Depuis plusieurs siècles les racines de vétiver sont utilisées en Inde du sud afin de prévenir l'érosion du sol. Par la suite, la production de l’huile essentielle des racines de vétiver a permis d’alimenter l’industrie de la parfumerie. De nos jours, cette matière première sert principalement à la confection de parfums masculins, où elle apporte des notes boisées, terreuses, de pamplemousse et de rose. En dépit de son utilisation abondante, la nature des molécules responsables de son odeur est encore un sujet de controverses. Dans un premier temps, l’étude des constituants volatils a été entreprise, et certaines incohérences de la littérature ont été mises en évidence. Par la suite, l'analyse par GC × GC d'huiles de vétiver d'origines différentes a permis de mieux comprendre la variabilité de cette matière première. Elle a également facilité l’identification de substances odorantes d'impact, réalisée par GC-O sur l’huile essentielle et l’acétate de vétiveryle. La synthèse de plusieurs dérivés zizaane a également été développée pour confirmer certains des résultats de la caractérisation des odorants. Nous avons également développé une nouvelle procédure pour la synthèse à grande échelle de dérivés nor-zizaane à puissante odeur de vétiver. Lors de cette étude, nous avons développé une nouvelle réaction de décarbonylation utilisant le peroxyde d'hydrogène en milieu alcalin. Cette réaction a pu être appliquée sur différents aldéhydes aliphatiques, les meilleurs résultats étant obtenus avec des substrats α-disubstitués. Une bonne sélectivité a également pu être observée sur les aldehydes linéaires, qui conduisent généralement à l’acide dans de telles conditions. / Vetiver have been used from centuries in South India to prevent soil erosion and later on, the essential oil produced by distillation of this raw material has begun to been largely employed in perfume composition. This essential oil is now abundantly used in the confection of men perfumes for its pleasant fragrance of wood, earth, grapefruit and rose. However, paradoxically, the nature of its impact odorants still remains controversial. At first, we have realized the review of the volatile constituents identified in this material, and some discrepancies of the literature have been highlighted. Then, the analysis by GC × GC of vetiver oils from different origins has permitted to better understand the composition of these materials. Subsequently, the characterization of the impact odorants of Haitian vetiver essential oil and vetiveryl acetate has been performed by GC-O. To confirm some of the results of this investigation, several zizaane derivatives have been synthesized, and in the course of this study, we developed a new reaction of decarbonylation of aliphatic aldehydes using alkaline hydrogen peroxide. A new procedure for the large scale preparation of highly potent nor-zizaane odorants could then be developed. Moreover, when exploring the scope and limitations of this reaction, it appeared to be applicable on various aliphatic aldehydes. The best results were obtained with α-disubstituted substrates, and a surprisingly good selectivity of this reaction was noticed on linear aldehydes.

Le vin est un milieu complexe qui évolue tout au long des étapes devinification. Pour mieux appréhender ses qualités et ses défauts, de nombreuses équipesde recherche s’intéressent à la compréhension de la chimie du vin. Dans ce contexte, lesujet de ce mémoire concerne l’étude de l’évolution chimique de certaines moléculespolyphénoliques du vin sous conditions oxydantes et/ou acides, afin d’isoler et decaractériser de nouveaux composés susceptibles de se former dans le vin. Deux aspectssont examinés. Le premier concerne l’oxydation de deux flavano‐ellagitannins, lesacutissimines A et B, formées à partir d’un monomère de tannins condensés, lacatéchine, et d’un ellagitannin C‐glucosidique, la vescalagine, extraite du bois de chênepar le vin lors de l’élevage en barrique. Cette étude a permis d’isoler les mongolicaïnes Aet B et deux analogues du camelliatannin G et de mettre en évidence leur formation parun mécanisme d’autoxydation. Le deuxième aspect concerne l’évaluation desconséquences de la présence de certains polyphénols dans le vin sur les composésthiolés odorants. Leur comportement et leur réactivité chimiques sont décrits dans desmilieux différents, avec l’hémisynthèse de thio‐ellagitannins sous conditions acides, et laformation d’adduits thio‐catéchols et thio‐pyrogallols sous conditions oxydantes,transformations chimiques pouvant occasionner la perte des odeurs et arômes du vindus aux composés thiolés odorants. / The wine is a complex medium that evolves throughout the different stages ofthe wine making process. To understand both the qualities and defects of wine,numerous research team worldwide investigate the chemistry of wine. In this context,the subject of this thesis concerns the study of the chemical evolution of some winepolyphenolic molecules under oxidizing and/or acidic conditions in the aim of isolatingand characterizing new compounds likely formed in wine. Two aspects are examined.The first one is the study of the oxidation of two flavano‐ellagitannins, acutissimins Aand B, formed from a monomer of condensed tannins, catechin, and a C‐glucosidicellagitannin, vescalagin, extracted from oak wood by the wine solution during its agingin barrels. This study led to the isolation of mongolicains A and B and two analogues ofcamelliatannin G, and revealed their formation according to an autoxydationmechanism. The second aspect of this work concerns the consequences of the presencein wine of some polyphenols on wine odorous thiols. Their chemical behavior andreactivity are described in different media, with the hemisynthesis of thio‐ellagitanninsunder acidic conditions, and the formation of thio‐catechol and thio‐pyrogallol adductsunder oxidizing conditions, chemical transformations that could explain the loss ofodors and aromas due to wine odorous thiols.

The initial step in odor recognition by the nose is the binding of odorant molecules to receptor sites embedded in the dendritic membranes of olfactory receptor cells. Despite considerable interest and experimentation into the nature of these receptor sites, little is known of their specificity to different types of odorant molecules. This lack of knowledge partially stems from the fact that the nature of receptor proteins is most effectively studied when specific and irreversible inhibitors are available for use as chemical probes, yet no such agents have been discovered for use in the olfactory system. A series of alkylating agents and other chemically active odorants were tested to determine whether they might react with specific odorant receptors and modify olfactory responses. Electroolfactogram (EOG) recordings were obtained before, during, and after treatment of the olfactory mucosae of grass frogs (Rana pipiens) with a chemically active odorant.

付記する学位プログラム名: 京都大学大学院思修館 / 京都大学 / 0048 / 新制・課程博士 / 博士(農学) / 甲第20432号 / 農博第2217号 / 新制||農||1048(附属図書館) / 学位論文||H29||N5053(農学部図書室) / 京都大学大学院農学研究科食品生物科学専攻 / (主査)教授 保川 清, 教授 河田 照雄, 准教授 井上 和生 / 学位規則第4条第1項該当 / Doctor of Agricultural Science / Kyoto University / DFAM

In February 2014, a coal ash spill on Duke Energy's Dan River Plant in Eden, NC released approximately 39,000 tons of coal ash into the Dan River. It took approximately one week to stop the spill. Starting in February 2015, drinking water utilities using the Dan River experienced a series of taste and odor (TandO) events described as "earthy" or "musty". Similar TandO events were not documented before the coal ash spill. This research attempted to understand causes of the TandO events and if the coal ash spill was connected. A variety of water quality analyses were performed on twelve sites from August 2016 to September 2017 on the Dan and Smith Rivers. The Smith River served as the control. From concentrations of coal ash indicators (particularly Ba, Sr, As, V, and Br-), there was a signature of coal ash on the Dan River that was not present on the Smith River. The signature could not be attributed to the coal ash spill, as the signature was present upstream of the spill. Chronic ecosystem toxicity due to metals was low and not significantly different between the Dan and Smith Rivers. No substantial TandO events occurred during the period of this study. All monitored odorants were detected with varying frequencies in both the Dan and Smith Rivers. No significant change in odorant concentration was found above and below the location of the coal ash spill. / MS / In February 2014, a coal ash spill from Duke Energy’s Dan River Plant in Eden, NC released approximately 39,000 tons of coal ash into the Dan River. Starting in February 2015, drinking water utilities using the Dan River experienced a series of taste and odor (T&O) events described as smelling “earthy” or “musty”. Similar T&O events were not documented before the coal ash spill. This research attempted to understand underlying causes of these T&O events and to determine if the coal ash spill was connected. Analyses, including concentrations of coal ash indicators and odorants, were performed from August 2016 to September 2017 on a monthly basis for both the Dan and Smith Rivers. The Smith River served as a control river as it was not impacted by coal burning power plants and or a coal ash spill. There was a signature of coal ash metal contamination in the Dan River but not in the Smith River. The coal ash signature could not be attributed to the 2014 Duke Energy coal ash spill in Eden, NC because it was also found upstream of the area sampled and the location of the coal ash spill. Chronic ecosystem toxicity due to metals was low on the both the Dan and Smith Rivers and was not different between the rivers. No substantial drinking water taste and odor events occurred during the study period. All monitored earth-musty odorants were detected with varying frequency at concentrations mostly below and sometimes above their individual odor threshold concentration.

Le nitrite est un ingrédient essentiel à la fabrication du jambon cuit, pourtant les risques sanitaires dont il est accusé remettent en question son utilisation. L’emploi de cet unique additif permet de remplir de nombreuses fonctions comme la protection antioxydante et antimicrobienne mais aussi le développement de la couleur et de l’arôme. C’est sur cette dernière fonction que ce travail de thèse s’est focalisé avec pour objectif la suppression du nitrite dans la fabrication du jambon cuit. La mise en œuvre de plusieurs techniques complémentaires de chromatographie en phase gazeuse couplées à l’olfactométrie a permis dans une première partie d’identifier le 2-methyl-3-furanthiol, 2-methyl-3-(methyldithio)furan, et le bis(2-methyl-3-furyl)disulfide comme les molécules soufrées responsables de l’arôme du jambon cuit. Il est apparu qu’en l’absence de nitrite et par conséquent en absence de protection antioxydante, les composés odorants issus de l’oxydation sont produits massivement et ont tendance à perturber l’arôme global du jambon cuit. Afin de restaurer l’arôme en l’absence de nitrite, l’étude a été organisée selon 2 axes : le premier visant à favoriser la production des molécules soufrées clés de l’arôme et le second visant à limiter la formation des composés d’oxydation perturbateurs de l’arôme grâce à l’utilisation d’antioxydants naturels. Les recherches ont été conduites sur des mini-jambons cuits modèles. La thiamine a été identifiée comme précurseur majoritaire du 2-methyl-3-furanthiol, du 2-methyl-3-(methyldithio)furan, et du bis(2-methyl-3-furyl)disulfide dans les conditions de fabrication du jambon cuit et des extraits d’acérola, de canneberge, d’oignon et de thé ont été sélectionnés pour leurs propriétés antioxydantes. L’évaluation en parallèle de l’oxydation et de l’arôme a montré que ces quatre extraits utilisés en mélange permettaient, non seulement d’égaler les performances antioxydantes du nitrite, mais aussi de rehausser la note aromatique « jambon cuit » par rapport à la formulation non nitritée de référence. L’association de la thiamine et des extraits végétaux a finalement permis de réaliser des jambons non nitrités qui, en termes d’arôme et d’oxydation, se rapprochent fortement d’un jambon nitrité. Les formulations réalisées constituent donc une première piste satisfaisante pour répondre à la problématique de la suppression du nitrite dans le jambon cuit. La protection antimicrobienne des nouvelles formulations doit être validée et la restauration de la couleur rose du jambon demeure une problématique organoleptique. / Sodium nitrite is an essential ingredient in the cooked ham production process, yet its use is under challenge due to food safety concerns. Sodium nitrite is a multifunctional additive used for its ability to act on several fronts—from inhibiting oxidation and preventing microbial growth to giving desirable colour and aroma. This study focused on the aroma function under a wider objective to reduce nitrite use in cooked ham processing. Using several complementary methods with gas chromatography–olfactometry, we first identified 2- methyl-3-furanthiol, 2-methyl-3-(methyldithio)furan and bis(2-methyl-3-furyl)disulfide as the odour- active sulphur-compounds responsible for cooked ham flavour. It emerged that in the absence of nitrite—and therefore the absence of inhibited oxidation—the massive formation of an array of odour-active compounds produced by oxidative breakdown tended to disrupt the overall aroma of the final cooked ham. Next, in an effort to restore this aroma in the absence of nitrite, the study was organized into two strands, where the first strand aimed to promote the production of key aroma-active sulphur-compounds while the second strand aimed to minimize the formation of aroma-disruptive oxidation compounds by using natural antioxidants. This research was led on model cooked mini-hams. We identified thiamine as the major precursor of 2-methyl-3-furanthiol, 2-methyl-3-(methyldithio)furan and bis(2-methyl-3-furyl)disulfide under cooked ham production conditions, and we selected acerola, cranberry, onion and tea extracts as natural antioxidants. The coupled evaluations of oxidation and aroma showed that the formulated mixture of these four extracts not only equalled the antioxidant performances of added sodium nitrite but also lifted the “cooked ham” head note compared to the reference no-added-nitrite formulation. The association of thiamine and vegetal extracts ultimately made it possible to produce no-added-nitrite hams that, in terms of aroma and oxidation levels, proved almost identical to nitrite-added ham. The engineered formulations thus offer a good research track to suppress the sodium nitrite in cooked ham. The problem of how to restore the distinctive pink colour of cooked ham is an issue that remains to be resolved, and the ability of these new formulations to inhibit microbial growth needs to be validated.

Les odeurs résultent la plupart du temps de la perception de mélanges de molécules odorantes. De nombreuses études ont montré que les caractéristiques perceptives des mélanges d’odorants sont souvent différentes de celles de leurs constituants. Ainsi l’intensité odorante d’un mélange peut être supérieure (synergie ou hyper-addition) ou inférieure (hypo-addition) à la simple somme arithmétique des intensités des constituants du mélange. Les mélanges d’odorants peuvent également donner lieu à de nouvelles qualités d’odeurs (perception synthétique) ou laisser apparaître celles des constituants (perception analytique). Cependant, les mécanismes biologiques impliqués dans la perception des mélanges restent méconnus. Quelques études montrent que des interactions à l’entrée du système olfactif pourraient jouer un rôle important dans le traitement de l’information olfactive. En effet, des interactions compétitives et non compétitives ont été observées au niveau des récepteurs olfactifs (RO) et des neurones sensoriels olfactifs (NSO). Dans cette thèse, nous avons étudié en parallèle les réponses des RO et des NSO ainsi que les réponses comportementales à trois mélanges binaires: Octanal (Oct) + Citronnellal (Cit), Oct + Méthional (Méth) et acétate d’isoamyle (ISO) + whisky lactone (WL). Trois approches ont été mises en œuvre: i) des études in vitro des RO par imagerie calcique sur des cellules HEK293; ii) des mesures ex-vivo d’électro-olfactogrammes au niveau des NSO de rat ; iii) des études psychophysiques chez l’Homme. Les résultats ont montré de fortes similitudes entre les réponses des RO/NSO et les réponses perceptives chez l’Homme pour les mélanges Oct + Méth et WL + ISO. Les liens sont moins importants pour le mélange Oct + Cit pour lequel les RO étudiés génèrent des réponses différentes de celles observées aux niveaux plus intégrés. Globalement, ces résultats soutiennent l'hypothèse que les interactions qui se produisent au niveau périphérique contribuent de manière significative au codage olfactif des mélanges odorants / Odours result from the perception of odorant mixtures. Several studies reported that perceptual characteristics of these mixtures are often different from those of their individual components. It has been shown that odour intensity for mixtures can be higher (synergy/hyper-addition) or lower (hypo-addition) than the simple arithmetic sum of each component’s intensity. Besides, mixtures can also give rise to novel odour qualities (configural perception) or conversely are perceived as the juxtaposition of individual components’ odour quality (elemental perception). However, the biological mechanisms that govern odour mixture perception remain unclear, even if there is increasing evidence that peripheral phenomena could play an important role in mixture processing. Indeed, competitive and non-competitive interactions have been observed at the olfactory receptor (OR) and olfactory sensory neuron (OSN) levels. In this PhD work, we investigated in parallel the responses of OR, ON and human behavioural responses for three binary mixtures of odorants: Octanal (Oct) + Citronellal (Cit), Oct + Methional (Meth) and isoamyl acetate (ISO) + whiskey lactone (WL). Three types of experiments were performed: (i) in vitro OR calcium imaging of HEK293 cells; (ii) ex vivo electro-olfactogram measurement on rat OSN; (iii) psychophysical measurements in human. Our results showed clear similarities between the responses of OR/OSN and perceptual responses in human for the two mixtures Oct + Meth and ISO + WL, whereas for the Oct + Cit mixture, OR responses are hardly reconcilable with more integrated responses. Taken together, these findings support the hypothesis that interactions occurring at the peripheral level of the olfactory system contribute significantly to the olfactory coding of odour mixture

Les composés oxygénés de faible poids moléculaire présentent un fort intérêt en chimie des parfums. Un grand nombre d’odorants contiennent un ou plusieurs cycles au sein de leur structure. Ce travail de thèse est dédié au développement de nouvelles carbocyclisations intramoléculaires de dérivés d’éthers d’énol catalysées par des (super)acides de Lewis. L’étude s’intéresse à la réactivité bivalente des alcools (bis)allyliques portant une fonction alkoxy. Dans ce contexte, la réactivité de la fonction éther d’énol en présence d’un alcool allylique a été développée en présence d’acides de Lewis et de Brønsted comme catalyseurs. En l’occurrence, une chimiodivergence contrôlée par le substrat a été démontrée pour des précurseurs dérivés de différents types d’éthers d’énol. Ainsi, des cyclopenténones ont été formées par électrocyclisation catalysée par le triflate de bismuth(III). Ou alors, des cétones insaturées α-oxygénées ou soufrées ont été obtenues par activation préferentielle de l’éther d’énol en présence de l’acide ptoluènesulfonique. Une étude mécanistique a été effectuée mettant en avant la différence entre la catalyse par acides de Lewis et de Brønsted ainsi que l’influence de l’acidité du catalyseur. Il a été possible de contrôler la chimiodivergence par le catalyseur dans le cas des dérivés du phenyl vinyl sulfure. Deux produits différents ont été obtenus à partir d’un seul substrat de départ en utilisant des systèmes catalytiques robustes et peu onéreux. La plupart des nouveaux composés présentent des notes olfactives intéressantes. En outre, l’électrocyclisation catalysée par le triflate de bismuth a été appliquée à la synthèse de la rotundone, un odorant naturel à la note typique du poivre. / Oxygenated low molecular weight compounds are of particular interest in fragrance chemistry. A large number of odorants present one or more rings within their structure. This work is dedicated to the development of novel intramolecular carbocyclizations of enol ether derivatives catalyzed by Lewis (super)acids. The study turns around the dual reactivity of alkoxy-substituted bis(allylic) alcohols. In this context, the behavior of the enol ether function in the presence of an allylic alcohol has been elaborated under Lewis and Brønsted acid-catalysis. Hereby, a pronounced substrate-controlled chemodivergence as demonstrated for precursors derived from different types of enol ethers. Either, cyclopentenones were formed by electrocyclization under bismuthIII triflate catalysis, or a skeletal rearrangement after preferential activation of the enol ether in the presence of p-toluenesulfonic led to α-oxygenated or αsulfenylated unsaturated ketones. Mechanistic studies have been performed and the difference between Lewis and Brønsted acid-catalysis as well as the influence of the catalyst acidity have been highlighted. The chemodivergence could be tuned by the nature of the catalyst in the case of phenyl vinyl sulfide derivatives. Two different products were obtained from a single and easily accessible starting material using robust, air- and water-compatible catalytic systems. Most of the new compounds presented interesting olfactory notes. The developed bismuthIII triflate-catalyzed electrocyclization was further applied to the total synthesis of the natural pepper odorant rotundone.

L'utilisation des plantes pour décontaminer les sols pollués par les métaux est une solution respectueuse de l'environnement. Mais le développement de cette technique à grande échelle est encore limité en raison de l'indisponibilité de plantes avec les caractéristiques souhaitées (hyperaccumulation, biomasse élevée et croissance rapide). Les objectifs de ce travail étaient d'évaluer le potentiel de plusieurs cultivars de Pélargonium odorants pour l'extraction du Pb au champ, étudier la disponibilité du plomb en relation avec l'activité rhizosphérique et développer un protocole de transformation génétique. Parmi les six cultivars de Pélargonium odorants testés au champ, trois : Attar of Roses, Clorinda et Atomic Snowflake ont accumulé plus de 1000 mg kg-1 Pb, avec une forte biomasse. Pendant les expérimentations en conditions contrôlées, Attar of roses (le cultivar hyperaccumulateur) acidifie sa rhizosphère et augmente la concentration en COD significativement plus par rapport Concolor Lace (le cultivar non hyperaccumulateur), sans doute en réponse à la pollution métallique. Les concentrations en plomb dans les deux cultivars sont corrélées avec l'extraction au CaCl2. Les analyses par EXAFS et ESEM-EDS ont montré que le plomb présent dans les racines était principalement sous forme de complexes organiques alors que les sulfates de plomb prédominent dans le sol. Parallèlement à ces essais, un protocole de transformation génétique a été mis au point en vue de mieux comprendre les processus biochimiques impliqués dans l'hyperaccumulation et la fonction des gènes, Le système de régénération optimisé se base sur la pré-culture d'explants sur un milieu contenant 10 μM TDZ + 1 mg L-1 de chacun de BAP et NAA suivie par l'enlèvement de TDZ du milieu de culture. La kanamycine et l'hygromycine se sont avérés être de bons marqueurs sélectifs pour le Pélargonium. Deux souches d'Agrobacterium, C58 et EHA105 contenant des vecteurs binaires avec des gènes marqueurs hpt et nptII ont été choisis pour des expériences de transformation. Ils ont également le gène codant uidA séquence du gène rapporteur. Après l'infection avec C58, 4 et 107 plantes enracinées sur hygromycine ont été obtenues pour Attar of Roses et Atomic Snowflake, respectivement. Parmi ces plantes enracinées, les quatre plantes d'Attar et 82 d'Atomic Snowflake ont exprimé le Gus dans les feuilles, pétioles, les tiges et les racines comme prévu avec une séquence sous contrôle du promoteur constitutif CaMV 35S. De 20 plantes qui expriment le Gus, 7 plantes se sont avérées être positives après criblage par PCR. Après infection par EHA105, 23 et 133 plantes enracinées ont été obtenues après sélection sur kanamycine, mais aucune n'a démontré d'activité GUS. Seule des expériences d'empreintes par Southern blotting permettront de corréler le nombre d'insertions et niveau de l'expression dans ces différents événements de transformation. / Metal removal from contaminated soils using plants can provide an environment friendly solution. However, its successful application on a large scale is still limited due to unavailability of plants with desired set of characteristics i.e. hyperaccumulation, high biomass and rapid growth. The objective of this work was to assess the potential of scented Pelargonium cultivars for lead (Pb) extraction under field conditions, plant induced rhizosphere changes, soil factors influencing availability of Pb and to develop an efficient genetic transformation protocol for the selected cultivars. Of the six scented Pelargonium cultivars field-tested, three cultivars (Attar of Roses, Clorinda and Atomic Snowflake) accumulated more than 1000 mg Pb kg-1 DW, with high biomass reaching up to 45 tons ha-1 y-1 dry matter. During assays in controlled conditions, Attar of roses (Pb hyperaccumulator) significantly acidified its rhizosphere and increased Dissolved Organic Carbon (DOC) concentration as compared to Concolor Lace (non-accumulator), probably due to enhanced exudation in response to the metal stress. Lead concentrations in both cultivars were best correlated with CaCl2 extracted Pb. Extended X-ray Absorption Fine Structure (EXAFS) and Environmental Scanning Electron Microscopy-Energy Dispersive x-ray Spectroscopy (ESEM-EDS) demonstrated that Pb was mainly complexed to organic acids within plant tissues whereas the dominant form in soil was PbSO4. Parallel to the soil-plant Pb transfer assays, a genetic transformation protocol was optimized in view of better understanding biochemical processes involved in lead hyperaccumulation and gene function, in the future. The best regeneration scheme was based on the pre-culture of explants on 10 μM TDZ (Thidiazuron) in addition to 1 mg L-1 each of N6-benzylaminopurine (BAP) and α- naphthaleneacetic acid (NAA), followed by removal of TDZ from the culture medium. Kanamycin and hygromycin proved to be efficient selectable markers for genetic transformation. Two Agrobacterium strains, C58 and EHA105 harboring binary vectors carrying the selectable marker genes hpt and nptII were chosen for transformation experiments. They also contained the uidA gene coding sequence as reporter gene. After infecting with C58, 4 and 107 rooted plants on hygromycin-containing medium were obtained for Attar and Atomic cultivars, respectively. The four Attar plants and 82 Atomic plants expressed Gus in leaves, petioles, stems and roots as expected with a sequence driven by the 35S constitutive promoter. Polymerase Chain Reaction (PCR) screening was performed on Gus positive plants and 2 and 20 plants of Attar and Atomic were screened as PCR positive, respectively. After infection with EHA105, 23 and 133 rooted plants were obtained on kanamycin selection medium but none of these expressed Gus. Southern hybridization patterns will enable to correlate gene copy numbers to expression levels in these different events. The optimized protocols could be used for understanding molecular mechanisms of Pb accumulation and improvement in phytoextraction technique.

Parmi les dimensions sensorielles engagées dans la perception de la flaveur, la composante odorante est déterminante car elle porte le plus souvent l’identité et la typicité d’un aliment. L’analyse chimique de la composante odorante repose sur une stratégie séparative qui permet d’identifier les différents odorants présents dans l’aliment. Cependant, la perception des odorants en mélange induit des interactions au niveau perceptif qui ne sont pas prises en compte dans les techniques séparatives. Les mécanismes sous-jacents aux interactions perceptives sont mal connus, ce qui limite les possibilités de prédiction de l’odeur d’un aliment sur la base de sa composition chimique. En réponse à cette problématique deux approches émergent de la revue de la littérature. La première est basée sur la prédiction d’odeur d’après la structure moléculaire des odorants. Cependant, les études concernent des odorants seuls et non leurs mélanges. La seconde repose sur la recombinaison d’odorants en mélange après l’étape d’analyse séparative, mais le choix des odorants à associer est essentiellement empirique. Ainsi, deux questions se posent : Comment prédire l'odeur de mélanges de molécules d’après la structure moléculaire des odorants? Comment améliorer l'analyse de la flaveur dans le but de prédire l'odeur d’aliments complexes composés de plusieurs dizaine d’odorants en mélanges? Ces deux questions ont été abordées dans cette thèse dont les travaux sont décrits dans ce manuscrit selon deux axes principaux.Le premier axe décrit l'utilisation et le développement d’un modèle basé sur le concept des distances angulaires calculées à partir de la structure moléculaire des odorants avec pour objectif de prédire la similarité perceptive de mélanges plus ou moins complexes d’odorants. Les résultats soulignent l'importance de prendre en compte la dimension d'intensité des odorants afin d’améliorer la qualité de la prédiction. Des perspectives d’amélioration du modèle sont dégagées pour permettre de dépasser la dimension de similarité et prédire des dimensions qualitatives de l’odeur.Le deuxième axe présente une démarche originale d’intégration de connaissances liées à l’expertise dans la procédure d'analyse de la flaveur. Ainsi, trois types de données hétérogènes sont agrégés dans un modèle mathématique global : des données chimiques, des données sensorielles et des connaissances d’experts aromaticiens. L'expertise est intégrée à travers la création d'une ontologie qui est ensuite associée à une approche de logique floue optimisée par algorithme évolutionnaire. Le modèle développé permet de prédire le profil odorant de seize vins rouges sur la base de leur composition en odorants. Au final, l’ensemble des travaux menés dans cette thèse apporte des résultats originaux permettant une meilleure compréhension de la construction des odeurs des aliments et permet d’élaborer des hypothèses quant aux relations sous-jacentes de l'espace perceptif des odeurs en mélanges complexes. / Among the sensory dimensions involved in food flavor, the odor component is critical because it often determines the identity and the typicality of the food. Chemical flavor analysis provides a list of the odorants contained in a food product but is not sufficient to predict the odor resulting from their mixture. Indeed, odor perception relies on the processing by the olfactory system of many odorants embedded in complex mixtures and several perceptual interactions can occur. Thus, the prediction of the perceptual outcome of a complex odor mixture remains challenging and two main approaches emerge from the literature review. On the one hand, predictive approaches based on the molecular structure of odorants have been proposed but have been limited to single odorants only. On the other hand, methodologies relying on recombination strategies after the chemical analyses of flavor have been successfully applied to identify those odorants that are key to the food odor. However, the choices of odorants to be recombined are mostly based on empirical approaches. Thus, two questions arise: How can we predict the odor quality of a mixture on the basis of the molecular structure of its odorants? How can we improve food flavor analysis in order to predict the odor of a food containing several tens of odorants? These two questions are at the basis of the thesis and of this manuscript which is divided in two main axes.The first axis describes the development of a model based on the concept of angle distances computed from the molecular structure of odorants in order to predict the odor similarity between mixtures. The results highlight the importance of taking into account the odor intensity dimension to reach a good prediction level. Moreover, several perspectives are proposed to extend the model prediction beyond the similarity dimension and to predict more qualitative dimensions of odors.The second axis presents an innovative strategy which allows integrating experts’ knowledge in the flavor analysis procedure. Three different types of heterogeneous data are embedded in a mathematical model: chemical data, sensory data and knowledge from expert flavorists. Experts’ knowledge is integrated owing to the development of an ontology, which is further used to define fuzzy rules optimized by evolutionary algorithms. The final output of the model is the prediction of red wines’ odor profile on the basis of their odorants’ composition. Overall, the thesis work brings original results allowing a better understanding of food odor construction and gives insights on the underlying relationships within the odor perceptual space for complex mixtures.