L’oxydation des lipides est un phénomène complexe qui génère de nombreux produits qu’il est nécessaire de caractériser de manière précise afin de prévenir leur apparition. Parmi les méthodes pour analyser les produits d’oxydation, l’analyse thermique différentielle, basée sur la mesure différentielle du flux de chaleur dissipé au cours des réactions d’oxydation, est intéressante car elle n’utilise pas de solvant organique. De plus, elle peut être corrélée à l’apparition de produits primaires ou secondaires d’oxydation. Dans ce contexte, nous avons conçu et développé un microcalorimètre basé sur le principe de l’analyse thermique différentielle mais plus adaptable dans la mesure où il permet l’analyse de plusieurs échantillons simultanément dans des coupelles d’analyse de dimensions variables (variation du rapport surface/volume en relation avec les phénomène de diffusion de l’oxygène). Pour le développement du microcalorimètre, les thermopiles sont utilisées dans la configuration adiabatique. Le système de mesure des flux est stable et possède une sensibilité élevée. La validation de la méthode est réalisée par effet Joule et par comparaison des points de fusion de paraffines en calorimétrie différentielle classique. La modélisation des réactions d’oxydation est réalisée afin de mettre en évidence l’influence de l’oxygène sur les cinétiques. Pour une huile riche en acides gras polyinsaturés (huile de cameline), l’enthalpie de la réaction d’oxydation (en début de cinétique) obtenue en condition isotherme (100°C) est corrélée avec la mesure des diènes conjugués (produits primaires d’oxydation). Dans l’ensemble, le microcalorimètre développé est suffisamment sensible et fiable pour mesurer les enthalpies de réactions d’oxydation des lipides des huiles alimentaires. / Lipid oxidation results of many reactions generating numerous oxidation products that are worth characterizing in fats and oils. Among the analysis methods available, differential scanning calorimetry, based on the differential measurement of heat flux dissipated during the oxidation reactions, is convenient because it avoids the use of organic solvents. In this context, we have conceived and developed a microcalorimeter that allows the analysis of up to 5 samples simultaneously, in containers of variable sizes (allowing to vary the surface/volume ratio). For the conception of the microcalorimeter, the thermopiles are used in adiabatic configuration. The system is very stable and allowed flux measurement with a high sensitivity. The validation of the method is performed by Joule effect and by comparison of melting points of paraffins with classical differential scanning calorimetry. The modelization of the oxidation reaction is performed to point out the influence of oxygen on the kinetics. For a polyunsaturated oil (cameline oil), the enthalpy values obtained, at the beginning of the oxidation process, under isothermal condition (100°C) are correlated with the diene conjugated hydroperoxide amount. On the whole, the developed device provided an adaptable, sensitive, solvent-free and low cost method for the measurement of lipid oxidation, particularly suitable for the fast screening of a large set of samples.

Les composés phénoliques pourraient être de bons candidats pour assurer la qualité et la sécurité des produits périssables tels que les aliments prêts-à-consommer. Très répandus dans les plantes et les co-produits agro-industriels, ils peuvent limiter l’oxydation de lipides insaturés d’intérêt nutritionnel (omega-3, dont DHA et EPA) et le développement de bactéries pathogènes alimentaires telles que Listeria monocytogenes.L'objectif de cette thèse est d'évaluer la double activité antioxydante et antimicrobienne de ces composés phénoliques dans des milieux alimentaires complexes et de mieux comprendre les mécanismes d'action associés.L’étude en milieux modèles a tout d’abord permis de mettre en évidence des relations structure-activités et de décrypter certains mécanismes d’action mettant en jeu des paramètres tels que le nombre et l’environnement chimique des groupements phénoliques, le logP, les formes dissociées / non dissociées des acides phénoliques. Les performances de trois composés sélectionnés (eugénol, acide férulique et α-tocophérol) ont ensuite été évaluées dans des milieux alimentaires complexes plus réalistes : des émulsions h/e composées d'huile de poisson, d’une phase aqueuse et de protéines de lactosérum ou Tween 80 en tant qu'émulsifiant. L’acide férulique ne présente aucune activité antioxydante mais peut inhiber le développement de L. monocytogenes. En revanche, l’eugénol et l’α-tocophérol sont de bons antioxydants dans les émulsions à base de protéines de lactosérum alors qu’ils n’y sont pas antimicrobiens. Quelques mécanismes d’action sont proposés pour expliquer ces comportements. / Phenolic compounds appear to be good candidates for ensuring the quality and safety of several perishable products like ready-to-eat food. Widely found in plants and byproducts from agro-industries, they offer a potential solution to limit the oxidation of omega-3 polyunsaturated fatty acids (e.g. DHA and EPA) and the growth of foodborne pathogens such as Listeria monocytogenes.The aim of this PhD is to evaluate dual antioxidant and antimicrobial activity in complex food media and to better understand the associated mechanisms of action.First experiments carried out with a series of phenolic compounds in simple model media confirmed this dual efficiency.Interesting structure/activity relationships were highlighted and some mechanisms of action were decrypted, involving parameters like number and chemical environment of phenolic groups, logP, dissociated/undissociated forms of phenolic acids. The performances of three selected phenolic compounds, i.e. eugenol, ferulic acid and α-tocopherol (added alone or as a mixture), were evaluated in more realistic complex food media: o/w emulsions composed of fish oil, aqueous phase and whey proteins or Tween 80 as emulsifiers. Ferulic acid shows no antioxidant activity but can inhibit the development of L. monocytogenes. In contrast, eugenol and α-tocopherol are good antioxidants but not antimicrobials in emulsions formulated with whey proteins. Mechanisms of action are proposed to explain these behaviors.

Trois objectifs principaux ont été fixés pour cette thèse : un objectif technologique, analytique, et d'analyse des risques. Un premier objectif de cette étude était d'identifier les étapes critiques du procédé de transformation des noix et graines, afin de pouvoir par la suite proposer des solutions permettant de limiter le développement des réactions de Maillard et d'oxydation des lipides, ainsi que leur dégradation nutritionnelle. Pour ce faire, la formation des composés issus de ces réactions a été suivie au cours de la transformation des noix et graines en tenant compte de l'impact de la qualité de la matière première. La dégradation de certains nutriments thermolabiles, indicateurs de la sévérité du traitement thermique appliqué, a été aussi suivie au cours de la transformation industrielle afin d'appréhender l'influence du traitement thermique sur la qualité nutritionnelle de ces aliments. Les résultats montrent que les réactions d'oxydation des lipides sont amorcées dès les premières étapes de transformation et s'amplifient par la suite. Plusieurs étapes du procédé sont impliquées dans le développement des réactions d'oxydation et la dégradation nutritionnelle, cependant l'étape de torréfaction se révèle particulièrement déterminante dans la formation des CNF. L'étape de stérilisation de la tahina semble avoir aussi un effet significatif sur l'accumulation des produits d'oxydation et des CNF. Suite à ce criblage des étapes critiques, des modifications techniques doivent être apportées à la chaîne de transformation afin de l'optimiser, sans compromettre la salubrité et les qualités organoleptiques du produit fini. Un deuxième objectif était d'explorer le potentiel de la spectroscopie de fluorescence frontale comme outil d'évaluation quantitative rapide de la qualité des noix et graines, dans l'objectif d'améliorer le contrôle et la maîtrise de la sécurité chimique de ces aliments transformés. L'analyse multivoies des mesures de fluorescence frontale en 3D sur des échantillons industriels de noix et graines a révélé une information détaillée sur l'oxydation des lipides et la formation de CNF, ainsi que leur dégradation nutritionnelle, au cours de leur transformation industrielle. L'identification des fluorophores intrinsèques s'est rendue possible grâce à l'approche multivoies des données. Des modèles de calibration multivoies ont été développés afin de prédire les concentrations en CNF à partir de simples mesures de fluorescence, et ont donné des résultats très prometteurs. Ces méthodes pourraient être très intéressantes dans une perspective de contrôle en ligne, du fait de leur rapidité et leur non-destructivité. Enfin, l'évaluation de l'exposition des libanais adultes à ces CNF à partir des noix et graines transformées a été réalisée en croisant les données de consommation alimentaire obtenues par le biais d'une enquête de consommation alimentaire exécutée dans le cadre de cette recherche sur une population urbaine adulte âgée entre 25 et 64 ans, avec les données de contamination obtenues par les analyses chimiques. Les expositions quotidiennes moyennes à la CML et aux AGT, suite à la consommation de l'ensemble des oléagineux étudiés, ont été estimées à 0,76 mg/personne/jour et 0,32 g/personne/jour respectivement. Ces niveaux correspondent à 13 et 7% des valeurs de références pour la CML et les AGT respectivement, susceptibles d'induire des effets néfastes. Au percentile 95ème de l'exposition, les valeurs d'exposition à la CML par la seule consommation des oléagineux dépassent la valeur limite. Ces résultats montrent qu'il est nécessaire de porter une attention particulière à l'exposition de certains groupes de population tels que les forts consommateurs pour lesquels le risque d'être exposés à un niveau supérieur aux valeurs toxicologiques de référence vis-à-vis des CNF étudiés n'est pas nul, sachant qu'aux noix et graines transformées vient s'ajouter une liste non négligeable d'aliments contributeurs à l'exposition aux CNF.