Thèse (M.Sc.)--Université Laval, 2009. / Bibliogr.: f. [140]-157. Publié aussi en version électronique dans la Collection Mémoires et thèses électroniques.

Thèse (M.Sc.)--Université Laval, 2007. / Bibliogr.: f. 64-69. Publié aussi en version électronique dans la Collection Mémoires et thèses électroniques.

Thèse (M.Sc.)--Université Laval, 2007. / Bibliogr.: f. 100-108. Publié aussi en version électronique dans la Collection Mémoires et thèses électroniques.

Thèse (M.Sc.)--Université Laval, 2007. / Bibliogr.: f. [62]-66. Publié aussi en version électronique dans la Collection Mémoires et thèses électroniques.

Les composés mineurs de la membrane du globule de gras laitier (milk fat globule membrane, MFGM) ont été associés à diverses activités biologiques. Le babeurre, en raison de son processus d’obtention, est un produit d’origine laitière particulièrement riche en composés de la MFGM. Cette caractéristique explique l’intérêt grandissant porté à ce sous-produit de la fabrication du beurre, quadruplant le nombre d’articles scientifiques lui étant consacré au cours des 20 dernières années (PubMed). La grande majorité des travaux réalisés jusqu’à aujourd’hui au sujet du babeurre visait à fractionner ou encore à concentrer ses différents constituants, principalement ses phospholipides. Par contre, l’impact biologique de l’ensemble des composantes du babeurre, avant et après digestion, reste encore mal connu. Le but de cette recherche était donc d’évaluer l’impact de l’ensemble des constituants du babeurre sur différents facteurs de risque associés aux maladies cardiovasculaires (CVD). Dans un premier temps, les résultats de cette recherche ont permis de démontrer le potentiel du babeurre frais concentré par microfiltration (MF) à diminuer la solubilité micellaire du cholestérol dans un modèle d’étude in vitro. Ces résultats probants laissaient présager la capacité de certains constituants du babeurre à moduler l’absorption intestinale du cholestérol. Par contre, le fractionnement de ces derniers s’est avéré avoir un impact négatif sur le potentiel d’insolubilisation du cholestérol observé précédemment. Ensuite, les constituants mineurs du babeurre, fort possiblement en raison de ses phospholipides, ont démontré leur capacité à influencer positivement le profil lipidique chez des sujets modérément hypercholestérolémiques lors d’une étude clinique réalisée en chassé-croisé. De plus, lors de cette même étude clinique, la consommation de babeurre, possiblement en résultante de l’action de composantes peptidiques, s’est avérée capable d’abaisser la tension artérielle chez des patients normotendus lorsque comparée à un placebo. Enfin, des peptides issus de l’hydrolyse de babeurre frais (UF) ont démontré un potentiel antioxydant supérieur à ceux obtenus du lactosérum (UF) et du lait écrémé dans un modèle d’étude in vitro. Dans le cadre de l’ensemble des études de ce projet, les différentes activités biologiques se sont avérées peu influencées par l’action des traitements thermiques lorsque les produits subissaient une hydrolyse (p. ex. à la suite de leur consommation). Les résultats de cette étude permettent de mieux comprendre les propriétés bénéfiques du babeurre et ouvrent la voie à une nouvelle utilisation de ce dernier comme ingrédient actif. En effet, ce projet novateur a permis de démontrer le potentiel du babeurre en tant qu’aliment fonctionnel plutôt que comme une source de composés nutraceutiques devant être purifiés ou concentrés. Ainsi, il semble que l’ensemble des constituants du babeurre joue un rôle au niveau des bienfaits observés sur les facteurs de risque de CVD. / The minor components in milk fat globule membrane (MFGM) are associated with various biological activities. Buttermilk, owing to its obtainment process, is a milk product particularly rich in MFGM components. This feature accounts for the growing interest in this by-product of the manufacturing of butter. The number of scientific articles dedicated to it has quadrupled in the past 20 years (PubMed). Until today the vast majority of tasks involving buttermilk aimed at either dividing or concentrating its various components, primarily, phospholipids. However, the biological effects of all the components in buttermilk before and after their digestion remains poorly understood. Therefore, the purpose of this research was to evaluate the impact that buttermilk components have on the different risk factors associated with cardiovascular disease (CVD). Initially, the results of in vitro model study revealed that buttermilk freshly concentrated by microfiltration (MF) has the potential to reduce the micellar solubility of cholesterol. These conclusive results presaged the capacity of certain components in buttermilk to regulate the intestinal absorption of cholesterol. Despite, their division proved to have a negative impact on the potential insolubilization of the cholesterol previously observed. Then, in a clinical crossover analysis, minor components of buttermilk - most likely phospholipids - demonstrated a capacity to positively influence the lipid profiles of moderately hypercholesterolemic subjects. Moreover, during this same study, the consumption of buttermilk compared with a placebo proved capable of lowering blood pressure in some patients, possibly resulting from its peptide components. That is to say that, in an in vitro model study, peptides derived from the hydrolysis of fresh buttermilk (UF) demonstrated antioxidant potential superior to those obtained from whey (UF) and skim milk. Within the framework of all studies on this project, various biological activities proved almost uninfluenced by the action of heat treatment when products were hydrolyzed following their consumption. The results of this study allow for a better understanding of the beneficial properties of buttermilk and pave the way for new uses of it as an active ingredient. Indeed, this innovative project has allowed us to demonstrate the potential of buttermilk as a functional food rather than as a source of ingredients needing to undergo a purification or concentration process. In this way, it seems that all components in buttermilk play a role in the observed benefits on risk factors of CVD.

L’obésité ne cesse d’augmenter avec l’adoption généralisée de la diète occidentale et atteint aujourd’hui des proportions pandémiques. Elle cause des désordres métaboliques néfastes pour la santé, augmentant ainsi les risques de développer du diabète de type 2 (DT2) et des maladies cardiovasculaires (MCV). Il est alors crucial de comprendre les effets des nutriments sur le développement de ces pathologies, car la nutrition représente un facteur clé de prévention. D’une part, la consommation excessive de sucres ajoutés est reconnue pour être néfaste pour la santé, mais ces sucres sont surconsommés du fait de leur omniprésence dans les aliments et boissons, notamment sous forme de saccharose. Afin de limiter leur consommation, il est important d’identifier des alternatives moins nocives. Les sucres naturels pourraient bien représenter une option intéressante de par les molécules autres que les sucres qu’ils contiennent. D’autre part, la consommation régulière de poissons protège du DT2 et des MCV. Afin de profiter au maximum de ces bienfaits, il serait pertinent d’identifier les nutriments bénéfiques des poissons et de les concentrer sous forme de nutraceutique ou d’aliment fonctionnel. Le saumon est notamment composé de plusieurs nutriments capables de moduler le développement de l’obésité et des désordres métaboliques associés. Il contient des oméga-3 (w-3) et de la vitamine D3 (VitD3) potentiellement bénéfiques pour la santé cardiométabolique. Il contient aussi des protéines de qualité dont nous avons isolé une fraction bioactive, appelée salmon peptide fraction (SPF). Toutefois, les effets de ces nutriments de saumon et leur combinaison ont été peu étudiés, et plusieurs de leurs effets et mécanismes d’action restent à élucider. Cette thèse avait donc pour ambition d’évaluer les effets cardiométaboliques des sucres naturels et des nutriments de saumon (w-3, VitD3, SPF) sur le développement de l’obésité et des désordres métaboliques associés. L’hypothèse générale est que « le remplacement du saccharose par des sucres naturels et la consommation des nutriments de saumon limitent le développement de l’obésité et de ses complications en modulant l’inflammation, la résistance à l’insuline et la santé intestinale ». Nous avons alors réalisé trois études évaluant les effets de la consommation chronique de ces différents nutriments sur le développement de l’obésité et des désordres métaboliques associés dans des modèles murins d’obésité induite par une diète riche en gras et en saccharose. Dans un premier temps, nous avons étudié les effets d’une supplémentation à faible dose de saccharose par rapport à du sirop d’érable, de la mélasse, du sirop de riz brun, du sirop d’agave, du sirop de maïs et du miel, ainsi qu’à du fructose, chez des rats Wistar initialement en santé pendant 8 semaines. Les résultats démontrent que remplacer le saccharose par des sucres naturels limite la résistance à l’insuline et l’inflammation hépatique. Dans une moindre mesure, le sirop d’érable, la mélasse et le sirop d’agave tendent aussi à protéger contre la stéatose hépatique. De plus, cette étude montre que le fructose n’est non seulement pas plus néfaste que le saccharose dans les doses utilisées, mais qu’il permet même d’atténuer la résistance à l’insuline et l’inflammation hépatique. Dans un deuxième temps, nous avons évalué les effets cardiométaboliques des nutriments de saumon, seuls ou en combinaison, dans deux études de 12 semaines. Nous avons d’abord étudié les effets de la VitD3 et des w-3 chez des souris C57BL/6J initialement en santé, puis les effets du SPF et de la VitD3 chez des souris LDLr-/-/ApoB100/100 à haut risque de développer des maladies cardiométaboliques. Les résultats démontrent que la supplémentation en VitD3 n’a pas d’effet chez les souris initialement en santé, ni n’améliore les effets bénéfiques des w-3. En revanche, elle prévient sensiblement le développement des désordres métaboliques associés à l’obésité chez les souris à haut risque de maladies cardiométaboliques. Elle réduit un facteur de risque de thrombose en circulation et l’inflammation dans l’iléon lorsqu’elle est seule, et la sensibilité à l’insuline lorsqu’elle est combinée au SPF. Finalement, nos travaux révèlent que le SPF limite l’obésité et ses complications notamment grâce à son action anti-inflammatoire sur le foie et le côlon. Cette thèse a donc permis d’élucider les effets de ces différents nutriments sur le développement de l’obésité et des désordres métaboliques associés, et à plus long terme du DT2 et des MCV, et de mieux comprendre leurs mécanismes d’action. / Obesity continues to increase with the widespread adoption of the Western diet and nowadays reaches pandemic proportions. It causes metabolic disorders that are harmful to health, increasing the risk of developing type 2 diabetes (T2D) and cardiovascular disease (CVD). It is therefore crucial to understand the effects of nutrients on the development of these pathologies because nutrition is a key preventive factor. On the one hand, excess consumption of added sugars is known to be harmful to health, but these sugars are over-consumed by their ubiquity in foods and beverages, especially in the form of sucrose. It is therefore important to limit their consumption and identify less harmful alternatives. Natural sugars may well be an interesting option for the molecules other than sugars they contain. On the other hand, regular fish consumption protects against T2D and CVD. In order to make the most of these benefits, it would be relevant to identify the beneficial fish nutrients and concentrate them as a nutraceutical or functional food. Salmon is notably composed of several nutrients able to modulate the development of obesity and associated metabolic disorders. It contains omega-3 (ω-3) and vitamin D3 (VitD3) potentially beneficial for cardiometabolic health. It also contains quality proteins from which we have isolated a bioactive fraction, called salmon peptide fraction (SPF). However, the effects of these salmon nutrients and their combination have been poorly studied, and many of their roles and mechanisms of action remain unclear. This thesis therefore aims to evaluate the cardiometabolic effects of natural sweeteners and salmon nutrients (ω-3, VitD3, SPF) on the development of obesity and associated metabolic disorders. The general hypothesis is that “the replacement of sucrose with natural sweeteners and the consumption of salmon nutrients limit the development of obesity and its complications by modulating inflammation, insulin resistance and intestinal health”. We then conducted three studies evaluating the effects of chronic consumption of these different nutrients on the development of obesity and associated metabolic disorders in murine models of diet-induced obesity. First, we studied the effects of a low-dose supplementation of sucrose compared to maple syrup, molasses, brown rice syrup, agave syrup, corn syrup and honey, as well as fructose, in Wistar rats initially healthy for 8 weeks. The results show that replacing sucrose with natural sweeteners limits insulin resistance and hepatic inflammation. To a lesser extent, maple syrup, molasses and agave syrup also tend to protect against fatty liver. In addition, this study shows that fructose is not only no more harmful than sucrose in the doses used, but it even helps to reduce insulin resistance and hepatic inflammation. In a second step, we evaluated the cardiometabolic effects of salmon nutrients, alone or in combination, in two 12-week studies. We first studied the effects of VitD3 and ω-3 in initially healthy C57BL/6J mice, then the effects of SPF and VitD3 in LDLr- / -/ApoB100/100 mice at high risk to develop cardiometabolic diseases. The results demonstrate that VitD3 supplementation has no effect in initially healthy mice, nor improves the beneficial effects of ω-3. In contrast, it slightly prevents the development of metabolic disorders associated with obesity in mice at high risk of cardiometabolic diseases. It reduces a thrombosis risk factor and inflammation in the ileum when it is alone, and insulin sensitivity when it is combined with SPF. Finally, our work reveals that the SPF limits obesity and its complications thanks to its anti-inflammatory action on the liver and colon. This thesis has thus allowed a better understanding of the effects of these different nutrients on the development of obesity and associated metabolic disorders, and in longer term T2D and CVD, and of their mechanisms of action.

Le Cheddar est le principal fromage produit et consommé au Canada. Les ferments utilisés pour sa fabrication renferment principalement des souches de lactocoques sélectionnées pour leur pouvoir acidifiant ainsi que pour leurs propriétés aromatiques et technologiques particulières. Neuf souches de bactéries lactiques, isolées de ferments traditionnels utilisés jusque dans les années 60 ont démontré la capacité de produire un composé bioactif, l'acide y-aminobutyrique (GABA), un neurotransmetteur agissant au niveau du système nerveux central. Des émdes réalisées chez les humains ont démontré que la consommation de lait fermenté contenant du GABA engendrait une diminution de la pression artérielle. Le but de ce projet a été d'évaluer la capacité de ces 9 souches de L. lactis ssp lactis à produire du GABA dans du fromage de type Cheddar. La capacité des souches GABA, proteinases négatives, à croître en présence de souches commerciales de L. lactis ssp cremoris proteinases positives, a été évaluée par un test de biocompatibilité et a permis la sélection des souches GABA A23 et H13. Par la suite, l'effet de différents paramètres d'affinage (3 pH, 2 ratios sel/humidité, 2 concentrations en glutamate) sur la production de GABA a été évalué à l'aide d'un système de caillé modèle. Les conditions optimales ont été déterminées (pH 4,9 ratio sel/humidité 3,5%, ratio souches GABA/W62 2 :2) et ont été reproduites en usine pilote pour la production de Cheddar. Les résultats démontrent que la composition, les propriétés rhéologiques et sensorielles des fromages renfermant du GABA ne sont pas significativement différentes des fromages témoins et une quantité de 0,35 mg de GABA/g de fromage a pu être produite après 56 jours d'affinage.

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Les résidus fibreux de canneberge et de bleuet issus du processus d’extraction des polyphénols ont été étudiés pour tenter de les valoriser pour des applications nutraceutiques. Ces travaux se sont plus précisément intéressés aux fibres alimentaires et à leurs polyphénols associés. Ces deux composantes sont reconnues pour leurs effets positifs sur le système digestif dont notamment le maintien de la santé de la flore intestinale. Les résidus fibreux de canneberge et de bleuet obtenus en laboratoire ont été caractérisés pour leurs contenus en polysaccharides non-amidonnés totaux (54,3% pour la canneberge et 46,5% pour le bleuet), solubles (respectivement 21,9% et 21,5%), insolubles (respectivement 32,4% et 25%) et leurs compositions respectives en monosaccharides. Les mesures rhéologiques des fibres (capacité de rétention d’eau, d’huile, capacité de gonflement et viscosité) ont montré des propriétés physiques avantageuses en comparaison à d’autres types de fibres. Le contenu en proanthocyanidines non-extractibles fut alors mesuré par lecture spectrophotométrique (1,3% pour les fibres de canneberge et 2,4% pour celles de bleuet). Une technique utilisant un agent chaotrope fut spécifiquement développée pour obtenir une fraction significativement réduite en polyphénols (contenant respectivement 0,6% et 0,9% de proanthocyanidines). Les fibres brutes et réduites en polyphénols ont alors été administrées à des souris pour tester leurs impacts respectifs sur la flore intestinale. L’ajout de fibres brutes a fait augmenter la concentration de Clostridium coccoides et de Clostridium leptum et diminuer le compte de Lactobacillus alors que celui de Faecalibacterium praunsnitzii a uniquement augmenté avec les fibres réduites en polyphénols mettant en avant un probable effet inhibiteur des polyphénols sur F. prausnitzii. Des souches probiotiques ont alors été cultivées in vitro avec des fibres natives et réduites en proanthocyanidines. Un effet bifidogène ainsi qu’une augmentation de la croissance de Lactobacillus salivarius ont été observés lors de l’ajout de fibres de canneberge et de bleuet. Selon le type de bactérie, les effets différentiels observés avec les fibres brutes ou réduites en proanthocyanidines montrent la capacité de la flore à métaboliser les polysaccharides et leurs polyphénols associés mais aussi un potentiel effet inhibiteur des composés phénoliques. Les fibres de canneberge et de bleuet pourraient ainsi constituer des prébiotiques favorisant indirectement la réduction du risque lié à certaines maladies chroniques intestinales. / The process of polyphenol extraction from cranberry and blueberry yields a fibrous matter that was studied for a potential valorization in nutraceutical applications. More precisely, this work focuses on the dietary fiber content and its associated polyphenols. These two compounds were acknowledged for their positive effects over the gastro-intestinal tract including the preservation of a healthy colonic microbiota. The polyphenol extraction process was replicated in laboratory in order to obtain cranberry and blueberry fibrous matter. These extracts were analysed for their contents in total non-starch polysaccharides (NSP) (54,3% for cranberry and 46,5% for blueberry), soluble NSP (respectively 21,9% and 21,5%), insoluble NSP (respectively 32,4% and 25%) and their respective monosaccharides composition. Rheological measurements (water and oil retention capacities, swelling capacity and viscosity) showed advantageous physical properties compared to other types of fibers. Subsequently, the non-extractable proanthocyanidins contents were quantified by spectrophotometric reading (1,3% for cranberry fibers and 2,4% for blueberry fibers). A method, employing a chaotropic agent, was specifically designed to produce fibers with a significantly reduced content in non-extractable proanthocyanidins (respectively containing 0,6% and 0,9% of PAC). Both native and modified fibers were fed to mice in order to assess their respective impact on intestinal flora. The addition of native fibers was associated with an increase in the concentration of Clostridium coccoides and Clostridium leptum and a diminution of the count of Lactobacillus whereas the concentration of Faecalibacterium praunsnitzii was exclusively increased by the use of fibers reduced in polyphenols. This observation highlighted a potential inhibitory effect of polyphenols on F. prausnitzii. Probiotics strains were therefore cultured in vitro with native and modified fibers. A bifidogenic effect and an increase of the Lactobacillus salivarius concentration were observed when substrate was cranberry or blueberry fibers. According to the type of bacteria, the differential effect monitored between native and proanthocyanidins reduced fibers underlies the flora capacity to metabolize fibers and their associated polyphenols and also a potential inhibitory effect from phenolic compounds. The cranberry and blueberry fibers could therefore constitute prebiotics that favor indirectly the reduction of gastro-intestinal diseases risks.

Cette enquête postale a permis d'explorer les opinions, les croyances et les connaissances des diététistes et des médecins généralistes du Québec sur les aliments fonctionnels et les nutraceutiques (AFN). Quatre cent cinquante-neuf diététistes et 275 médecins ont répondu à notre questionnaire. L'enquête démontre que les diététistes et les médecins ont une attitude positive envers les AFN mais que des différences existent entre les deux corps professionnels. Les diététistes sont davantage intéressées, ont une opinion plus positive et de meilleures connaissances des AFN que les médecins. Les diététistes recommandent plus souvent des aliments fonctionnels que les médecins mais ceux-ci recommandent légèrement plus souvent des nutraceutiques. Pour les diététistes et les médecins, le fait de recommander ou non des AFN à leurs patients est influencé par leur intention d'en recommander et leur perception de contrôle sur ce comportement. La majorité des répondants avait recommandé des AFN à leurs patients dans l'année précédant l'enquête.