Certains facteurs de risque, comme l’hyperlipidémie, l’hyper-agrégabilité des plaquettes sanguines et le stress oxydant favorisent la progression des maladies cardiovasculaires. L’objectif de ce travail est de comparer les effets des AGPI-LC issus de sources différentes (microalgue marine, huile d’argan et de poisson) sur l’installation du syndrome métabolique chez des rats soumis à un régime hyperlipidique. Les effets de l’huile d’argan sur la fonction plaquettaire et sur le bilan lipidique ont aussi été testés chez des patients dyslipidémiques. Une étude préliminaire sur des rats a été réalisée afin de rechercher la dose minimale de la microalgue (Odontella aurita) à incorporer dans le régime pour obtenir un effet positif sur les différents paramètres mesurés. Nous avons ensuite étudié l’effet du lyophilisat d’O. aurita sur les facteurs de risque cardiovasculaire induits par un régime hyperlipidique chez le rat. Les résultats ont montré, que l'apport d'O. aurita induit une diminution de la glycémie et des teneurs en lipides plasmatiques ainsi qu’une réduction de l'agrégation plaquettaire. Nous avons ensuite comparé les effets de cette microalgue avec l’huile de poisson. Pour cela une étude nutritionnelle a été réalisée chez des rats soumis à un régime hyperlipidique supplémenté ou non avec du lyophilisat d’O. aurita ou de l’huile de poisson. Il a ainsi été montré que la supplémentation en lyophilisat d’O. aurita et en huile de poisson diminue l’agrégation plaquettaire et le stress oxydatif. Nous avons par la suite comparé les effets de l’huile de poisson riche en oméga-3, et de l’huile d’argan riche en oméga-6 et oméga-9. Nos résultats montrent que les 2 sources diminuent l’agrégation plaquettaire et les facteurs de risque du syndrome métabolique mais leurs mécanismes d’action semblent être différent. En complément Nous avons sur l’huile d’argan, réalisé au Maroc une étude clinique pour rechercher l’effet antiagrégant et hypolipémiant chez des patients dyslipidémiques. Les résultats obtenus montrent une amélioration significative des lipides athérogènes chez les patients consommant de l'huile d’argan. Cette amélioration consiste en une baisse très significative des taux de cholestérol total et de LDL-cholestérol sériques auxquels s'ajoutent une diminution de l’agrégation plaquettaire et du stress oxydatif chez les patients consommant de l'huile d’argan. / Some risk factors, such as hyperlipidemia, hyperaggregability of blood platelets and oxidative stress promotes the progression of cardiovascular disease. The objective of this study was to compare the effects of LC-PUFA from different sources (marine microalgae, argan oil and fish oil) on installing the metabolic syndrome in rats fed high fat diet. The effects of argan oil on platelet function and lipid profiles were also tested in dyslipidemic patients. A preliminary study was conducted to find the minimum dose of microalgae (Odontella aurita) to be incorporated in the diet for a positive effect on the different parameters measured. We then studied the effect of lyophilized O. aurita on cardiovascular risk factors induced by a high fat diet in rats. The results showed that the addition of O. aurita induces a reduction in blood glucose and plasma lipid levels and a reduction in platelet aggregation. We then compare the effects of microalgae with fish oil. For this, a nutritional study was conducted in rats subjected to a high fat diet (HF) supplemented or not with the freeze-dried O. aurita (HFOA) or fish oil (HFFO). Supplementation lyophilized O. aurita and fish oil decreases platelet aggregation and oxidative stress.We subsequently compared the effects of fish oil rich in omega-3, and argan oil which is rich in omega-6 and omega-9. Our results show that 2 sources of LC-PUFA decrease platelet aggregation and the risk factors of metabolic syndrome, but their mechanism of action appears to be different.We have also conducted a clinical study in Morocco to investigate the antiplatelet and lipid lowering effect of argan oil in patients with dyslipidemia. The results show a significant improvement in atherogenic lipids in patients consuming argan oil for 3 weeks. This improvement consists in a very significant reduction in total cholesterol and serum LDL cholesterol, with a decreased platelet aggregation and oxidative stress in patients consuming argan oil.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Les lipases sont des enzymes présentant un grand intérêt industriel. L’intérêt de ces enzymes a conduit à caractériser ces enzymes, à mieux comprendre leur mécanisme réactionnel et leur cinétique, et à établir des méthodes efficaces de production en système d’expression homologue et hétérologue. Plus récemment, l’ingénierie enzymatique permet d’améliorer les caractéristiques des enzymes. Ce thèse s’est fixé deux objectifs principaux: premièrement, la purification et la fonctionnalisation d’acides gras poly-insaturés de type Omega-3 (PUFAs), et spécialement l’acide cis-4, 7, 10, 13, 16, 19-docosahexaénoique (DHA) et deuxièmement la production de lipides structurés (SL). Un premier objectif fut de produire une molécule pharmaceutique, le nicotinyl DHA ester. Le co-substrat du DHA est le nicotinol, un alcool qui après absorption, il est rapidement converti en acide nicotinique (Vitamine B3). La trans-esterification enzymatique entre l’ester éthylique du DHA et le nicotinol a été optimisée dans le but de synthétiser un ester présentant les propriétés cumulatives des deux réactants. Après la sélection de l’enzyme optimale (lipase immobilisée de Candida antarctica; Novozyme 435) et le choix du milieu réactionnel (milieu sans solvant), le procédé a été optimisé. Une conversion supérieure à 97 % a été obtenu en 4 heures avec 45 g.L-1 d’enzyme. Dans ces conditions, une productivité de 4.2 g de produit .h-1.g d’enzyme-1 a été obtenue. Ce projet nécessite une haute pureté en DHA. Un procédé de purification enzymatique a été choisi. Les lipases sont capables de discriminer entre les acides gras en fonction de la longueur de chaine et du degré d’insaturation. Les lipases agissent par résolution cinétique, en réagissant plus efficacement avec les acides gras saturés et mono-insaturés qu’avec les PUFAs résistants. La lipase YLL2 de Yarrowia lipolytica apparait comme un bon candidat car elle est homologue à une des lipases les plus efficaces, la lipase de Thermomyces lanuginosus. YLL2 a permis d’obtenir une discrimination très efficace. Les raisons de la sélectivité de l’enzyme ont été identifiées : il s’agit du positionnement de la double liaison la plus proche de la fonction carboxylique. La concentration en DHA la plus élevée a été obtenue avec YLL2 (73%) avec un pourcentage de récupération du DHA-EE de 89%. YLL2 est par conséquent l’enzyme décrite la plus efficace pour la purification du DHA.La mutagénèse ciblée dans le site actif de YLL2 a été utilisée pour améliorer la sélectivité de cette enzyme. L’analyse de la structure 3D et les alignements avec des lipases homologues a permis de choisir les cibles de mutagénèse dirigée. Les acides aminés cibles ont été changés de manière à restreindre ou élargir le site actif. De ce premier screening de variantes deux positions ont permis d’améliorer la spécificité de l’enzyme, les positions I100 et V235. Finalement la saturation de ces 2 positions a été réalisée. Le dernier objectif de la thèse était la production de SL par acidolysis enzymatique entre l'huile d'olive vierge et les acides caprylic ou capric utilisant la lipase YLL2 immobilisé. Le SL obtenu devrait être riche en acide oléique à la position sn-2 tandis que les C8:0 et C10:0 devraient être principalement estérifiés aux positions sn-1,3. YLL2 immobilisé sur Accurel 1000 a été testé dans un système sans solvant. La réaction d’acidolysis d'huile d'olive avec C8:0 ou C10:0 a été optimisée avec la méthodologie de surface de réponse (RSM). / Lipases are enzymes with applications extended to a wide variety of industries. The variety of lipases applications led to increased research to characterize them and better understand their kinetics and reaction mechanisms and to establish methods for lipase production in homologous and heterologous expression systems. Lately enzymatic engineering allowed the improvement of lipase characteristics. This thesis project studies the use of lipases for two main objectives: lipase-catalyzed purification and functionalization of Omega-3 polyunsaturated fatty acids (PUFAs), especially cis-4, 7, 10, 13, 16, 19-docosahexaenoic acid (DHA) and production of structured lipids (SL). DHA was used for the synthesis of a pharmaceutical molecule, the nicotinyl DHA ester. The co-substrate of the reaction was nicotinol, an alcohol from the group B pro-vitamin, which after absorption is rapidly converted into nicotinic acid (Vitamin B3). The enzymatic trans-esterification of DHA ethyl esters with nicotinol was optimised to synthesise an ester presenting the cumulative properties of the two reactants. After enzyme (immobilized lipase from Candida antarctica; Novozym 435) and reaction medium (solvent-free system) selection, the process was optimised. A conversion to nicotinyl-DHA superior to 97 % was obtained in 4 hours using 45 g.L-1 of enzyme. With a productivity of 4.2 g of product .h-1.g of enzyme-1.This project requires DHA of high purity. Enzymatic purification was chosen for the production of DHA concentrates. Lipases can discriminate between fatty acids in function of their chain length and saturation degree. Lipases react more efficiently with the bulk of saturated and mono-unsaturated fatty acids than with the PUFAs. The objective was the discovery of more specific enzymes for DHA purification. The lipase Lip2 from Yarrowia lipolytica (YLL2) appears as a good candidate since it is homologous to one of the most efficient lipase, the lipase from Thermomyces lanuginosus. YLL2 enables a high discrimination to be obtained, enzyme selectivity being principally due to the positioning of the double-bond the closest from the carboxylic group. The highest concentration of DHA was obtained with YLL2 (73%) with a recovery percentage of DHA-EE of 89%. YLL2 is the most efficient described lipase for DHA purification.Site directed mutagenesis was used to improve YLL2 from Y. lipolytica. Using its three dimensional structure and alignment with homologous lipases, targets for site directed mutagenesis were chosen. Chosen amino acids were substituted by two amino acids of different sizes. From the screening of variants two positions with promising specificities where chosen, positions I100 and V235. Finally saturation of both positions and the analysis of their performances in the selected reactions were carried out. The last objective was the production of SL by enzymatic acidolysis between virgin olive oil and caprylic or capric acids using immobilized Lip2 from Y. lipolytica. The SL obtained should be rich in oleic acid at the sn-2 position while C8:0 and C10:0 should be mainly esterified at the sn-1,3 positions. Lip2 from Y. lipolytica immobilized on Accurel MP 1000 was tested in a solvent-free system. The acidolysis reaction of olive oil with C8:0 or C10:0 was optimized by response surface methodology (RSM)

Un procédé enzymatique sans solvant a été développé permettant la synthèse d'un ester phénolique de DHA. L'optimisation des paramètres réactionnels a permis d'atteindre des rendements élevés (440 g/L) d'ester de DHA et d'alcool vanillique (DHA-VE), dont les activités biologiques et le potentiel applicatif ont été évalués. L'activité inhibitrice du DHA-VE vis-à-vis des radicaux ABTS, DPPH et hydroxyle a été démontrée. Un effet neuroprotecteur de l'ester a également été mis en évidence sur des neurones primaires de rat, exposés aux oligomères du peptide [bêta]-amyloïde. Une étude in vivo a permis de montrer que le greffage d'alcool vanillique conduit à une augmentation du taux de DHA au niveau des globules rouges et des neurones, indiquant une biodisponibilité accrue du DHA lorsque celui-ci est couplé au composé phénolique. Aucune toxicité visible de l'ester n'a été constatée. Par ailleurs, l'incorporation de DHA-VE dans divers systèmes émulsionnés a permis d'accroître leur stabilité à l'oxydation, quelles que soient les conditions de stockage. Ceci montre le potentiel de cet ester pour enrichir diverses matrices alimentaires en DHA, tout en améliorant leur stabilité à l'oxydation. Le procédé enzymatique développé a été appliqué à de l'huile de saumon, utilisée comme source d'acides gras polyinsaturés de la série oméga-3. L'incorporation totale de l’alcool vanillique (50 g/L) a été obtenue après 24 h de réaction, conduisant à la production d'une grande variété d'esters, représentatifs de la composition initiale de l'huile en acides gras. Le milieu réactionnel brut issu de l'alcoolyse de l'huile présente une grande stabilité et des propriétés antioxydantes importantes par rapport à l'huile de saumon native. En conclusion, l'approche consistant à assembler des composés phénoliques et des lipides polyinsaturés au sein d'une même structure semble prometteuse pour renforcer le potentiel applicatif de ces deux familles de biomolécules et produire de nouveaux ingrédients bioactifs stables / An efficient solvent-free bioprocess was developed for the synthesis of DHA phenolic ester, using the lipase B from Candida antarctica. The protocol developed here led to high-level production (440 g/L) of DHA vanillyl ester (DHA-VE) that exhibits interesting application potential as food ingredient. DHA-VE was characterized by a high stability and a high radical scavenging activity towards DPPH, ABTS and hydroxyl radicals. Neuroprotective properties of DHA-VE were also demonstrated in rat primary neurons exposed to amyloid-[beta] oligomers. Enzymatic esterification of DHA with vanillyl alcohol (VA) led to increased DHA levels in erythrocytes and brain tissues of mice fed DHA-VE-supplemented diet comparing with DHA. No visible toxicity of the ester was found. Enrichment of emulsions with DHA-VE improved significantly their oxidative stability whatever the conditions of storage, showing the potential of DHA-VE to enrich various food matrices with DHA while protecting them against oxidation. The enzymatic process was applied to salmon oil as a source of omega-3 polyunsaturated fatty acids (PUFA). The total conversion of VA (50 g/L) was achieved after 24 h of reaction, leading to the production of a wide variety of esters that mirror the initial composition of the oil. The crude reaction medium recovered from salmon oil alcoholysis exhibited a high stability together with high antioxidant properties in comparison with native salmon oil. In conclusion, the approach that consists in bringing phenolic compounds and PUFA-rich lipids together within a single structure is expected to provide stable bioactive ingredients that should broaden the scope of application of omega-3 PUFAs whose health benefits are increasingly sought