNIQUAC ont restitué les résultats expérimentaux de façon satisfaisante.L’étude des propriétés volumétriques par la mesure de la densité, nous a permis d’interpréter les différentes interactions qui peuvent exister dans un mélange binaire constitué d’un ester et d’un alcane / Experimental data of thermodynamic properties of mixtures used in the composition of new fuel generations are very rare in the literature.The aim of this thesis is to contribute to setting up a thermophysical database of constituents used in the composition of biodiesel / diesel mixtures over a wide range of pressure and temperature (1 Pa to 200 kPa).Thanks to the static apparatus available in the laboratory (UMR 5615-Lyon1) and to the various methodologies developed to determine phase equilibrium, the acquisition of reliable data has been obtained for 8 pure substances and their binary mixtures. The vapor pressures of the pure compounds are in good agreement with the literature data in the range above 1 kPa whereas no data has been found to compare with experimental values of the pure compounds or mixtures below 1 kPa.A good correlation of the experimental results was obtained using two thermodynamic models, NRTL and UNIQUAC.The study of the volumetric properties obtained by densimetry, led us to interpret the different interactions that could exist in a binary mixture consisting of ester and alkane and to estimate quantitatively the different contributions to the excess molar volume

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Les acides gras polyinsaturés à longue chaîne (AGPI-LC) de la série n-3 jouent un rôle essentiel dans le fonctionnement cérébral, notamment dans le maintien des processus de plasticité synaptique et de mémoire au cours du vieillissement. Il est maintenant bien admis que ces acides gras peuvent moduler la transcription de gènes impliqués dans les processus de plasticité synaptique sous-tendant les performances mnésiques via leur liaison à des récepteurs nucléaires tels que les PPAR (peroxisome proliferator-activated receptor) et les RXR (retinoid X receptor). Les RXR sont les partenaires communs d’hétérodimérisation de nombreux autres récepteurs, dont le récepteur nucléaire de l’acide rétinoïque (AR), RAR (retinoic acid receptor), métabolite actif de la vitamine A. Ainsi, les RXR jouent un rôle majeur dans la régulation des voies de signalisation des AGPI n-3 et des rétinoïdes.Dans ce contexte, l’objectif de notre travail était de mieux comprendre les mécanismes mis en jeu dans l’action des AGPI-LC n-3 sur les processus neurobiologiques qui sous-tendent les performances mnésiques au cours du vieillissement, notamment en abordant de manière spécifique les mécanismes mis en jeu dans les interactions entre les voies de signalisation des AGPI-LC n-3 et des rétinoïdes. Les approches expérimentales mises en place ont consisté notamment à évaluer chez le rat âgé les effets de supplémentations nutritionnelles en AGPI-LC n-3 et/ou vitamine A sur les performances de mémoire, ainsi que l’action du DHA administré seul sur différents types de mémoire dépendants de l’hippocampe.Nos principaux résultats montrent une altération du métabolisme des acides gras et de la vitamine A au cours du vieillissement. Ces changements métaboliques sont associés à une hypoexpression des voies de signalisation des AGPI n-3 et des rétinoïdes, accompagnée de déficits mnésiques. Nous montrons par ailleurs un effet synergique d’une supplémentation nutritionnelle en AGPI-LC n-3 et en vitamine A sur le maintien des performances de mémoire chez l’animal âgé. De plus, cette supplémentation permet de prévenir, dans l’hippocampe, les changements de composition en AGPI n-3 ainsi que l’hypoexpression des ARNm de RXRγ et de kinases régulées par l’AR et les AGPI n-3.Ces résultats plaident en faveur d’une action synergique des AGPI-LC n-3 et de la vitamine A sur le maintien des performances mnésiques au cours du vieillissement, via une action combinée sur leurs voies de signalisation, lesquelles participeraient ainsi au maintien de certains processus de plasticité synaptique sous-tendant la mémoire et qui se trouvent être altérés avec l’âge. / N-3 long-chain polyunsaturated fatty acids (n-3 LC-PUFAs) play a critical role in brain functioning, notably in the maintenance of synaptic plasticity and memory processes during aging. It is now well accepted that n-3 PUFAs can modulate transcription of genes involved in synaptic plasticity processes underlying the memory performances through binding and activating nuclear receptors such as PPARs (peroxisome proliferator-activated receptors), and RXRs (retinoid X receptors). RXRs are the common heterodimerization partner of numerous nuclear receptors, among them the retinoic acid receptor (RAR), which binds retinoic acid (RA), the active metabolite of vitamin A. Thus, RXRs play a key role in the regulation of n-3 PUFA and retinoid signaling pathways.In this context, the aim of this work was to study the mechanisms involved in the action of n-3 PUFAs on neurobiological processes underlying the memory performances during aging, and more particularly by assessing specifically the molecular mechanisms involved in interactions between n-3 PUFA and retinoid signaling pathways. For this purpose, we studied the effects of dietary supplementations in n-3 PUFAs and/or vitamin A on memory performances in aged rats. We also studied the specific effect of unesterified DHA pharmacological treatments on different hippocampal-dependent memory tasks.Our main results showed impairments in fatty acid and vitamin A metabolism during aging. These modifications were associated with an hypoexpression of n-3 PUFA and retinoid signaling pathways, and memory deficits. Furthermore, we demonstrated a synergetic effect of the joint n-3 LC-PUFA and vitamin A dietary supplementation on the maintenance of memory performances in aged rats. Moreover, in the hippocampus, this supplementation prevented the n-3 PUFA compositional changes, and also the mRNA hypoexpression of RXRγ and of several kinases regulated by RA and n-3 PUFAs which were observed during aging.These results suggest a beneficial synergetic effect of n-3 LC-PUFAs and vitamin A on the maintenance of memory performances during aging, through a combined action on their signaling pathways, which could be involved in the maintenance of synaptic plasticity processes underlying memory performances impaired during aging.

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Les cours d’eau de tête de bassin versant, malgré leurs tailles réduites, jouent des rôles importants pour le fonctionnement des milieux situés en aval, et rendent de nombreux services écologiques. Depuis l’émergence du River Continuum Concept, le fonctionnement de ces cours d’eau est considéré comme reposant principalement sur les apports allochtones de matière organique détritique par opposition aux écosystèmes aval de plus grande taille dans lesquels la production primaire autochtone est considérée comme prépondérante. Bien que les détritus soient, par définition, des ressources de moindre qualité pour leurs consommateurs que les végétaux vivants, le rôle des facteurs qui limitent la production biologique et les processus fonctionnels dans ces écosystèmes détritiques reste encore peu exploré. Par exemple la carence en éléments minéraux essentiels (notamment en azote et en phosphore) dans les détritus peut limiter le développement des organismes vivants dans les cours d’eau. De ce fait, la disponibilité en éléments minéraux dans la colonne d’eau, en stimulant la croissance, l’activité des décomposeurs et la qualité élémentaire des ressources par le processus d’immobilisation microbienne, pourrait contrôler pour partie les processus écologiques en jeu dans ces écosystèmes. En étudiant in situ la réponse des communautés microbiennes aux nutriments le long d’un gradient d’occupation des sols, nos travaux ont mis en évidence un effet positif des éléments dissous (N et P) sur la décomposition des litières et les activités enzymatiques des décomposeurs, et ce même pour les niveaux en nutriments les plus élevés du gradient, pour lesquels des effets inverses étaient attendus. Indépendamment, dans des cours d’eau anciennement soumis à de forts dépôts acidifiants, nous avons pu observer une récupération du processus de décomposition des litières. Néanmoins, cette restauration s’accompagnant d’un appauvrissement marqué en N, des perturbations du fonctionnement de ces cours d’eau pourrait se manifester à terme. Le rôle de la production primaire dans les cours d’eau de tête de bassin versant a ensuite été questionné. En effet, bien qu’étant mineur quantitativement, l’apport de carbone de forte qualité pourrait jouer un rôle non négligeable sur le fonctionnement des cours d’eau de tête de bassin versant. En particulier, l’importance et le rôle des apports en acides gras polyinsaturés (AGPI) via les biofilms phototrophes ont été questionnés. En se basant sur un suivi de terrain sur 15 cours d’eau des Vosges le long d’un gradient d’acidification, nos recherches ont tout d’abord pu mettre en évidence la présence de biofilms diatomiques riches en AGPI, malgré le caractère très forestier de ces cours d’eau. Dans un second temps, une expérience en conditions contrôlées a permis d’observer le rôle positif des apports, mêmes faibles, de ressources diatomiques sur la croissance et la survie du crustacé amphipode Gammarus fossarum. Sans cet apport, ces organismes se sont avérés incapables de maintenir leurs niveaux internes d’AGPI, suggérant qu’une consommation de producteurs primaires autochtones était indispensable à ces organismes détritivores. Nos résultats ont ainsi pu mettre en évidence les rôles fondamentaux que peuvent jouer la disponibilité en éléments dissous (N et P) et la qualité du carbone dans les ressources sur la production biologique et sur le processus de décomposition des litières dans les cours d’eau de tête de bassin versant. Ces résultats appellent désormais à investiguer plus profondément les interactions entre ces deux facteurs limitants, et à comprendre dans quels contextes l’un des facteurs pourrait suppléer l’autre. En particulier, il sera intéressant de rechercher comment diverses perturbations anthropiques (xénobiotiques, réchauffement climatique etc…) pourraient affecter l’intensité ou la nature de ces limitations / Despite their reduced sizes, headwater streams play important roles in the functioning of downstream ecosystems and provide numerous ecological services. Since the River Continuum Concept, the functioning of these streams has been considered as mainly relying on allochthonous supplies of detrital organic matter for their functioning, in contrast with downstream ecosystems of larger size where primary production is considered to be predominant. Despite that detritus represent, by definition, a resource of lower quality for its consumers than living plants, the nature of the factors limiting the biological production and functional processes in these detrital ecosystems remains sparsely explored. First, the lack of essential elements (in particular nitrogen and phosphorus) in detritus could be a major constraint for the development of living organisms in streams. As a result, the availability of mineral elements in the water column, by stimulating the growth and activity of decomposers, but also by increasing the elemental quality of resources through microbial immobilization, could control ecological processes in a higher extent than previously believed in these ecosystems. By studying in situ, the response of microorganisms to nutrients availability along a land-use gradient, our results have shown a positive effect of the dissolved elements (N and P) on the decomposition of leaf litters and the enzymatic activities of the decomposers, even for the highest nutrient levels of the gradient, for which adverse effects were expected. Independently, in streams formerly subjected to acidification, we observed a recovery of the process of leaf litter decomposition. Nevertheless, this recovery was accompanied by a marked N reduction in the ecosystem, huge changes in stream functioning might be expected in the medium to long term. The role of autochthonous primary production was then questioned. Indeed, while being quantitatively minor, this contribution of high quality carbon may play a significant role in the functioning of headwater streams. In particular, the importance and role of polyunsaturated fatty acid (PUFA) intakes via phototrophic biofilms was questioned. Based on a field survey of 15 rivers in the Vosges Mountains along an acidification gradient, our results first showed the presence of diatomic biofilms rich in PUFA, despite these streams are clearly in a forested context. In a second step, an experimentation carried out under controlled conditions permitted to observe the positive role of diatomic resources, even in low concentrations, on the growth and survival of the crustacean amphipod Gammarus fossarum. Without this input, these organisms were unable to maintain their internal levels of PUFAs, suggesting that the consumption of autochthonous primary producers might be essential for these detritivore organisms. All our results permit to highlight the fundamental roles that can be played by the availability of dissolved elements (N and P) and the carbon quality of the resources on the biological production and on leaf litter decomposition in headwater streams. These results stress the need for more profound investigation of the interactions between these two limiting factors, and for understanding in which contexts one factor could supplement the other. In particular, it will be interesting to investigate to what extent various anthropogenic disturbances (xenobiotics, global warming, etc...) could affect the intensity or the nature of these limitations

Cette étude a pour objectif la recherche d’huiles et de composés bioactifs dans des graines provenant de la région semi-aride à aride « Regueb » située au centre de la Tunisie. Plusieurs graines sont riches en huiles principalement composées d'acides gras classiques. Des teneurs élevées en acide pétrosélinique, un acide gras inhabituel, ont été détectées chez les espèces appartenant à la famille des Apiaceae, en particulier P. major et P. saxifraga. Les graines de d’Ap. graveolens, An. graveolens, P. saxifraga et L. sativum sont à la fois riches en huiles et en composés phénoliques fonctionnels. L’accumulation de ces composés dans les graines en développement a été étudiée pour P. major, P. saxifraga et L. sativum. Certaines graines contiennent également des huiles essentielles ayant un pouvoir antibactérien comme celles de P. saxifraga, Ap. graveolens et C. sativum qui sont riches en anéthol, dillapiole et linalol. L’huile essentielle des graines de P. saxifraga (PSEO) a été, pour la première fois, testée dans un enrobage comestible à base d’alginate de sodium pour la conservation du fromage frais. Une évaluation de sa toxicité chez les souris a permis la détermination de la plage de doses sans effet nocif. L’enrobage comestible d'alginate de sodium enrichi en PSEO a amélioré la conservation du fromage frais "Sicilien de Bèja" en permettant de préserver le pH et la couleur, de diminuer la péroxydation lipidique et d’améliorer la stabilité bactérienne. L'analyse sensorielle a montré une forte appréciation du fromage enrobé en présence de PSEO. / The aim of this study is to identify bioactive oils and compounds in seeds from the semi-arid to arid region of "Regueb" in central Tunisia. Several species contained high amounts of oil mainly composed of classic fatty acids. High amounts of petroselinic acid, an unusual fatty acid, have been detected in species of the family Apiaceae, in particular P. major and P. saxifraga. The seeds ofAP. graveolens, An. graveolens, P. saxifraga and L. sativum were rich in oil and functional phenolic compounds. The accumulation of these compounds in growing seeds has been studied for P. major, P. saxifraga and L. sativum. Several seed contained essential oils with antibacterial properties such as those of P. saxifraga, AP. graveolens and C. sativum, which contained anethole, dillapiole and linalool. The essential oil of P. saxifraga seeds (PSEO) was, for the first time, tested in an edible coating based on sodium alginate for the preservation of fresh cheese. An evaluation of its toxicity in the mice allowed the determination of the dose range without any harmful effect. The edible coating of sodium alginate enriched with PSEO has improved the preservation of the fresh Sicilian cheese by preserving pH and color, reducing lipid peroxidation and improving bacterial stability. Sensory analysis showed a strong appreciation of coated cheese in presence of PSEO

Les patients atteints de lupus érythémateux systémique ont une augmentation de la prévalence du syndrome métabolique (MetS) mais les mécanismes sous-jacents ne sont pas connus. Le récepteur de type Toll 7 (TLR7), qui reconnait de l’ARN simple brin, joue un rôle important dans la défense anti-microbienne de l’hôte, mais contribue également au développement et à la progression du lupus. Cependant, l’implication de TLR7 dans le MetS est inconnue. L’objectif de mon projet de thèse était d’explorer l’idée nouvelle que la signalisation de TLR7 peut conduire non seulement au lupus mais aussi à des anomalies métaboliques.Nous avons trouvé que l’obésité induite par un régime riche en gras (régime HFD) a conduit à une exacerbation du lupus et de paramètres métaboliques dans des souris TLR8ko, qui développent spontanément une auto-immunité de type lupique à cause d’une augmentation de la signalisation de TLR7 dans les cellules dendritiques (DCs). Au contraire, sous un régime HFD, les souris TLR7/8ko n’ont pas développé de lupus, et les souris TLR7ko et TLR7/8ko ont été protégées contre les anomalies métaboliques incluant l'augmentation de poids et l’intolérance au glucose. De manière intéressante, dans des souris sauvages (WT) le régime HFD a conduit à une augmentation de l’expression de TLR7 et de la production de TNF par les DCs spléniques et hépatiques, et ce phénotype était plus profond dans les souris TLR8ko. Mon étude montre l’implication de la signalisation de TLR7 dans l’interconnexion entre le lupus et les anomalies métaboliques, donc cibler TLR7 pourrait constituer une nouvelle approche comme thérapie contre le lupus et les maladies métaboliques. / Systemic lupus erythematosus (SLE) patients have increased prevalence of metabolic syndrome but the underlying mechanisms are unknown. Toll-like receptor 7 (TLR7) that detects single stranded-RNA plays a key role in antimicrobial host defence, but also contributes in the initiation and progression of SLE. However, the implication of TLR7 in MetS is unknown. The objective of my PhD project was to explore the novel idea that TLR7 signalling can lead not only to SLE but also to metabolic abnormalities. We found that high fat diet (HFD)-induced obesity led to exacerbation of lupus and metabolic parameters in TLR8ko mice, which develop spontaneous lupus-like disease due to increased TLR7 signalling by dendritic cells (DCs). In contrast, upon HFD TLR7/8ko mice did not develop SLE, and both TLR7ko and TLR7/8ko mice were protected from metabolic abnormalities including body weight gain and glucose intolerance. Interestingly, in wild-type mice HFD led to an increase of TLR7 expression and TNF production by hepatic and splenic DCs, and this phenotype was more profound in TLR8ko mice. My study uncovers the implication of TLR7 signalling in the interconnection of SLE and metabolic abnormalities, thus targeting TLR7 might be a novel approach as a tailored therapy in SLE and metabolic diseases.

Les ferments lactiques, d’une importance industrielle considérable, sont très largement commercialisés sous forme concentrée, congelée ou lyophilisée en vue de leur utilisation ultérieure dans les procédés industriels tels que les procédés de production de fromage. Cependant, les procédés de stabilisation (congélation et lyophilisation) engendrent différents stress qui peuvent conduire à de faibles taux de survie et des pertes de fonctionnalités des microorganismes. Dans ce contexte, ce travail de thèse vise à mieux comprendre l’incidence de l’état physiologique des cellules de L. lactis TOMSC161 au moment de la récolte sur leur tolérance à la lyophilisation et au stockage, et de développer des outils simples mais efficaces d’évaluation de l’état physiologique des cellules au cours de la fermentation pour les industriels. Dans une première partie, l’influence de différents paramètres de fermentation (température, pH et phase de croissance) sur la croissance et la résistance de L. lactis TOMSC161 à chaque étape du procédé de lyophilisation et au stockage a été étudiée. Alors que les performances de la souche ne sont pas dégradées après congélation, L. lactis s’est avéré sensible au séchage et au stockage à température ambiante. De plus, la température de fermentation et l’instant de récolte influencent la résistance au séchage de cette bactérie. Ainsi, les cellules de L. lactis TOMSC161 cultivées à 32 °C, pH 6,2 et récoltées tardivement (en phase stationnaire avancée) présentent une croissance optimale et la meilleure résistance à la lyophilisation et au stockage à 4 °C. Dans une seconde partie, une caractérisation approfondie de la membrane de L. lactis TOMSC161 aux niveaux biochimique et biophysique a été réalisée au cours de fermentations à différentes températures (22 et 30 °C) et a été mise en lien avec la résistance des ferments à la lyophilisation et au stockage. La cyclopropanation des acides gras insaturés de L. lactis TOMSC161 au cours de la fermentation est reliée à une rigidification de la membrane et permet d’améliorer la tolérance des cellules à la lyophilisation et au stockage. A l’inverse, la culture des cellules à une température inférieure à la température optimale de croissance induit une adaptation homéovisqueuse de la membrane, mise en évidence par la température de transition lipidique, mais n’a pas induite une amélioration de la résistance à ce procédé de préservation. Dans une troisième partie, la caractérisation de l’état physiologique des cellules de L. lactis TOMSC161 a été complétée au niveau du transcriptome, du protéome et de l’état d’oxydation cellulaire. Le procédé de lyophilisation provoque la formation d’espèces réactives de l’oxygène (ROS) intracellulaires qui dégradent la performance des ferments au cours du stockage. Par ailleurs, l’état d’oxydation des cellules diminue au cours de la fermentation et est expliqué, en phase stationnaire, par un ralentissement du métabolisme énergétique aérobie et une induction des réponses au stress oxydatif. Cette « pré-adaptation » initiale des cellules de L. lactis TOMSC161 au cours de la fermentation permet, là encore, une amélioration de leur tolérance à la lyophilisation et au stockage par une limitation de l’accumulation de ROS lors de ce procédé de préservation. Ce travail se conclut par une vérification des fonctionnalités du ferment lyophilisé, dans les conditions de production optimisées lors de cette thèse, en fabrication fromagère. Malgré l’étape de lyophilisation, les propriétés technologiques de L. lactis TOMSC161 sont conservées, validant ainsi le travail d’optimisation réalisé. / Lactic acid bacteria, which have a significant industrial importance, are widely distributed in frozen or freeze-dried state for further use in industrial processes such as cheesemaking. However, stabilization processes (freezing or freeze-drying) causes different stresses which can lead to low survival rates and functionality losses of microorganisms. In this context, this thesis aimed at better understanding the impact of the physiological state of L. lactis TOMSC161 cells during fermentation on their freeze-drying and storage resistance, and at developing simple but efficient tools to evaluate the cells physiological state during fermentation for industrials.In the first part of this work, the influence of fermentation parameters (temperature, pH and harvesting time) on the growth and resistance of L. lactis TOMSC161 to each step of the freeze-drying process and storage has been investigated While the strain performance was not deteriorated after freezing, L. lactis was sensitive to the drying step and to ambient temperature storage. Moreover, the fermentation temperature and the harvesting time influenced the drying resistance of this bacterium. L. lactis TOMSC161 cells grown at 32 °C, pH 6.2 and harvested late (at late stationary phase) exhibited therefore both an optimal growth and the highest resistance to freeze-drying and storage at 4 °C. In the second part, a deep characterization of the L. lactis TOMSC161 membrane at a biochemical and biophysical level was analyzed during fermentation at different temperatures and was linked to the freeze-drying and storage resistance of starters. The cyclopropanation of unsaturated fatty acids of L. lactis TOMSC161 during fermentation was correlated with a membrane rigidification and allowed an improvement of the cell tolerance to freeze-drying and storage. Conversely, cultivating cells at lower fermentation temperature than the optimum growth temperature induced as expected a homeoviscous adaptation as evidenced by lowered lipid phase transition temperature but did not induce any improvement of resistance to this preservation process.In the third part, the physiological state characterization of L. lactis TOMSC161 cells was completed by investigating at the transcriptomic and proteomic levels as well as the cellular oxidation state. The results proved that the freeze-drying process caused intracellular reactive oxygen species (ROS) formation, responsible of degradation of the starter performance during storage at 25 °C. Furthermore, the cellular oxidation state decreased during fermentation and was explained, in the stationary phase, by a slowdown of the aerobic energy metabolism and the induction of oxidative stress responses. This initial “pre-adaptation” of L. lactis TOMSC161 during fermentation allowed improving their tolerance to freeze-drying and storage by a limitation of ROS accumulation through the whole preservation process.Finally, this work has been concluded by verifying the functionalities of starter freeze-dried in the optimized production conditions defined in this thesis during cheesemaking. Despite the freezedrying step, the technological properties of L. lactis TOMSC161 were preserved, thus validating the performed optimization.