Les maladies cardiovasculaires demeurent une des principales causes mondiales de mortalité et l’hypertension en est un facteur de risque majeur. La saine alimentation joue un rôle clé dans la gestion de la tension artérielle (TA). Les données des études observationnelles suggèrent que la consommation de produits laitiers, particulièrement ceux faibles en matières grasses (m.g.), est associée à une TA plus faible et à un risque moindre de développer l’hypertension. Cependant, les résultats des études cliniques suggèrent un effet neutre de la consommation de produits laitiers sur la TA mesurée principalement en clinique. L’étude d’alimentation contrôlée réalisée dans le cadre de ce mémoire visait à évaluer l’effet de la consommation de lait et de fromage sur la TA ambulatoire de jour et sur d’autres facteurs de risque cardiométabolique. Dans un devis en chassé-croisé, 55 participants ont été assignés par randomisation à une séquence de 3 diètes expérimentales isoénergétiques d’une durée de 6 semaines chacune : 1) une diète témoin sans produit laitier; 2) une diète comprenant 3 portions de lait 1% m.g.; et 3) une diète comprenant 1 portion de fromage cheddar 31% m.g. naturellement enrichi en acide -aminobutyrique (GABA). Les valeurs de TA, tant ambulatoires qu’en clinique, étaient similaires après chaque diète. Chez les sujets dont la TA diastolique ambulatoire de base était inférieure à la médiane, la diète lait a significativement réduit la TA diastolique ambulatoire de jour de 2 mmHg par rapport à la diète témoin. Ces résultats suggèrent que la consommation de lait et de fromage à court terme a un effet globalement neutre sur la TA. / Cardiovascular disease remains one of the leading causes of death worldwide and hypertension is a major risk factor. Healthy eating plays a key role in blood pressure (BP) management. Data from observational studies suggest that consumption of dairy products, particularly those low in fat, is associated with lower BP and lower risk of developing hypertension. However, the results of clinical studies suggest a neutral effect of dairyproductconsumption on office BP. The controlled feeding study conducted as part of this memoiraimed to evaluate the effect of milk and cheese consumption on daytime ambulatory BP and other cardiometabolic risk factors. In a cross-over design, 55 participants were randomly assigned to a sequence of 3 experimental isoenergetic diets of 6 weeks each : 1) a control dairy-freediet; 2) a diet comprising 3 portions of 1% low-fat milk; and 3) a diet comprising 1 portion of cheddar cheese (31% fat) naturally enriched in -aminobutyric acid. Both ambulatory and clinical BP values were similar after each diet. In subjects with baseline ambulatory diastolic BP below the median, the milk diet significantly decreased the daytime ambulatory diastolic BP by 2 mmHg compared with the control diet. These results suggest that short-term milk and cheese consumption has an overall neutral effect on BP.

La pâte feuilletée cuite se caractérise par une texture singulière aérée et friable, qui est générée par une alternance de fines couches laminées de matière grasse et de détrempe. L'objectif de la présente étude est d'observer les couches et de quantifier leur structure dans la pâte levée feuilletée. L'effet du nombre de couches sera étudié afin de faire varier leur structure. Deux techniques d'imagerie permettant d'accéder à des résolutions spatiales différentes (1.24µm et 0.5mm/pixel) ont été combinées : la MCBL pour caractériser les couches de matière grasse après laminage, et l'IRM pour étudier en dynamique l'évolution des couches pendant la fermentation. La méthode de traitement développée à partir des images MCBL a permis de quantifier l'épaisseur de chaque couche, et la rétractation des couches de détrempe après le laminage. Deux échelles de taille de ruptures dans les couches de matière grasse ont été identifiées grâce à la complémentarité des techniques d'imagerie. Une nouvelle méthode de quantification des proportions de trois composants (gaz, détrempe sans air et matière grasse) dans chaque pixel, appliquée aux images IRM pendant la fermentation a été utilisée. Elle a permis de suivre l'évolution de chaque couche de détrempe. Le nombre de couches (4,8 et 12), aussi bien que la position de chaque couche de détrempe, n'ont pas d'effet sur la vitesse d'expansion. L'étape de fermentation contribue le plus à l'expansion de la pâte levée feuilletée mais les couches de matière grasse n'ont pas de rôle à cette étape. Pendant la cuisson l'expansion relative de la pâte augmente de 20 à 65% de 4 à 32 couches de matière grasse et reste stable au-delà de 48 couc / Laminated dough is characterized after baking by a unique light and flaky texture which is the result of alternating thin sheeted layers of dough and fat. The aim of the present study was to visualize the layers and quantify their feature in Danish pastry like laminated dough. The effect of the number of layers was studied in order to have different structures of the layers. Two imaging techniques offering different spatial resolutions (1.24µm and 0.5mm/pixel) were combined: CLSM to characterize the fat layers after sheeting and MRI to study dynamically the layers during proving. The developed method from CLSM images allowed quantification of layers thickness and of the elastic recoil of dough layers. Two scales of fat breaches after sheeting were measured by complementary of the two imaging methods. A new method of quantification of the three components (gas, paste and fat) on each pixel in MRI images with partial volume during proving, was used. It made possible to monitor expansion of individual dough layers. Neither the number of fat layers (4, 8 and 12), nor the height position of dough layer, had an effect on the expansion rate. The proving step contributed to most of the expansion of Danish pastry, but with no specific role of fat layers. During baking, relative expansion of Danish pastry ranged from 20 to 65% for 4 to 32 fat layers and remained unchanged above 48 layers.

Le fromage cheddar est reconnu comme une excellente source de calcium. Outre son intérêt nutritionnel intrinsèque, le calcium favorise la lipolyse lors de la digestion. Cet effet s’explique par la formation de savons de calcium avec les acides gras saturés à longue chaîne, ce qui entraîne l’exposition de nouveau substrat à l’interphase huile-eau des gouttelettes de gras laitier, permettant à la lipase de continuer son action. En contrepartie, les savons de calcium limitent l'absorption des acides gras impliqués. D’un point de vue technologique, le calcium joue un rôle clé dans la structure du fromage car il participe à la formation du gel de paracaséine. Ayant un effet sur la matrice fromagère et sur la digestion des lipides, le calcium peut alors modifier la biodisponibilité du gras laitier. L’objectif de ce projet était de mieux comprendre l’effet du calcium sur la biodisponibilité du gras laitier à partir de fromages de type cheddar avec le but éventuel de développer des aliments pouvant contrôler la digestion et l’absorption des lipides. Dans un premier temps, des fromages de type cheddar enrichis en calcium par l’ajout de CaCl₂ ont été soumis à une digestion in vitro. L’analyse des chymes a permis de démontrer que les fromages enrichis se désintégraient plus lentement que leur contrôle sans calcium ajouté. D’une autre part, la libération d’acides gras des fromages enrichis progressait plus rapidement, mettant en évidence l’effet du calcium sur les mécanismes impliqués dans la lipolyse. Dans un second temps, des fromages de type cheddar ont été fabriqués à partir de lait standardisé avec des huiles de beurre contrôle, oléine et stéarine et salés avec ou sans CaCl₂. Les fromages ont été digérés in vitro pour étudier l’effet du calcium sur la lipolyse et la formation de savons de calcium avec les huiles de beurre ayant différents profils d’acides gras. Les fromages préparés avec la fraction stéarine (avec le rapport le plus élevé d’acides gras saturés à longue chaîne) étaient plus résistants à la désintégration physique et présentaient une lipolyse plus lente que les autres fromages, en raison du point de fusion élevé de cette matière grasse. Les fromages enrichis en calcium présentaient des taux de lipolyse supérieurs aux fromages sans enrichissement. Cette lipolyse accrue a été expliquée par la formation de savons de calcium avec des acides gras à longue chaîne. Ces composés insolubles pourraient toutefois réduire la biodisponibilité des acides gras impliqués en empêchant leur absorption. Pour confirmer l’effet du calcium et du type de matière grasse sur la biodisponibilité des lipides, les fromages ont été utilisés par la suite pour une étude chez le rat. La lipémie postprandiale des animaux a été mesurée suite à l’ingestion du fromage. Les matières fécales ont été analysées pour quantifier les acides gras excrétés sous forme de savons de calcium. Les fromages ont eu des effets différents au niveau de la lipémie postprandiale. L'enrichissement en calcium a entraîné une augmentation de la lipémie avec les fromages à l'oléine, alors qu'un pic différé a été observé avec les fromages à stéarine. Ceci s'explique par la formation de savons de calcium avec des acides gras saturés à longue chaîne, favorisant indirectement une lipolyse plus rapide de ceux à courtes et à moyennes chaînes. Le retard du pic pour les fromages à base de stéarine s’expliquait par leur teneur plus élevée en acides gras saturés à longue chaîne, qui formaient des savons avec le calcium et se retrouvaient dans les fèces. Les résultats confirment que le calcium affecte la digestion intestinale des lipides laitiers en augmentant le taux de lipolyse. Cependant, il limite également la bioaccessibilité des acides gras en produisant, au pH intestinal, des savons de calcium insolubles avec des acides gras saturés à longue chaîne. Ce projet démontre que la biodisponibilité des lipides peut être régulée par le calcium présent dans le fromage cheddar. Cette étude met en évidence l'interaction en cours de digestion du calcium et des lipides présents dans la matrice laitière et confirme sa répercussion physiologique. Ces effets sur la digestion et l'absorption des lipides sont d’intérêt pour la conception de matrices alimentaires pour la libération contrôlée de nutriments et bioactifs liposolubles. D'autres recherches dans ce domaine permettront de mieux comprendre le rôle joué par les aliments sur la santé humaine et d’habiliter le développement de produits laitiers pour contrôler la libération de nutriments afin de moduler les réponses métaboliques. Mots clés : fromage, gras laitier, digestion, lipolyse, savons de calcium. / Cheddar cheese is recognized as an excellent source of calcium. In addition to its intrinsic nutritional value, calcium promotes lipolysis during digestion. This lipolysis enhancing effect is explained by the formation of calcium soaps with saturated long-chain fatty acids, resulting in the exposure of new substrate to the oil-water interphase of the milk fat droplets, thus enabling lipase to continue its action. On the other hand, the formation of calcium soaps reduces the absorption of saturated long-chain fatty acids. From a technological point of view, calcium plays a key role in the cheese structure as it participates in the formation of the paracasein gel. By such effects on the cheese matrix and the digestion of lipids, calcium can modify the bioavailability of the dairy fat. The objective of this project was to better understand the effect of calcium on the bioavailability of dairy fat from Cheddar cheeses, in aim to developing food matrices for controlled digestion and absorption of lipids. In a first step, Cheddar cheeses enriched with calcium by the addition of CaCl₂ were subjected to digestion in vitro. Chyme analysis showed that calcium-enriched cheeses disintegrated less rapidly than the non-enriched control but that their lipolysis progressed more rapidly, demonstrating the effect of calcium on the factors that influence lipolysis. In a second step, Cheddar cheeses were made from standardized milk with control, olein and stearin butter oils and salted with or without CaCl₂. The cheeses were digested in vitro to study the effect of calcium on lipolysis and the formation of calcium soaps from butter oils with different fatty acid profiles. Cheeses prepared with the stearin fraction (with the highest ratio of saturated long-chain fatty acids) were more resistant to physical disintegration and presented slower lipolysis than the other cheeses because of the high melting point of this fat. Cheeses enriched with calcium had higher levels of lipolysis than cheeses without enrichment. This increased lipolysis was due to the formation of calcium soaps with saturated long-chain fatty acids. These insoluble compounds could reduce the bioavailability of the fatty acids involved by preventing their absorption. To confirm the effect of calcium and type of fat on lipid bioavailability, the cheeses were subsequently used for an in vivo study. Postprandial lipemia of Wistar rats was monitored following ingestion of the cheese. The feces were analyzed to quantify the fatty acids excreted as calcium soaps. The cheeses had different effects in postprandial lipemia. Calcium enrichment led to a higher lipemic peak for the cheeses with olein, while a delayed peak was observed for cheeses with the stearin. This was explained by the increased affinity of calcium for saturated long-chain fatty acids, indirectly allowing faster lipolysis of other fatty acids, such as those with short- and medium-chains. The delay for stearin cheeses was due to their high content of saturated long-chain fatty acids, which formed soaps with calcium, thus reducing their absorption and ending up in feces. The results confirm that calcium plays an important role in intestinal digestion of dairy lipids by increasing the rate of lipolysis. However, it also limits the bioaccessibility of fatty acids by producing insoluble calcium soaps with saturated long-chain fatty acids at intestinal pH conditions. This project demonstrates that the bioavailability of lipids can be regulated by calcium in Cheddar cheese. This study demonstrates the interaction of calcium and lipids present in the dairy matrix during digestion and confirms its physiological repercussion. These effects on digestion and lipid absorption are of interest for the design of food matrices for the controlled release of liposoluble nutrients or bioactive molecules. Further research in this area will provide a better understanding of the role of foods in human health and enable the development of dairy products to control the release of nutrients to modulate metabolic responses. Keywords: Cheese, milk fat, digestion, lipolysis, calcium soaps.

L’homogénéisation est un traitement mécanique qui par ses effets de cavitation, turbulence et cisaillement, modifie les propriétés des globules gras (GG) et si appliqué à de hautes pressions, diminue la taille des micelles de caséine. Ce projet visait à déterminer les effets de l’homogénéisation d’une portion de la matière grasse (MG) et de l’homogénéisation haute pression de la fraction maigre sur les aptitudes à la transformation fromagère du lait. La MG laitière a été homogénéisée avant d’être utilisée en fabrication fromagère. L’homogénéisation a provoqué une diminution de la taille des GG et une augmentation de la charge protéique interfaciale. Toutefois, ces effets étaient moins marqués lorsque la teneur en gras était plus élevée au moment de l’homogénéisation. Les laits fromagers ont été standardisés avec des proportions de gras homogénéisé variant de 0 à 100%. Le module d’élasticité du caillé, 60 minutes après l’emprésurage, a augmenté avec la proportion de gras homogénéisé. De plus, l’humidité des fromages et la rétention lipidique ont également augmenté avec la proportion de gras homogénéisé. Cette étude propose de nouveaux leviers technologiques pouvant améliorer les rendements et contrôler la composition des fromages. Du lait écrémé cru a été homogénéisé à quatre pressions différentes (0, 50, 100, 150 MPa) avec un ou trois passages dans la valve d’homogénéisation. Les laits homogénéisés ont été caractérisés et les propriétés fromagères ont été mesurées. La taille et le potentiel zêta des micelles de caséine ont diminué proportionnellement à la pression d’homogénéisation. Malgré ces effets sur les propriétés structurales des micelles de caséine, l’homogénéisation du lait écrémé n’a pas modifié ses aptitudes à la transformation fromagère. Cette conclusion s’applique toutefois à des pressions d’homogénéisation inférieures à 150 MPa et il serait pertinent d’évaluer l’impact de traitements plus sévères. / Homogenization is a mechanical treatment which by its effects of cavitation, turbulence and shear, modifies the properties of milk fat globules (MFG) and if applied at high pressures, decreases the size of casein micelles. This project aimed to determine the effects of the homogenization of a portion of the fat and of the high-pressure homogenization of the skim fraction on the cheesemaking properties of milk. The milk fat was homogenized before being used in cheese making. The homogenization caused a reduction in the size of the MFG and an increase in the protein load. However, these effects were less pronounced when the fat content was higher at the time of homogenization. The cheese milks were standardized with proportions of homogenized fat varying from 0 to 100%. The storage modulus of the curd, 60 minutes after renneting, increased with the proportion of homogenized fat. In addition, cheese moisture and lipid retention also increased with the proportion of homogenized fat. This study proposes new technological approaches that can improve yields and control the composition of cheeses. Raw skim milk was homogenized at four different pressures (0, 50, 100, 150 MPa) with one or three passes in the homogenization valve. The homogenized milks were characterized and the cheese properties were measured. The size and zeta potential of the casein micelles decreased with decreasing the homogenization pressure. Despite these effects on the structural properties of the casein micelles, the homogenization of the skim milk did not alter its cheese processing properties. This conclusion, however, applies to homogenization pressures of less than 150 MPa and it would be pertinent to evaluate the impact of more severe treatments.

De plus en plus de travaux de recherches portent sur le yogourt brassé mais, très peu ont su étudier les impacts combinées des étapes de productions à l’échelle pilote. Le but de ce projet était de déterminer les effets combinés de la teneur en matières grasses (MG), du temps de fermentation (TF), du type de refroidissement durant le brassage et de l’entreposage du yogourt sur leurs propriétés physico-chimiques, texturales et rhéologiques. Les yogourts ont été standardisés à 4,2% de protéines et 16,5% de solides totaux (ST) et la teneur en MG a été ajustée entre 0,0 et 3,9%. Un yogourt sans gras à 14% de ST a servi de témoin. Les TF étaient de 3, 4 et 5 heures. Après fermentation, le yogourt (25 kg) de chaque cuve a été brassé à l’aide d’un système pilote simulant les conditions de production industrielle (brassage en cuve, pompage, lissage, refroidissement) et refroidi avec un système tubulaire, imposant un faible cisaillement, ou un système à plaques, provoquant un cisaillement élevé. La synérèse, la fermeté, l’hystérèse et la viscosité apparente ont été mesurées pendant les 34 jours d’entreposage à 4°C. Les résultats ont démontré que le TF et la teneur en ST ont eu peu d’impact sur les propriétés physico-chimiques, texturales et rhéologiques des yogourts brassés. L’augmentation de la teneur en MG a permis de réduire la synérèse et d’augmenter la fermeté, les aires des courbes d’hystérèse et la viscosité des yogourts brassés. L’utilisation d’un système de refroidissement à plaques a contribué à réduire la synérèse et à augmenter la fermeté sans modifier la viscosité. L’entreposage a permis d’augmenter la fermeté et la viscosité mais, l’indice de synérèse est resté constant. Les résultats obtenus permettent d’établir que le type de refroidissement a un impact important sur les propriétés rhéologiques mais que la présence de MG, à partir de 2,6%, permet au yogourt de mieux résister à une déstructuration du réseau protéique provoqué par un cisaillement élevé lors du brassage et ainsi de réduire la synérèse et d’augmenter la fermeté et la viscosité. / More and more research subjects are about stirred yogurt but, only few have worked on combined impacts of yogurt production at a pilot scale. The purpose of this project was to determine the combined effects of milk fat (MF) content, fermentation time (FT), type of cooling during stirring, and storage time on the physico-chemical, textural and rheological properties of stirred yogurt. The yogurts were standardized at 4.2% protein and 16.5% total solids (TS), and the MF content was adjusted to values between 0.0% and 3.9%. A fat-free yogurt with 14% TS was used as a control. The FT was set at 3, 4 and 5 hours. After fermentation, yogurt (25 kg) of each tank was stirred using a pilot system that simulated industrial production conditions (tank stirring, pumping, smoothing, cooling) and cooled using a tubular heat exchanger, causing low shear, or a plate heat exchanger, which caused high shear. Syneresis, firmness, hysteresis and apparent viscosity were measured during 34 days of storage at 4 °C. The results showed that MF content and TS had little impact on the physico-chemical, textural and rheological properties of stirred yogurts. A higher MF content reduced syneresis and increased firmness, hysteresis loop areas, and viscosity in stirred yogurts. High shear of the plate heat exchanger led to a reduction in syneresis and an increase in firmness, but without changing the viscosity. Storage led to an increase of firmness and viscosity but, syneresis did not change. The results suggest that the type of cooling system used has an important impact on rheological properties but that the presence of MF at 2.6% and higher makes the yogurt more resistant to the disruption of the protein network caused by high shear during stirring, leading to lower syneresis and higher firmness and viscosity.

Le lait est un aliment complexe sujet à de nombreuses réactions d'oxydoréduction, dont l'oxydation de la matière grasse, l'oxydation des groupements thiols (après la dénaturation des protéines) et la dégradation des vitamines. Afin de contrôler ces réactions, l'électroréduction a récemment été proposée. Ce procédé a pour principe la réduction des espèces electroactives du lait ce qui entraîne une diminution de son potentiel d'oxydoréduction (ou redox). La présente étude a pour objectifs de déterminer l'effet des variables du procédé d'électroréduction et des composantes du lait sur la valeur du potentiel d'oxydoréduction avant et après traitement, et d'étudier l'effet d'un traitement d'électroréduction du lait sur ses propriétés oxydoréductrices. Les résultats obtenus ont montré la réactivité de certains acides aminés et vitamines hydrosolubles du lait lors de l'application d'un potentiel sur électrode d'acier inoxydable ou de carbone vitreux. Ces résultats laissent envisager certains mécanismes (réduction de l'acide folique, de la thiamine, ...) impliqués lors de l'électroréduction du lait. Il a également été démontré que le potentiel d'électroréduction appliqué à l'électrode de travail a un effet linéaire sur la valeur du potentiel d'oxydoréduction du lait : plus il diminue, plus le potentiel d'oxydoréduction diminue. D'autre part, la contribution des principales composantes du lait à la valeur du potentiel redox a été déterminée. Ainsi, l'oxygène dissous et les protéines du lactosérum du lait, plus précisément les ponts disulfures de ces protéines, seraient responsables de la diminution du potentiel d'oxydoréduction du lait au cours d'une électroréduction. Par contre, les glucides, les caséines et la matière grasse du lait, n'étant pas électroréductibles, ils n'auraient pas d'influence sur cette valeur. Enfin, l'application d'un traitement d'électroréduction au lait, ayant pour effet la diminution de son potentiel d'oxydoréduction et de sa concentration en oxygène dissous à des valeurs de -300 mV et 2 mg/L respectivement, permettrait d'augmenter jusqu'à 20 % sa résistance face à l'action de la xanthine oxydase. De plus, ce traitement appliqué à un lait écrémé pasteurisé a permis de ralentir de 38 %, après 4 jours d'entreposage à 4°C, la dégradation de l'acide ascorbique ajouté. / Milk is a complex food subjected to many oxidoreduction reactions, such as the oxidation of fat molecules, the oxidation of thiols groups (after the denaturation of proteins) and the degradation of vitamins. In order to prevent these reactions, an electroreduction treatment was recently proposed. The principle of this treatment is the reduction of electroactive species of milk which induces a decrease of its oxidoreduction (redox) potential. The objective of this study is to determine the effect of electroreduction variables and of different milk species on the value of the redox potential before and after treatment, and to study the effect of an electroreduction treatment of milk on its oxidoreductive property. Results obtained show the reactivity of certain amino acids and hydro-soluble vitamins of milk when applying a potential on either stainless steel or glassy carbon electrodes. These results suggest the reduction of species (folie acid, thiamin,...) occurring during the electroreduction of milk. It was also shown that the potential applied at the working electrode during electroreduction has a linear effect on the value of the redox potential of milk at the end of the treatment: when the applied potential is decreased, the final redox value is lower. Moreover, the contribution of the main milk species to the final redox potential value was studied. Thus, dissolved oxygen and whey proteins, more precisely disulfide bonds of these proteins, would be responsible for the decrease in redox potential during an electroreduction treatment. On the contrary, carbohydrates, caseins and fat molecules of milk, because they are not electro-reducible, would not have any influence on this value. Finally, the electroreduction of milk, which leads to the decrease of its redox potential and of its concentration in dissolved oxygen to values of -300 mV and 2 mg/1 respectively, would allow to increase its resistance against the action of xanthine oxidase by 20%. Additionally, when this treatment was applied to a pasteurized skimmed milk the degradation of added ascorbic acid was slowed down by 38%, over 4 days of storage at 4°C.

Les propriétés immunomodulantes des protéines du lactosérum, individuelles ou en mélange, ont été démontrées à l'aide de différents modèles in vitro et ex vivo. Certaines études in vivo ont aussi mis en évidence leurs effets sur le système immunitaire suite à leur ingestion par voie orale, suggérant que l'hydrolyse des protéines de lactosérum lors de la digestion gastro-intestinale libère des peptides bioactifs. Toutefois, peu de travaux ont permis d'identifier les séquences peptidiques bioactives issues de ces protéines. L'objectif de ce travail était donc d'étudier les propriétés immunomodulantes des peptides libérés par hydrolyse enzymatique des protéines du lactosérum et d'identifier les séquences bioactives. Pour atteindre cet objectif, un isolât de protéines de lactosérum (IPL) a été hydrolyse par un mélange de trypsinexhymotrypsine, puis cet hydrolysat a été séparé en trois fractions peptidiques par focalisation isoélectrique. Les propriétés immunomodulantes de ces produits ont ensuite été évaluées à l'aide d'un modèle de splénocytes murins cultivés ex vivo avec ou sans mitogène, et d'un modèle in vivo de souris saines ou infectées par un pathogène intestinal (E. coli 0157:H7). Ces travaux ont mené à l'identification de certains peptides immunomodulants dont les effets ont ensuite été validés à partir du modèle de splénocytes murins en utilisant les peptides sous forme purifiée. Premièrement, il a été démontré que certaines des fractions peptidiques augmentent fortement la prolifération des splénocytes murins au repos ou stimulés par un mitogène et qu'elles orientent la sécrétion des cytokines vers un profil de type Thl (IL-2 et IFN-y), suggérant ainsi leur rôle potentiel dans la réponse à une infection. Afin de vérifier cette hypothèse, l'IPL et les fractions peptidiques ont été administrés oralement à des souris saines et infectées par E. coli 0157:H7. Chez les souris non infectées, l'IPL et les trois fractions peptidiques ont augmenté significativement les niveaux d'IgA sériques, indiquant que ces échantillons pourraient être utilisés à titre d'adjuvant. Chez les souris infectées par E. coli 0157:H7, seule la fraction peptidique basique (F3, pl>7) a permis d'augmenter la production de TGF-pM ainsi que la production d'IgA. Afin de mieux caractériser les effets de cette fraction, cinq des peptides présents en plus forte concentration dans la fraction F3 que dans les deux autres fractions ont été synthétisés par voie chimique, puis testés à nouveau à l'aide du modèle de splénocytes murins. La mesure de la prolifération lymphocytaire et de la sécrétion des cytokines ont révélé des effets différents pour les peptides étudiés, suggérant des modes d'action différents. En effet, le peptide P-LG fl39-141 a démontré un profil neutre, tandis que la séquence P-LG f33-40 s'est révélée fortement inhibitrice. Les peptides P-LG f9-14 et P-LG f96-99 ont, pour leur part, orienté les splénocytes vers une réponse de type Th2, alors que le fragment P-LG fl46-148 a induit un profil de type Thl. L'ensemble de ces résultats supporte donc l'hypothèse que l'hydrolyse des protéines du lactosérum par des enzymes intestinales libère des peptides en mesure d'influencer la réponse immunitaire ex vivo et in vivo. Ces effets apparaissent plus nettement lorsque les peptides sont étudiés sous forme purifiée, confirmant l'importance du fractionnement des hydrolysats enzymatiques ou de mélanges peptidiques. Cela permet également d'isoler les effets immunomodulants propres à chaque peptide et de mieux orienter leur potentiel d'application pour le domaine des produits de santé naturels destinés à la santé du système immunitaire.

L’acide α-linolénique (18:3 c9c12c15; AAL) possède des effets potentiellement bénéfiques pour la santé humaine et un fort potentiel commercial pour le développement de produits enrichis. Par contre, la présence d’AAL dans le gras du lait des bovins laitiers est faible, soit moins de 1,0 g/100 g d’acides gras (AG) totaux, à cause d’un processus biochimique nommé biohydrogénation (BH), ce qui rend la production de lait enrichi en AAL difficile. La BH est effectuée par les bactéries du rumen et consiste en l’hydrogénation des doubles liaisons de l’AAL. Ce mécanisme biochimique entraine une faible concentration en AAL et une concentration élevée en AG saturé et en AG trans dans le gras du lait et de la viande des ruminants. Cette thèse a comme mandat d’évaluer différentes stratégies pour réduire la BH de l’AAL chez le bovin laitier et ainsi augmenter naturellement sa concentration dans le lait. Quatre stratégies ont été abordées, soit 1) l’utilisation de trèfle rouge (TR), source de polyphénol oxydase (PPO); 2) l’utilisation de différentes concentrations de protéines dégradables dans le rumen; 3) l’utilisation de sels de calcium (Ca) de différentes tailles riches en AAL; et 4) l’utilisation d’une méta-analyse sur le lin. La première phase animale a permis de vérifier l’effet du TR (source de PPO) lorsque comparé à la luzerne (LU) et l’effet d’une concentration en protéine dégradable dans le rumen comblant 100 % ou 85 % des recommandations (PDR 100; PDR 85). Huit vaches fistulées (72 ± 17 jours en lactation; JL) ont été utilisées dans un carré latin double 4 × 4 (21 j/période et 14 j d’adaptation) avec un arrangement factoriel des traitements : TR+PDR-100, TR+PDR 85, LU+PDR 100 et LU+PDR 85. Le traitement TR, en comparaison à la LU, a augmenté la concentration d’AAL (0,69 vs. 0,43 g/100 g gras; P < 0,01). L’utilisation du TR a augmenté l’efficacité de transfert de l’AAL de la ration au gras du lait (10,9 %) par rapport à la LU (5,9 %; P < 0,01). Aucune différence n’a été observée entre les traitements PDR 100 et PDR 85 pour la concentration et l’efficacité de transfert de l’AAL de la ration au gras du lait. La deuxième phase expérimentale a nécessité huit vaches Holsteins (115 ± 14 JL) dans un dispositif en carré latin double 4 × 4 où les traitements étaient un apport de 600 g/j d’un mélange d’AG, dont en moyenne 231 g d’AAL/j, sous forme de : 1) sels de Ca grossiers dans le rumen (SCG); 2) sels de Ca fins dans le rumen (SCF); 3) triacylglycerols dans le rumen (TEM-N); et 4) triacylglycerols dans l’abomasum (TEM-P). Des contrastes orthogonaux ont été utilisés pour comparer chaque traitement aux SCG. La concentration en AAL dans le gras du lait était de 2,52 g/100 g de gras pour SCG, soit supérieure aux traitements TEM-N (0,59 g/100 g de gras; P < 0,01) et SCF (1,31 g/100 g de gras; P = 0,06, tendance), et inférieure au TEM-P (8,06 g/100 g de gras; P < 0,01). L’efficacité de transfert de l’AAL de la ration au gras du lait pour les SCG (8,4 %) a été supérieure aux SCF (4,2 %; P=0,03) et CTRL-N (1,7 %; P < 0,01) et inférieure aux TEM-P (26,4 %; P < 0,01). Finalement, une méta-analyse a été utilisée pour déterminer la valeur nutritionnelle d’une supplémentation en lin sous différentes formes (huile, graine entière, ou fraction de graine) sur les performances laitières, le profil en AG du lait et l’efficacité de transfert de l’AAL de la ration au gras du lait. La base de données était constituée de 78 articles scientifiques avec au moins un traitement supplémenté en lin. Lorsque les différentes formes de lin sont comparées, la graine protégée et les coques de lin démontrent la plus forte concentration d’AAL avec respectivement 1,67 et 1,62 g/100 g de gras. L’efficacité de transfert de l’AAL de la ration au gras du lait a été plus élevée pour les graines entières traitées mécaniquement (roulées ou broyées), les graines protégées et les coques de lin avec des valeurs respectives de 5,84, 6,50 et 4,79 % à comparer à l’huile et la graine entière intacte et extrudée. En conclusion, les différentes stratégies abordées lors de ces travaux n’ont pas permis d’obtenir une concentration assez élevée d’AAL dans le lait pour atteindre les normes de Santé Canada permettant d’attribuer le qualificatif d’enrichi en AAL à un breuvage, soit un apport de 300 mg d’AAL par portion ou une concentration de 4,1 g/100 g de gras pour un verre (250 mL) de lait entier à 3,25 % de gras. / The alpha-linolenic acid (c9c12c15 18:3; ALA) has potential health benefits when consumed by humans and a strong marketing potential for enriched products. However, the concentration of ALA in dairy cow milk is low, less than 1.00 g/100 g of fatty acid (FA) due to a biochemical process called biohydrogenation (BH), which makes the production of milk enriched in ALA difficult. Biohydrogenation is done by ruminal bacteria and consists of the hydrogenation of the double bonds present in ALA. This mechanism leads to a low concentration of ALA and a high concentration of saturated FA and trans FA in ruminant milk and meat. The objective of this thesis is to evaluate different strategies for reducing BH of ALA in dairy cows in order to increase naturally ALA concentration in milk. Four different approches were evaluated in this thesis: 1) feeding red clover (RC), which is a source of polyphenol oxidase (PPO); 2) feeding different concentrations of rumen degradable protein; 3) feeding calcium (Ca) salts rich in ALA with two different particle sizes; and 4) using a meta-analysis on flaxseed. The first experiment tested the effect of feeding RC (source of PPO) compared to alfalfa (AL) and the effect of 100 or 85 % of recommendation in the supply of rumen degradable protein (RDP-100; RDP-85). Eight fistulated cows (72 ± 17 days in milk; DIM) were used in a double Latin 4 × 4 square design 4 × 4 (21 d period/14 d of adaptation) with the following factorial treatments: RC+RDP-100, RC+RDP-85, AL+RDP-100 and AL+RDP-85. Red clover increased ALA concentration in milk (0.69 vs 0.43 g/100g of fat; P < 0.01). Transfer efficiency of ALA from diet to milk was higher for RC (10.9 %) compared to AL (5.9 %; P < 0.01). No difference was observed between RDP-100 and RDP-85 for ALA milk concentration and transfer efficiency from diet to milk. For the second experiment, eight Holstein cows (115 ± 14 DIM) were used in a double Latin square (4 × 4) with treatments consisting of giving 600 g/day of a mix of FA providing 231 g ALA/day in the following forms: 1) coarse calcium salts (CCS); 2) fine Ca salts (FCS); 3) triacylglycerols (Negative control; N-CTRL) in the rumen; 4) triacylglycerols (Positive control; P-CTRL) in the abomasum. Orthogonal contrasts were used to compare each treatment to CCS. The concentration of ALA was superior for CCS (2.52 g/100 g of fat) when compared to N-CTRL (0.59 g/100 g of fat; P < 0.01) and FCS (1.31 g/100 g of fat; P=0.06, tendency) and was inferior when compared to P-CTRL (8.06 g/100 g of fat; P < 0.01). Transfer efficiency of ALA from diet to milk for CCS (8.4%) was superior to FCS (4.2%; P=0.03) and N-CTRL (1.7%; P < 0.01) and inferior to P-CTRL (26.4%; P < 0.01). Finally, a meta-analysis was used to evaluate the feeding value of different forms of flaxseed (oil, seed, or fractions of seed) on milk production, milk components, milk FA, and transfer efficiency of ALA from diet to milk in cows. The database consisted of 78 articles with a minimum of one treatment containing flaxseed. Higher concentrations of ALA were observed with protected flaxseed (1.67 g/100 g of fat) and flax hulls (1.62 mg/g of fat). The highest transfer efficiency of ALA from diet to milk was observed with mechanically processed whole seeds (rolled or ground), chemically protected flax seed and flax hulls with 5.84, 6.50, and 4.79 %, respectively compared to oil and whole seed intact and extruded. In conclusion, it was impossible, with our strategies, to achieve a concentration of ALA that meets Health Canada rules, i.e. a contribution of 300 mg of ALA per portion or concentration of 4.1 g/100 g of fat in a glass of whole milk (250 mL) at 3.25% of fat.

Le lactosérum doux, un coproduit de l'industrie laitière, est principalement valorisé dans des applications alimentaires où les propriétés fonctionnelles et nutritionnelles de ses constituants sont exploitées. Or, pour de telles applications, la présence des phospholipides (PLs), des lipides résiduels, peut entraîner des limitations quant à l'utilisation du lactosérum. En outre, les PLs et les peptides issus de l'hydrolyse des protéines du lactosérum présentent des bioactivités rendant possible leur utilisation comme nutraceutiques, ce qui permettrait ainsi de viser de nouvelles voies de valorisation du lactosérum. De ce fait, l'objectif de cette thèse est de produire, de manière écoefficiente, des fractions phospholipidique et peptidique à partir du lactosérum doux en utilisant les procédés électrodialytiques. En effet, l'électrodialyse avec membranes bipolaires (ÉDMB) semble prometteuse pour délipider le lactosérum doux, alors que l'électrodialyse avec membranes d'ultrafiltration (ÉDUF) peut être utilisée pour séparer les peptides d'un hydrolysat protéique. Au cours de ces travaux, les premiers résultats obtenus ont démontré que, contrairement à la dilution appliquée après le traitement d'ÉDMB, le facteur de concentration du lactosérum avait un faible impact sur les taux de délipidation atteints et conséquemment sur la formation des complexes de lipoprotéines. Par ailleurs, les résultats ont permis de dégager un phénomène de précipitation protéique, qui dans ce cas, était influencé par le facteur de concentration. De ce fait, il ne semblait pas favorable d'utiliser un lactosérum fortement concentré pour le procédé de délipidation. Par la suite, différents facteurs de dilution subséquente au traitement d'ÉDMB ont été testés. Il a ainsi été démontré que les taux de délipidation atteignaient un plateau avec l'augmentation du facteur de dilution et que la formation des complexes de lipoprotéines était favorisée pour une réduction de la force ionique approchant 80 %. Pour la première fois, il a été possible de démontrer, dans le cadre de ces travaux, la faisabilité du procédé pour la récupération spécifique des PLs; une fraction phospholipidique, contenant notamment de la phosphatidylsérine et de la phosphatidyléthanolamine a pu être produite. De plus, afin de discriminer les différentes conditions testées, des scores d'écoefficience ont été utilisés, ce qui a permis de déterminer les conditions les plus prometteuses. Par ailleurs, comme la dilution réalisée après le traitement d'ÉDMB pour le procédé de délipidation du lactosérum doux entraînait certaines contraintes associées à l'augmentation des volumes produits, différents traitements ont été testés afin de remplacer la dilution (déminéralisation par électrodialyse conventionnelle et diafiltration). Ainsi, les résultats de cette étude ont démontré que la formation des complexes de lipoprotéines et conséquemment la récupération des PLs étaient tributaires non seulement de la réduction de la force ionique, mais aussi du retrait des cations divalents (calcium et magnésium, espèces ioniques pour lesquelles les PLs présentent des affinités). De ce fait, un procédé de délipidation combinant ÉDMB et électrodialyse conventionnelle apparaît comme étant la meilleure option pour produire une fraction phospholipidique. Pour terminer, un hydrolysat complexe de protéines du lactosérum a été séparé par ÉDUF à l'échelle semi-industrielle, dans l'optique de produire une fraction peptidique enrichie en peptides d'intérêt pour la santé humaine. Ainsi, la séparation, caractérisée par des paramètres de migration peptidique élevés, a permis de générer la production d'une fraction peptidique contenant 18 composés majoritaires (peptides). En plus de ces composés, la fraction renfermait aussi du lactose, ce qui a permis de mettre en évidence un phénomène de transfert de lactose au cours du procédé. Néanmoins, la fraction peptidique produite a démontré in vitro des activités inhibitrices de la dipeptidyl peptidase-IV et de l'enzyme de conversion de l'angiotensine supérieures à celles de l'hydrolysat initial, dû à la récupération de peptides bioactifs. Ainsi, le projet a permis de développer une voie de valorisation du lactosérum pour la production de fractions potentiellement bioactives utilisant les procédés électrodialytiques. Par ailleurs, ces procédés pourraient aisément être couplés : au cours d'une première phase, le lactosérum, serait délipidé, puis à la suite d'une concentration par ultrafiltration, le rétentat serait, dans une deuxième phase, hydrolysé et séparé par ÉDUF pour obtenir une fraction peptidique bioactive améliorée. Les travaux ont aussi donné l'opportunité d'enrichir les connaissances quant aux mécanismes reliés à la formation des complexes de lipoprotéines et aux phénomènes de migration et de colmatage pouvant se dérouler au cours des traitements d'ÉDMB et d'ÉDUF. / Sweet whey, a dairy coproduct, is mainly used in food applications, where its components' functional and nutritional properties are exploited. However, for such applications, phospholipids (PLs), residual lipids found in whey, may lead to limitations of its use. Furthermore, PLs and peptides from the hydrolysis of whey proteins demonstrate bioactivities that could make possible their use as nutraceuticals. Thereby, the objectives of this research was to ecoefficiently produce PL and peptide fractions from sweet whey using electrodialytic processes. Indeed, electrodialysis with bipolar membrane (EDBM) seems promising to defat sweet whey whereas electrodialysis with ultrafiltration membrane (EDUF) can be used to separate peptides from a hydrolysate. The first results obtained demonstrated that, unlike the dilution applied after EDBM treatment, the concentration factor of whey had a negligible impact on the defatting rates and consequently on the lipoprotein complex formation. Moreover, the results revealed a protein precipitation phenomenon, influenced by the concentration factor. Thereby, the use of a highly concentrated sweet whey was not favorable to the defatting process. There after, different dilution factors following EDBM treatment were tested. The defattingrates reached a plateau with the increase of the dilution factor and lipoprotein complex formation was favored by a decrease in ionic strength around 80 %. Moreover, it was possible to demonstrate that the process could be used to specifically recover PLs; a PL fraction containing mainly phosphatidylserine and phosphatidylethanolamine was produced. Also, to compare the different conditions tested, ecoefficiency scores were used to determine the most favorable conditions. Furthermore, the dilution applied after EDBM treatment for the defatting process led to constraints relative to the large volumes produced. Demineralization by conventional electrodialysis and diafiltration were tested to replace the dilution step. Thus, the results obtained demonstrated that the lipoprotein complex formation and consequently the PL recovery was, not only due to the decrease in ionic strength, but also to the greater removal of divalent cations (calcium and magnesium, ionic species for which PLs have affinity). There by, a defatting process combining EDBM and conventional electrodialysis appeared to be the best option to produce a PL fraction. Finally, to produce a peptide fraction enriched with bioactive peptide, a complex whey protein hydrolysate was separated by EDUF at a semi-industrial scale. The separation was characterized by high peptide migration parameters and allowed to generate a peptide fraction containing 18 main components (peptides). Along with these components, lactose was also recovered in the peptide fraction due to a lactose transfer phenomenon during process. Nevertheless, the peptide fraction produced exhibited in vitro inhibiting activities against dipeptidyl peptidase-IV and angiotensin converting enzyme higher that the ones reported for the initial hydrolysate. Thus, this project allowed to valorize sweet whey by the production of potential bioactive fractions using electrodialytic processes. Moreover, these two processes could be combined. In a first phase, sweet whey would be defatted, then after a concentration by ultrafiltration, the retentate would be hydrolyzed and separated by EDUF to produce a peptide fraction with improved bioactivities. Furthermore, new knowledge was acquired regarding the mechanisms involved inlipoprotein complex formation and the migration and fouling phenomena that could occur during EDBM and EDUF treatments.

L’objectif du projet présenté dans ce mémoire était d’évaluer l’effet des acides gras alimentaires sur la teneur en gras du lait dans des conditions pratiques d’élevage. Pour ce faire, les profils en acides gras (16:0, 16:1, 18:0, 18:1 cis, 18:1 trans, 18:2 et 18:3) des ingrédients ont été combinés aux données d’alimentation et de lactation de vaches Holstein de la banque de données de Valacta. Les résultats ont confirmé que les effets rapportés en essais contrôlés sont également observables en pratique avec des rations composées d’aliments simples. Les apports en acides gras insaturés sont associés négativement alors que les apports en acide palmitique sont reliés positivement à la teneur en matière grasse du lait. Le concept « charge ruminale en acides gras insaturés » ne s’est pas montré meilleur que les apports en acide linoléique seul pour prédire la teneur en matière grasse du lait.