La présente étude concerne l'évaluation de l'impact du séchage par air chaud (HAD), lyophilisation (FD) et " swell drying " (SD), procédé couplant le séchage par air chaud avec le procédé de Détente Instantanée Contrôlée (DIC), sur les fraises (Fragaria var. Camarosa). Il s'agit de comparer et de contraster les performances des procédés et la qualité du produit fini séché en termes des cinétiques de séchage et de réhydratation, de contenus en molécules bioactives et activité antioxydante, et des paramètres caractéristiques de texture comme croquant et croustillant. Les résultats obtenus ont montré que le procédé de SD comparé aux procédés classiques de séchage et de lyophilisation, réduit d'une façon importante le temps de séchage ainsi que les coûts d'opération. D'autre part, SD conserve la qualité nutritionnelle des fraises en gardant leur contenu en composants bioactifs et en augmentant leur disponibilité. De plus, une corrélation importante entre la capacité antioxydante et le contenu total d'anthocyanes a été établie. D'autre part, les fraises séchées par SD ont montré une très intéressante macro et micro-structure. Les produits ont présenté une haute expansion et une croustillance significative due au phénomène de micro-alvéolation par décompression instantanée par DIC. D'ailleurs, il a été possible de mesurer les caractéristiques instrumentales de croustillance/croquance des échantillons finaux séchés. Grâce à la possibilité de modifier, contrôler et optimiser les paramètres opératoires du procédé DIC, il a été possible d'obtenir un produit du type " snack " croustillant avec une très haute valeur nutritionnelle.

Ces travaux portent sur l’étude du transfert de l’arôme viennoiserie encapsulé dans une matrice constituée du mélange gomme acacia – maltodextrines et incorporé dans une génoise emballée (plastiques et papier), dans des conditions contrôlées de stockage (humidité relative et température). Le procédé d’encapsulation utilisé dans cette étude est la lyophilisation. Les propriétés physicochimiques des molécules volatiles influencent leur rétention. Ainsi, les molécules hydrophobes à haut poids moléculaire sont mieux conservées dans ce système. L’incorporation de capsules d’arômes dans les génoises influence leurs propriétés physiques (la couleur et la texture) et favorise la formation d’une croûte pouvant jouer un rôle barrière sur les transferts d’arômes. Au cours du stockage des génoises emballées, l’apport positif de l’encapsulation sur la rétention des arômes a été révélé. Le type d’emballage peut influencer la perte en composés d’arôme dans l’espace de tête génoise – emballage. Ainsi, les emballages plastiques offrent une meilleure conservation des molécules volatiles par rapport aux papiers traités / This study deals with transfer of viennoiserie aroma encapsulated in a acacia gum - maltodextrines matrix and incorporated in a packaged sponge cake (plastic and treated-paper), under controlled storage conditions (temperature and relative humidity). The process of encapsulation used in this work is freeze-drying. The physicochemical properties of the volatiles molecules influence their retention in the matrix. Thus, the hydrophobic molecules with high molecular weight are more retained. The incorporation of capsules in the sponge cake matrix influences the physical properties of food matrix (color and texture) and supports the formation of a crust which acts as a barrier in the flavour transfer. It was noted that encapsulation contributed in retaining flavour compounds during the storage of packaged sponge cake. Also, the type of packaging can influence the loss of flavour in the headspace between sponge cake and packaging. Indeed, plastic packaging offers a better conservation of volatiles molecules compared to treated-papers

La production inductrielle de ferments nécessite une étape de stabilisation qui affecte la qualité des cellules. Ce phénomène étroitement lié à l’espèce, voire à la souche bactérienne considérée, dépend également des conditions mises en œuvre lors de la conduite du procédé de production. Dans ce contexte, ce travail de thèse vise à améliorer les performances de Lactobacillus buchneri R1102 et Bifidobacteium longum R0175 à la lyophilisation et au stockage, et à identifier les réponses physiologiques associées.Dans une première partie, l’effet du temps de récolte sur les caractéristiques membranaires et les performances industrielles de Lb. Buchneri R1102 et B. lolngum R0175 a été anlysé. Une récolte en phase stationnaire conduit à une meilleure tolérance au cours de la congélation pour B. longum R0175 mais ne permet pas de maintenir une activité acidifiante élevée pour Lb. Buchneri R1102. Ces résultats sont reliés à une rigidificatioin de la membrane et à une augmentation de la proportion en acides gras saturés et cycliques en phase stationnaire de croissance.Dans une deuxième étape, les cellules de Lb. Buchneri R1102 ont été soumises à différentes conditions de stress osmotique. Un stress osmotique avec du KCl 0.1 M augmente la survie au cours de la lyophilisation mais ne modifie les caractéristiques membranaires des cellules. Un ajout de KCl 0.6 M en début de fermentation améliore la survie au cours du stockage à l’état lyophilisé. Ce phénomène est expliqué par une rigidification de la membrane lié à une augmentation de la concentration en acides gras cycliques et à une accumulation de bétaïne intracellulaire.Dans une troisème partie, l’effet de différentes atmosphères de culture sur l’état physiologique et les performances de Lb. Buchneri R1102 et B. longum R0175 a été étudié.Pour Lb. Buchneri R1102, l’apport d’air accélère significativement la croissance et la concentration bactérienne (air à 1.2 vvm) en fluidifiant les membranes cellulaires et en orientant le flux métabolique vers la production d’acétate. A l’inverse, l’apport d’azote ou d’un mélange de gaz N2H2 allonge les fermentations en diminuant le potentiel d’oxydoréduction. Enfin, l’apport des gaz air, N2 et N2H2 dégrade l’activité acidifiante de Lb. Buchneri R1102 mais augmente sa survie au cours du stockage, en lien avec des modifications de composition an acides gras et de synthèse protéique. Pour B. longum R0175, une concentration cellulaire plus élevée est obtenue lorsqu’un bullage N2 ou N2CO2 est effectué en début de culture. L’activité acidifiante des ferments est préservée au cours du procédé pour toutes les conditions testées, en lien avec une augmentation de la proportion d’acides gras insaturés et cycliques, mais sans variation de fluidité membranaire.Enfin, une meilleure survie cellulaire est obtenue lorsque les cellules sont cultivées avec du N2CO2 pendant toute la fermentation.Ce travail se conclut par la validation, à l’échelle pilote, des conditions conduisant à une amélioration de la stabilité biologique des ferments lyophilisés, tout en préservant les performances des fermentations. / Industrial starter’s production requires a stabilization step that affects the quality of the cells. This phenomenon is closely linked to the used species and strains, and depends on the procedures applied during the production process. In this context, this thesis aims at improving the performances of Lactobacillus buchneri R1102 and Bifidobacterium longum R0175 during freeze-drying and storage, and to identify the corresponding physiological responses.In the first part of this work, the effect of the harvesting time on membrane characteristics and industrial performances of Lb. buchneri R1102 and B. longum R0175 has been analyzed. Harvesting the cells in stationary phase led to a better tolerance during freezing of B. longum R0175 but did not allow the maintenance of elevated acidification activity for Lb. buchneri R1102. These results have been related to a rigidification of the membrane and to an increase of the proportion of saturated and cyclic fatty acids in cellular membranes of cells recovered in stationary growth phase.In a second step, cells of Lb. buchneri R1102 have been submitted to different conditions of osmotic stress in order to improve their performances. An osmotic stress with 0.1 M KCl increased the cells survival during freeze-drying, without changing their membrane characteristics. In addition, adding 0.6 M KCl in the beginning of the fermentation improved the survival during storage on freeze-dried form. This phenomenon was explained by a rigidification of the membrane that was linked to an increase of cyclic fatty acids content and intracellular betaine concentration.The third part was devoted to the study of the effect of various gaseous atmospheres during the cultures, on the physiological state and the performances of Lb. buchneri R1102 and B. longum R0175. For Lb. buchneri R1102, aeration (air at 1.2 vvm) significantly accelerated the growth and the final cell concentration by increasing membrane fluidity and by directing metabolic flux towards acetate production. Conversely, adding nitrogen or the gas mixture N2H2 delayed the fermentations by decreasing redox potential. Lastly, injecting different gases (air, N2, N2H2) decreased acidification activity Lb. buchneri R1102 but increased its survival during storage, as a result of modifications of fatty acids composition and proteins synthesis. For B. longum R0175, a higher cell concentration was obtained when the culture medium was bubbled with N2 or N2CO2 at the beginning of the fermentation. In addition, acidification activity of these starters was well maintained for all tested conditions, which was linked to an increase of unsaturated and cyclic fatty acids proportion, but without any change in membrane fluidity. Lastly, a better cell survival was obtained for cells grown with N2CO2 all along the fermentation.Finally, this work is concluded finish with the validation, at pilot scale, of the conditions leading to an improvement of the biological stability of freeze-dried starters, while maintaining their performances during fermentation.

Ce travail est basé sur l’étude expérimentale, étape par étape, du procédé de lyophilisation, afin de comprendre les impacts des différents paramètres du procédé sur la viabilité d’une souche modèle probiotique de type lactobacillus casei. Nous avons tout d’abord étudié les propriétés thermodynamiques des formulations considérées à base de lactose et de polyvinylpyrrolidone, (PVP) en commençant dans un premier temps par l’obtention du diagramme d’état du système amorphe constitué du binaire eau-PVP, puis le diagramme de fusion du ternaire eau-PVP-lactose afin d’en déduire les paramètres clefs pour l’optimisation des cycles de lyophilisation de ces suspensions bactériennes. Dans la deuxième partie, nous avons caractérisé par microscopie électronique à balayage (MEB) la localisation des bactéries au sein de la phase solide amorphe des lyophilisats poreux. Ensuite, les différentes formulations ont été soumises à différents protocoles de congélation (vitesse de refroidissement ; recuit) afin d’obtenir les meilleurs résultats en termes de taux de survie des bactéries. Avec la formulation sélectionnée précédemment nous nous sommes intéressés à l’influence des paramètres opératoires de sublimation (température étagère et pression totale de sublimation) conduisant aux meilleurs taux de survie des bactéries. Nous avons observé que nos cellules probiotiques, avec ces formulations, pouvaient être lyophilisées, au-dessus de la température limite de collapse, sans impacter la viabilité des cellules présentes ou insérées au sein de la phase matrice poreuse du lyophilisat final, ce dernier présentant de plus, de bonnes propriétés d’usage en termes de stabilité en vue d’une mise en forme galénique ou d’un stockage ultérieur / This work is based on the experimental study, step by step, of the freeze-drying process of a model probiotic strain of lactobacillus caseï type to understand the impact of the numerous factors (formulation; freezing protocol; operating conditions) on the survival rates of these bacteria in the final lyophilisate. Firstly, we investigated the thermo-dynamical and physical properties (vitreous transition and melting temperatures) of formulations based on lactose and polyvinylpyrrolidone (PVP) protectants and their mixture. Thus, we have determined the phase diagrams and the melting diagram of the water+PVP binary system and of the ternary water-PVP-lactose system. Next, we determined the optimal freezing protocol (freezing rates; annealing treatment) with different formulations which led to the best survival rates. Next, in a preliminary study we have characterized by SEM (scanning electron microscopy) the location of the cells inserted inside the solid amorphous phase of the porous matrix of the different lyophilisates. Secondly, with the pre-selected formulation, we experienced the influence of the main operating sublimation parameters (shelf temperature and total gas pressure), leading to highest product quality in terms of bacteria survival ratios of the final lyophilisates. We observed that these probiotics cells, with this formulation, could be freeze-dried above the limit collapse temperature without impacting significantly the viability of the freeze-dried cells and with lyophilisates of high stability attributes

L’objectif de cette thèse est d’élaborer de nouveaux (super)isolants thermiques à partir de silices nanostructurées telles que les Silices Mésoporeuses Organisées et les phyllosilicates. Dans un premier temps, il s’agissait d’élaborer les matériaux en contrôlant les paramètres clé de synthèse, puis de les caractériser en évaluant notamment les propriétés thermiques. Les matériaux étudiés sont des micro- et nanoparticules de silice mésoporeuse d’une part, synthétisées avec des porosités intra- et interparticulaires contrôlées, et des phyllosilicates naturels et synthétiques d’autre part. Dans un deuxième temps, différents traitements post-synthèse ont été réalisés sur ces matériaux pour améliorer significativement leurs propriétés physico-chimiques –en particulier les propriétés d’isolation thermique– et leurs performances mécaniques. Par la suite, dans le cadre de l’étude des phyllosilicates modifiés, des composites peu denses phyllosilicates/polymères et phyllosilicates/tensioactifs intercalés et/ou exfoliés ont été élaborés afin d’améliorer les propriétés obtenues et de réaliser une mise en forme de ces matériaux. Les conductivités thermiques ont été déterminées sur l’ensemble des matériaux utilisés. / This thesis aims at developing new thermal (super)insulators from nanostructured silicas such as Organized Mesoporous Silicas and phyllosilicates. First, new materials were created controlling the key-parameters of the synthesis ; these materials were then finely characterized and especially their thermal properties. On one hand, studied materials are mesoporous silica micro- and nanoparticles synthesized with controlled intra- and interparticular porosities, and on the other hand natural and synthetic phyllosilicates. Then post-synthesis treatments were applied to enhance significantly thermal and mechanical performances of the products. In a further step, in the case of the treated phyllosilicates, low-density phyllosilicates/polymers composites and intercalated and/or delaminated phyllosilicates/surfactant composites were synthesized to improve the properties that were obtained and to process the materials. Thermal conductivity was determined for all the samples.

Les liposomes d'ATP incluant des ligands hépatiques pourraient contribuer à améliorer le statut énergétique du greffon hépatique. Une première phase de développement a mis en évidence la nécessité de stabiliser la forme (i) et de valider un modèle cellulaire à statut énergétique altéré (ii) afin de pouvoir tester différentes formulations liposomales d'intérêt. Afin de résoudre la première problématique, différentes stratégies ont été mises en place lors de la lyophilisation de liposomes blancs ou chargés en ATP. Le saccharose et le tréhalose ont conduit à une stabilisation de la forme avant et après lyophilisation. Néanmoins, quel que soit le procédé, la lyophilisation s'est accompagnée d'une fuite en ATP. L'ajout d'un agent inhibant la cartinine palmitoyl transferase, l'Etomoxir, s'est révélé un modèle intéressant pour moduler le niveau énergétique des HepG2 en fonction de la température et de la concentration utilisée. En conclusion, ce travail contribue à mieux comprendre les facteurs critiques liés à la lyophilisation des liposomes (i) et décrit des modèles cellulaires hépatiques à statut énergétique altéré qui pourraient être mis à profit pour tester différents principes actifs ou formes galéniques innovantes.

Cette thèse s'intéresse à la préparation, par la technique de la lyophilisation, des aérogelsà base de celluloses et de charges minérales destinés à une utilisation potentielle dans le domainede l'isolation thermique. Le premier objectif de la thèse a été la caractérisation de différentescelluloses (cellulose (PBPD), nanocristaux (NCC) et nanofibrilles oxydées (NFCs)), les chargesminérales (principalement la zéolithe) et les différents aérogels résultants de différentescombinaisons des matériaux de départ utilisés. Nous avons utilisé pour la caractérisation desmatériaux de départ et des aérogels des techniques d'analyse telles que la diffraction des rayonsX (DRX), la BET, le MEB et le potentiel zêta. Nous avons également caractérisé les propriétésmécaniques des aérogels par des essais de compression et leurs propriétés de conductionthermique dans le régime non stationnaire par la technique du fil chaud. Il s’est avéré qu’unestructuration multi-échelles de ces différentes celluloses favorise la création de méso etnanoporosités au détriment de la macroporosité. Ceci favorise le confinement de l’air dans le bioaérogelpar effet de Knüdsen et améliore ses propriétés d’isolation thermique. D'autre part lesnanoparticules (organiques et inorganiques) permettent d'avoir des aérogels de très bonnespropriétés mécaniques. Le troisième objectif était d'essayer d'autres charges minérales (autres quela zéolithe) dans les différentes celluloses et d’explorer les propriétés morphologiques,structurales, thermiques et mécaniques. Cette étude a permis de montrer l'importance descaractéristiques morphologiques et géométriques des charges minérales dans le contrôle despropriétés physiques et mécaniques des aérogels bio-hybrides. / This thesis focuses on the preparation, using freeze drying technique, of aerogels madefrom cellulose and mineral fillers intended for potential use in the field of thermal insulation. Thefirst goal of this thesis was the characterization of different cellulose (cellulose (PBPD)nanocrystals (NCC) and oxidized nanofibrils (NFCs)), the inorganic filler (mainly zeolite) and theresulting aerogels prepared by various combinations. We used for the characterization of thestarting materials and the aerogels analytical techniques such as x-ray diffraction (XRD), BET,SEM and the zeta potential. We also characterized the mechanical properties of the aerogels bycompression tests and their thermal conduction properties in the non-steady state by the hot wiretechnique. It has been found that multi-scale structure of these celluloses promotes the creation ofmeso and nanoporosities to the detriment of macroporosity. This promotes the confinement ofthe air in the bio-aerogel by Knudsen effect and improves their thermal insulation properties. Onthe other hand, the nanoparticles (organic and inorganic) allow the aerogels to have very goodmechanical properties. The third objective was to try other mineral fillers (other than the zeolite)in combination with the different cellulose and explore the morphological, structural, thermaland mechanical of the corresponding aerogels. This study has allowed showing the importance ofmorphological and geometrical characteristics of the mineral fillers in controlling physical andmechanical properties of the bio-hybrid aerogels.

La leishmaniose viscérale est une maladie tropicale négligée et létale en l’absence de traitement. L’Amphotéricine B (AmB) est une molécule efficace mais sa forme conventionnelle, Fungizone®, conduit à une toxicité limitant les doses tandis que les formulations lipidiques moins toxiques telles que l’Ambisome® sont très coûteuses. Ainsi, le besoin de nouvelles formes thérapeutiques à la fois non toxiques et peu coûteuses subsiste actuellement. Dans ce travail, nous avons étudié deux solutions possibles : la Fungizone® chauffée (H-AmB) et une microémulsion chargée en AmB (MEAmB). En ce qui concerne la microémulsion, une forme lyophilisée est souhaitable afin de s’affranchir des risques d’hydrolyse et de contamination microbienne. Les objectifs de la thèse étaient de développer les deux nouvelles formes, d’évaluer la toxicité et l’efficacité de H-AmB et MEAmB contre Leishmania donovani (souche LV9) in-vitro et in-vivo et également d’optimiser la lyophilisation de la microémulsion.La microémulsion MEAmB est composée de gouttelettes sphériques dont le diamètre moyen est proche de 35 nm et a montré un comportement rhéologique de type newtonien. L’analyse spectroscopique de H-AmB a révélé la formation de super-agrégats qui sont moins toxiques que d’autres états d’agrégation. La MeAmB ainsi que l’H-AmB ont montré une activité antiparasitaire équivalente à celle d’AmBisome® sur les formes axénique et intramacrophagique de L. donovani. L’indice de sélectivité pour ces deux formulations est élevé, en contraste avec celui de la Fungizone® native. De plus, à la différence d’AmBisome®, elles ont montré une activité importante sur des souches résistantes à l’AmB. L’activité anti-leishmanienne in-vivo des nouvelles formulations est comparable aux formulations de référence. De même, aucune différence significative des marqueurs de toxicité rénale et hépatique n’a pu être observée. Ainsi, l’H-AmB et la MEAmB pourraient être considérées comme des traitements alternatifs de la leishmaniose viscérale, avec l’avantage d’être moins onéreuses à produire que l’Ambisome®.Afin d’optimiser le procédé de lyophilisation de la MEAmB, un plan d’expérience a été mis en œuvre. Ainsi, la taille des gouttelettes est minimisée par l’utilisation de 5% de maltose comme cryoprotectant, avec une température de congélation de -80°C et un temps total de lyophilisation de 24h. Par ailleurs, aucune modification significative de la teneur en AmB n’a été observée après la lyophilisation. Ainsi, la MEAmB lyophilisée est stable et pourrait éviter la dégradation due à la présence d’eau. / Visceral leishmaniasis is a neglected tropical disease that can be fatal if left untreated. Amphotericin B (AmB) is effective in the treatment of this disease, but the conventional formulation, Fungizone® has dose-limiting toxicity while the less toxic lipid-based forms such as Ambisome® are expensive. Therefore, the need for new therapeutic systems remains. In this respect, the heating of the Fungizone® formulation (H-AmB), and the development of a microemulsion (ME) containing AmB (MEAmB) are possible solutions. In addition, it is desirable to remove water from microemulsion systems in order to reduce instability due to microbiological contamination and hydrolysis. Therefore, the objective of this work was to develop and to evaluate the activity and toxicity in vitro and in vivo of H-AmB and MEAmB against Leishmania donovani (strain LV9) and, furthermore, to optimize a lyophilized microemulsion system containing AmB. Rheological, size and morphology studies showed that MEAmB presented average droplet sizes of 35 nm, a Newtonian behavior and spherical morphology. Spectroscopic characterization of H-AmB showed the formation of superaggregates, which are less toxic than the other states of aggregation. In-vitro evaluation on both the axenic and intramacrophagic amastigote forms showed that H-AmB and MEAmB showed similar activity to Ambisome®. A high selectivity index of H-AmB and MEAmB was observed compared with unheated Fungizone®. Furthermore, both new formulations showed high activity against AmB-resistant strains compared with Ambisome®. In-vivo experiments designed to evaluate their activity and toxicity did not reveal significant differences in activity between the new and reference formulations. There were no significant differences either in indicators of renal and hepatic toxicity. Therefore, both H-AmB and MEAmB can be used as an alternative for the treatment of LV9, presenting an advantage over Ambisome® in their lower costs of production. Therefore, a complete experimental design was performed in order to optimize the lyophilisation of the microemulsion system. It was observed that microemulsions with smaller droplet sizes were obtained using maltose as a cryoprotectant at a concentration of 5%, with freezing at -80 ° C, and a lyophilization process period of 24 h. Furthermore, it was observed that ME containing AmB showed no significant changes in drug content before and after the lyophilization process. Therefore, in its lyophilized form, the ME can remain stable and avoid degradation due to the presence of water.

Le corps humain est un ensemble de microflores où cohabitent bactéries, archées, virus et eucaryotes. Ces écosystèmes complexes sont appelés microbiotes. Parmi ceux-ci figure le microbiote intestinal qui compte 1011 à 1014 bactéries/g de selle. Les modifications de la flore intestinale peuvent être à l'origine de pathologies comme les diarrhées infectieuses. Il s'agit d'un véritable problème de santé publique puisqu'environ 2.16 millions de décès sont liés à cette pathologie chaque année. Les virus intestinaux jouent un rôle prépondérant mais les infections bactériennes restent également importantes. Le diagnostic de ces infections bactériennes reste compliqué puisque le microbiote intestinal comporte 75% d'espèces non cultivables. De plus, on ne dispose pas réellement d'une liste exhaustive des bactéries pouvant être responsables de diarrhées infectieuses. Nous avons donc choisi d'étudier le microbiote intestinal dans des selles normales et pathologiques, par une approche polyphasique alliant une étape préliminaire de concentration des selles diarrhéiques par la lyophilisation, à des techniques de culture et des méthodes de biologie moléculaire. Pour cela nous avons mis au point une nouvelle technologie pour la détection des entéropathogènes par hybridation sur puce à ADN permettant la détection des bactéries et des virus ADN entéropathogènes, en présence d'un témoin archae. Notre outil permet le diagnostic multiplexe des diarrhées infectieuses puisque nous avons correctement identifié un adénovirus et la bactérie Campylobacter jejuni présents dans une même selle. / The human body is a collection of microflora where cohabit bacteria, archaea, viruses and eukaryotes. These complex ecosystems are called microbiota. Among these is the intestinal microbiota that counts 1011 to 1014 bacteria/g of stool. Changes in the intestinal flora can cause of pathologies such as infectious diarrhea. This is a real public health problem since about 2.16 million deaths are related to this disease each year. Enteric viruses play a preponderant role but bacterial infections are also important. The diagnosis of bacterial infections is complicated because the intestinal microbiota includes 75% non-cultivable species. In addition, there is not really a list of bacteria could be responsible for infectious diarrhea. We therefore decided to study the intestinal microbiota in normal stool and also pathological stools by a polyphasic approach combining a preliminary step of diarrheal stools concentration by lyophilization, with cultivation techniques and molecular biology methods. We developed a new technology for the detection of enteropathogens by hybridization on DNA microarray for the detection of bacteria and enteric viruses (DNA) in the presence of a control archaea. Our tool allows multiplexed diagnostic of infectious diarrhea since we correctly identified an adenovirus and Campylobacter jejuni present in a same sample. This is the first DNA microarray for multiplex detection of bacteria and viruses (DNA) enteropathogens. An improvement of our protocol for nucleic acid extraction is proposed to allow the detection of RNA viruses such as rotavirus and calicivirus which are currently dominant.

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.