Titre de l'écran-titre (visionné le 5 février 2024) / L'Organisation des Nations Unies prévoit une augmentation de 73 % de la demande mondiale en protéines d'ici 2050. Les protéines végétales et particulièrement les légumineuses représentent une source protéique de choix pour répondre à cet enjeu. Cependant, du fait de leurs propriétés sensorielles et techno-fonctionnelles non optimales, le développement de systèmes protéiques mixtes, combinant protéines végétales et animales, émerge comme une stratégie prometteuse. Ces systèmes ont été étudiés principalement par co-agrégation thermique mais peu d'informations sont disponibles sur l'impact des technologies non thermiques. Dans le cadre de ce projet de maîtrise, l'impact du procédé à haute pression hydrostatique (HHP) sur les interactions de protéines de pois (PPI) et de micelles de caséine (CN) a été étudié et comparé à celui d'un traitement thermique. Les résultats ont montré une formation d'agrégats protéiques solubles après HHP mais, moins importante qu'après le traitement thermique. Les profils protéiques des agrégats étaient similaires pour les deux traitements, composés de conviciline, de viciline, de légumine et de lipoxygénase. L'albumine PA2 n'était pas impliquée dans la formation des agrégats induits par HHP, tandis que la viciline l'était, mais à moindre mesure. Finalement, peu importe la technologie utilisée (HHP ou thermique), les protéines de pois s'agrégeaient seulement entre elles et non avec les CN. Par conséquent, la production de systèmes protéiques mixtes pois-CN n'a pas été possible sous les conditions utilisées. L'évaluation de l'impact du traitement HHP sur les PPI et les CN a permis, pour la première fois, d'étudier les interactions générées après ce traitement. Ce projet a non seulement mis en évidence l'importance de comprendre ces interactions, mais également la composition des agrégats produits. Ces résultats ouvrent la voie au développement de nouveaux ingrédients composés de protéines de pois et de CN, dont les propriétés techno-fonctionnelles seraient à déterminer. / The United Nations predicts that global protein demand will increase by 73% by 2050. Plant proteins, especially pulses, represent an interesting protein source to address this challenge. However, due to non-optimal sensory and techno functional properties, the development of mixed protein systems combining plant and animal proteins is emerging as a promising strategy. These systems have mainly been studied by thermal co-aggregation, but little information is available on the impact of non-thermal technologies. In this research project, the effect of high hydrostatic pressure (HHP) on the interactions of pea proteins (PPI) and casein micelles (CN) was studied and compared with that of thermal treatment. The results showed that soluble protein aggregates were formed after HHP, but to a lesser extent than after heat treatment. The protein profiles of the aggregates were similar for both treatments and were composed of convicilin, vicilin, legumin and lipoxygenase. The albumin PA2 was not involved in the formation of HHP-induced aggregates, whereas vicilin was involved to a lesser extent. Finally, regardless of the technology used (HHP or thermal), pea proteins aggregated only with each other and not with CNs. Consequently, the production of mixed pea-CN protein systems was not possible under the conditions used. Through the evaluation of the effect of HHP treatment on PPI and CN, the interactions generated after HHP treatment were able to be studied for the first time. This project highlighted the importance of understanding these interactions and the composition of the aggregates produced. These results pave the way for developing new ingredients composed of pea proteins and CN, whose techno-functional properties would need to be determined.

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L’ultrafiltration (UF) est utilisée en industrie laitière pour la production de concentrés protéiques laitiers. Récemment, des études ont démontré que l’utilisation des hautes pressions hydrostatiques (HPH) permet d’améliorer la durée de vie du lait mais a un effet important sur les protéines (diminution de la taille des micelles de caséine, dénaturation/agrégation des protéines sériques). Ces effets peuvent ainsi altérer les performances du procédé d’UF. Cette étude avait donc pour but de déterminer l’impact d’un prétraitement du lait par HPH (300 et 600 MPa, 5 min) sur les performances du procédé d’UF. L’effet des HPH a d’abord été étudié sur les différentes fractions protéiques du lait. Ensuite, l’UF a été réalisée en mode recirculation totale afin de déterminer les paramètres de filtration optimaux et l’effet des HPH sur les valeurs de flux critiques et limites. Des filtrations en mode concentration ont également été réalisées afin d’évaluer l’effet des HPH sur les flux de perméation et le colmatage. Il a été observé que la taille des micelles de caséine diminue de 32% et 38% et le taux de dénaturation de la bêta-lactoglobuline (β-LG) atteint 30% et 70% après une pressurisation respective à 300 et 600 MPa durant 5 min. En mode recirculation totale, et comparativement au lait témoin, les flux de perméation ont diminué de 25% suite à la filtration des laits pressurisés. En mode concentration, les flux initiaux étaient 30% plus faibles pour les deux traitements HPH comparativement au lait témoin. Le calcul des résistances membranaires a montré un colmatage irréversible plus important à 600 MPa. Finalement, une caractérisation de la couche de colmatage a permis de confirmer que la caséine et la β-LG étaient responsables des baisses de flux. Les résultats démontrent ainsi qu’un traitement HPH altère drastiquement les performances d’UF et modifie la composition de la couche colmatante. / In dairy industry, ultrafiltration (UF) is largely used to produce milk protein concentrates. Recently, it was demonstrated that high hydrostatic pressure (HHP) extended shelf-life of milk but decreased the casein micelle size and induced denaturation and aggregation of whey proteins. Therefore, these modifications could negatively impact UF performances. Consequently, this study aims to determine the impact of skim milk pre-treatment by HHP (300 and 600 MPa, 5 min) on UF performances. Firstly, impact of HHP was studied on proteins which composed the colloidal and serum phases. Afterwards, UF was performed in full recycle mode to determine optimal parameters for the concentration mode and to characterize the impact of pressurization on critical and limiting fluxes. Then, pressure-treated milks were ultrafiltrated in concentration mode to evaluate permeate flux decline and fouling phenomenon. It was observed that casein micelle size decreased by 32% and 38% while β-LG denaturation reached 30% and 70% at 300 and 600 MPa during 5 min, respectively. During pressure-treated milk concentration by UF, initial fluxes were 30% lower at 300 and 600 MPa compared to control. Moreover, hydraulic resistance of membrane indicate a significant irreversible deposition for milk treated at 600 MPa. Finally, the characterization of the fouling layer confirmed that casein and β-LG proteins represented major fouling species at membrane surface after UF of pressure-treated milks, especially at 600 MPa. Consequently, our results demonstrated that HPP treatment of skim milk had major negative impact on UF performance and modified the composition of membrane fouling layer.

L’intérêt pour l’entomophagie est grandissant en raison de ses nombreux avantages tant environnementaux que nutritionnels. L’acceptabilité sociale de cette pratique dans les sociétés occidentales est un obstacle majeur de cette industrie. Il est reconnu que l’incorporation des insectes sous forme d’ingrédients plutôt qu’entiers favorise l’acceptabilité des consommateurs. Toutefois, la farine d’insectes possède une faible fonctionnalité et est davantage utilisée comme agent de remplissage dans des aliments. L’hydrolyse enzymatique est une méthode largement utilisée afin de modifier la fonctionnalité de diverses protéines et son efficacité peut être améliorée par l’utilisation d’un prétraitement aux hautes pressions hydrostatiques (HPH). Dans le cadre de ce projet, la fonctionnalité de farines d’insectes brutes et d’hydrolysats protéiques générés à partir de farines prétraitées ou non par pressurisation avant l’hydrolyse enzymatique a été déterminée. La solubilité et la capacité de rétention d’huile ont été améliorées par ce procédé contrairement à la capacité de rétention d’eau et aux propriétés moussantes et gélifiantes. Laviscosité et les propriétés émulsifiantes ont été peu améliorées. Cependant, leurs fonctionnalités généralement améliorées en comparaison de celles des farines pourraient faciliter leur acceptabilité. Plus spécifiquement, il est reconnu qu’une expérience positive de consommation favorise l’acceptabilité notamment lorsque des chefs sont inclus dans ce type de processus. Pour ce projet, une étude qualitative basée a priori sur la théorie de la diffusion de Rogers a également été effectuée afin de déterminer la perception de cuisiniers novateurs sur l’utilisation d’ingrédients d’insectes. Tous les participants avaient une opinion positive envers l’entomophagie, mais trouvaient que les inconvénients majeurs de la farine étaient sa texture, son odeur et sa faible acceptabilité par les consommateurs. Comprendre ces perceptions permettra d’accroître l’utilisation des ingrédients d’insectes dans la gastronomie et éventuellement l’acceptabilité sociale. / Interest in Entomophagy increases due to several environmental and nutritional benefits, but the social acceptability of this practice is a major obstacle in Western societies. Studies have shown that incorporating insect as an ingredient rather than whole insects promotes consumer acceptability. As a result of their poor functionality, insect meals arecommonly used as a filler agent. Enzymatic hydrolysis is a widely used method to modify and improve the functionality of various proteins, but the effectiveness of this method can be enhanced by using high hydrostatic pressures (HHP) as a pre-treatment. In this project, the functionality of insect meals and protein hydrolysates prepared from meals that were pretreated or not prior enzymatic hydrolysis by pressurization has been determined. The solubility and oil binding capacity were enhanced by this process in contrast to water binding capacity as well as foaming and gelling properties. Viscosity and emulsifying property were slightly increased comparatively to insect meal. However, their different functionalities from those of insect meals could facilitate their acceptability. Specifically, it is acknowledged thata positive consumption experience promotes the entomophagy acceptability especially whenchefs are included in the process. For this project a qualitative study based a priori on Roger’sdiffusion of innovation theory was also conducted to explore the perceptions of innovative chefs on the use of insect ingredients. All participants had a positive opinion of entomophagy and the majority was ready to use it. Understanding these perceptions will increase the use of insect ingredients in the gastronomy and eventually social acceptability.

La phosvitine (45 kDa) de la granule du jaune d’oeuf est une phosphoprotéine reconnue pour ses propriétés émulsifiantes. Un traitement de la granule par hautes pressions hydrostatiques (HPH) a récemment permis le transfert de la phosvitine vers le plasma, la fraction soluble diluée. Ainsi, ce projet avait pour objectif d’évaluer les performances du procédé d’ultrafiltration (UF) lors de la concentration du plasma enrichi en phosvitine afin de générer un ingrédient aux propriétés émulsifiantes améliorées. Une pressurisation (400 MPa, 5min) a été appliquée sur une granule (G1) (10 % m/m), afin d’obtenir après centrifugation, une deuxième granule (G2) et un plasma (P2). Le P2 a été ultrafiltré sur une membrane en polyéthersulfone de 10 kDa pour concentrer la phosvitine. La phosvitine a été identifiée et caractérisée dans le P2 pressurisé (1,73 % m/m) et son rétentat d’UF (26,00 % m/m), validant sa rétention totale par la membrane d’UF. Des flux de perméation similaires ont été obtenus durant l’UF, et ce peu importe les conditions, démontrant que la présence de phosvitine n’impacte pas les performances du procédé. Par conséquent, la combinaison des HPH et de l’UF s’est avérée efficace pour la récupération sélective de la phosvitine et sa concentration. Les propriétés émulsifiantes des rétentats (témoin et pressurisé) ont été évaluées. L’émulsion préparée avec le rétentat enrichi en phosvitine était plus stable à la floculation et au crémage. La microscopie confocale à balayage laser a montré un réseau de protéines agrégées dans lequel sont encapsulées les gouttelettes d’huile, dans l’émulsion avec le rétentat enrichi en phosvitine. Le profil protéique de la crème a montré la présence de plusieurs protéines dont la β-phosvitine, suggérant un effet positif de la β-phosvitine sur les propriétés émulsifiantes du rétentat d’UF enrichi en phosvitine par pressurisation et centrifugation de la granule du jaune d’oeuf. / La phosvitine (45 kDa) de la granule du jaune d’oeuf est une phosphoprotéine reconnue pour ses propriétés émulsifiantes. Un traitement de la granule par hautes pressions hydrostatiques (HPH) a récemment permis le transfert de la phosvitine vers le plasma, la fraction soluble diluée. Ainsi, ce projet avait pour objectif d’évaluer les performances du procédé d’ultrafiltration (UF) lors de la concentration du plasma enrichi en phosvitine afin de générer un ingrédient aux propriétés émulsifiantes améliorées. Une pressurisation (400 MPa, 5min) a été appliquée sur une granule (G1) (10 % m/m), afin d’obtenir après centrifugation, une deuxième granule (G2) et un plasma (P2). Le P2 a été ultrafiltré sur une membrane en polyéthersulfone de 10 kDa pour concentrer la phosvitine. La phosvitine a été identifiée et caractérisée dans le P2 pressurisé (1,73 % m/m) et son rétentat d’UF (26,00 % m/m), validant sa rétention totale par la membrane d’UF. Des flux de perméation similaires ont été obtenus durant l’UF, et ce peu importe les conditions, démontrant que la présence de phosvitine n’impacte pas les performances du procédé. Par conséquent, la combinaison des HPH et de l’UF s’est avérée efficace pour la récupération sélective de la phosvitine et sa concentration. Les propriétés émulsifiantes des rétentats (témoin et pressurisé) ont été évaluées. L’émulsion préparée avec le rétentat enrichi en phosvitine était plus stable à la floculation et au crémage. La microscopie confocale à balayage laser a montré un réseau de protéines agrégées dans lequel sont encapsulées les gouttelettes d’huile, dans l’émulsion avec le rétentat enrichi en phosvitine. Le profil protéique de la crème a montré la présence de plusieurs protéines dont la β-phosvitine, suggérant un effet positif de la β-phosvitine sur les propriétés émulsifiantes du rétentat d’UF enrichi en phosvitine par pressurisation et centrifugation de la granule du jaune d’oeuf. / Phosvitin (45 kDa) from egg yolk granule is a phosphoprotein known for its emulsifying properties. Recently, a high hydrostatic pressure (HHP) treatment on the egg yolk granule, has induced the transfer of phosvitin to the soluble plasma fraction. This project aimed to evaluate the performance of ultrafiltration (UF) treatment for the generation of a fraction enriched in phosvitin, to produce an ingredient with improved emulsifying properties. An HHP treatment (400 MPa during 5 min) was applied to the granule (G1) (10 % w/w), in order to obtain a second granule (G2) and a plasma (P2) after centrifugation. The P2 fraction was ultrafiltered on a 10 kDa-polyethersulfone membrane to concentrate phosvitin. Phosvitin was identified and characterized in pressure-treated fraction P2 (1.73 ± 0.07% w/w) as well as in its corresponding UF retentate (26.00 ± 4.12% w/w) validating its total retention by the membrane. Similar permeation fluxes were obtained during UF, regardless of the conditions, demonstrating that the presence of phosvitin does not affect the performance of the process. Therefore, the combination of HHP and UF represents an interesting processing for the recovery and the concentration of phosvitin. The emulsifying properties of both retentates (control and pressure-treated) were evaluated. The emulsion prepared with the phosvitin-enriched retentate was more stable to flocculation and creaming. Confocal laser scanning microscopy showed a network of aggregated protein similar to a gel, which encapsulated oil droplets in emulsion made with UF retentate of pressure-treated plasma. SDS-PAGE profiles of the proteins recovered in the washed cream fraction showed the presence of several proteins, including β-phosvitin. Overall, the phosvitin enriched UF concentrate obtained from the plasma of pressurized egg yolk granule show better emulsifying properties than the plasma control suggesting a positive effect of β-phosvitin on the emulsifying properties. / Phosvitin (45 kDa) from egg yolk granule is a phosphoprotein known for its emulsifying properties. Recently, a high hydrostatic pressure (HHP) treatment on the egg yolk granule, has induced the transfer of phosvitin to the soluble plasma fraction. This project aimed to evaluate the performance of ultrafiltration (UF) treatment for the generation of a fraction enriched in phosvitin, to produce an ingredient with improved emulsifying properties. An HHP treatment (400 MPa during 5 min) was applied to the granule (G1) (10 % w/w), in order to obtain a second granule (G2) and a plasma (P2) after centrifugation. The P2 fraction was ultrafiltered on a 10 kDa-polyethersulfone membrane to concentrate phosvitin. Phosvitin was identified and characterized in pressure-treated fraction P2 (1.73 ± 0.07% w/w) as well as in its corresponding UF retentate (26.00 ± 4.12% w/w) validating its total retention by the membrane. Similar permeation fluxes were obtained during UF, regardless of the conditions, demonstrating that the presence of phosvitin does not affect the performance of the process. Therefore, the combination of HHP and UF represents an interesting processing for the recovery and the concentration of phosvitin. The emulsifying properties of both retentates (control and pressure-treated) were evaluated. The emulsion prepared with the phosvitin-enriched retentate was more stable to flocculation and creaming. Confocal laser scanning microscopy showed a network of aggregated protein similar to a gel, which encapsulated oil droplets in emulsion made with UF retentate of pressure-treated plasma. SDS-PAGE profiles of the proteins recovered in the washed cream fraction showed the presence of several proteins, including β-phosvitin. Overall, the phosvitin enriched UF concentrate obtained from the plasma of pressurized egg yolk granule show better emulsifying properties than the plasma control suggesting a positive effect of β-phosvitin on the emulsifying properties.

Au cours des dernières décennies, les infrastructures canadiennes et québécoises comportent plusieurs structures en béton armé présentant des problèmes de durabilité dus aux conditions climatiques sévères, à la mauvaise conception des structures, à la qualité des matériaux, aux types des bétons choisis, aux systèmes de construction ou à l'existence d'événements incontrôlables. En ce qui concerne le choix du béton pour la construction des infrastructures, une vaste gamme de béton divisée en deux principaux types peut être utilisée: le béton conventionnel vibré (BCV) et le béton autoplaçant (BAP). Dans le cas d'un BCV, la consolidation inadéquate par vibration a été un problème récurrent, occasionnant des dommages structuraux. Ceci a conduit à une réduction de la durabilité et à une augmentation du coût d'entretien et de réparation des infrastructures. Rien que l'utilisation d'un BAP a des avantages tels que l'élimination de la vibration, la réduction des coûts de main d'oeuvre et l'amélioration de la qualité des structures, néanmoins, le coût initial d'un BAP par rapport à un BCV ne permet pas encore de généraliser son utilisation dans l'industrie de la construction. Ce mémoire présente la conception d'une nouvelle gamme de béton semi-autoplaçant pour la construction des infrastructures (BSAP-I) exigeant une vibration minimale. Il s'agit de trouver un équilibre optimal entre la rhéologie et le coût initial du nouveau béton pour conférer une bonne performance structurale et économique aux structures. Le programme expérimental établi a premièrement permis d'évaluer la faisabilité d'utilisation des BSAP-I pour la mise en place des piliers d'une infrastructure de pont à Sherbrooke. En plus, l'utilisation d'un plan d'expériences a permis l'évaluation de trois paramètres de formulation sur les propriétés des mélanges de BSAP-I à l'état frais et durci. Finalement, l'évaluation de la performance des BSAP-I optimisés à travers une caractérisation complète des propriétés mécaniques et de la durabilité a été réalisée. A la suite de cette étude, les résultats obtenus nous permettent de conclure que : (1) L'utilisation d'un BSAP-I avec un gros granulat de 5 - 14 mm, des rapports E/L = 0,37 et S/G = 0,52 et une teneur en air de 6 à 9% a été possible en conférant un équilibre optimal fluidité / stabilité à l'état frais, ainsi qu'un niveau de thixotropie adéquate au chantier permettant d'optimiser la conception du coffrage des piliers de pont et de conférer des qualités de surfaces très acceptables de ces infrastructures. (2) La méthode adaptée pour l'essai L-Box contenant 2 barres et une vibration de 5 secondes a permis de bien caractériser la capacité de remplissage d'un BSAP-I. (3) L'utilisation d'un plan factoriel 2[indice supérieur 3] a permis d'obtenir des modèles statistiques fiables, capables de prédire les propriétés rhéologiques à l'état frais et les résistances en compression des BSAP-I avec des dosages en liant entre 370 et 420 kg/m[indice supérieur 3] , des rapports E/L entre 0,34 et 0,40 et S/G entre 0,47 et 0,53. (4) Des mesures de vitesse d'écoulement T[indice inférieur 40] d'un BSAP-I sont très semblables à celles d'un BAP. En plus, des valeurs T[indice inférieur 40] montrent une bonne corrélation linéaire avec celles de Tîndice inférieur 400] mesurés dans la boîte L-Box. (5) À la frontière du BAP et du BCV, une bande rhéologique possédant un [?0] entre 30 et 320 Pa et un [éta] entre 10 et 140 Pa.s a été trouvée pour la conception optimale des BSAP-I. (6) Les BSAP-I optimisés ont également conféré une très bonne performance à l'état frais, en permettant maintenir un bon équilibre entre la rhéologie et la stabilité dans le temps, lorsqu'on utilise une énergie de vibration minimale pour amorcer son écoulement. (7) À l'état durci les BSAP-I ont conféré une bonne performance présentant des résistances mécaniques élevées et des niveaux négligeables de pénétration aux ions chlores, de perte de masse par écaillage et des attaques par le gel/dégel. (8) L'utilisation des ciments combinés possédant de la fumée de silice, du laitier et de la cendre volante ont permis [d']améliorer le comportement rhéologique et minimiser le retrait par séchage des BSAP-I dans le temps.

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal.

La polymérisation d'actine fournit la force qui produit directement la motilité dans un grand nombre de cas, mais certaines observations suggèrent que la motilité amiboïde fasse appel à d'autres mécanismes. En utilisant le modèle d'Entamoeba histolytica, il avait été précédemment observé que ces cellules produisent des protrusions transitoires, nécessaires au mouvement. Des mutations affectant l'activité de la myosine et des molécules d'adhésion inhibent l'activité protrusive et la motilité [Coudrier et al., 2005]. En nous appuyant sur ces observations, nous avons fait l'hypothèse que les mouvements amiboïdes d'Entamoeba histolytica sont contrôlés par une instabilité dynamique cyclique du cortex cellulaire : la membrane plasmique produit un bleb par détachement du cytosquelette cortical, sous l'action d'une pression interne due à la contraction acto-myosine, puis le cortex se reforme sous la surface du bleb. L'expansion initiale rapide (plus rapide que les vitesses maximales de polymérisation d'actine) et l'analogie avec des blebs apoptotiques produits par rupture protéolytique des liens cytosquelette-membrane, étaient des indications fortes que Entamoeba histolytica se déplace en émettant des blebs initialement dépourvus de cortex, ce que nous avons pu confirmer par microscopie de fluorescence sur des amibes dont l'actine-F était marquée. Expérimentalement, la formation des protrusions a été analysée en détails par vidéo-microscopie. Les protrusions se développent tout d'abord durant quelques centaines de millisecondes à de très hautes vitesses (jusqu'à quelques dizaines de μm/sec). Ensuite, leur expansion se poursuit avec une membrane ayant une forme localement sphérique et en l'absence d'organites intracellulaires dans la protrusion. A un stade ultérieur, le cortex d'actine basal disparaît et l'expansion qui s'ensuit s'ac- compagne d'un large flot d'organites intracellulaires. Les protrusions peuvent soit être rétractées, soit stabilisées. Le cycle de blebbing / stabilisation conduit à des mou- vements cellulaires sans direction persistante, qui se poursuivent des heures durant. Nous présentons ici un modèle physique décrivant les paramètres de contrôle de cette instabilité dynamique. En utilisant la pression d'aspiration d'une micropipette, nous pouvons produire des protrusions, et la géométrie contrôlée de l'expérience donne lieu à des événements protrusifs reproductibles, qui peuvent être décrits en détail par une modélisation quantitative appropriée. De telles instabilités corticales pourraient donc représenter une façon distincte de générer de la motilité cellulaire, pertinente entre autres dans un contexte d'invasion pathogène ou dans le cadre des mouvements de cellules immunitaires.