Les aliments fonctionnels connaissent aujourd’hui un intérêt grandissant. Pour leur formulation, l'encapsulation de bioactifs représente une voie intéressante et les protéines de lactosérum (PS) présentent de bonnes potentialités en tant qu'agents d’encapsulation. Des travaux antérieurs ont démontré que deux PS, la beta-lactoglobuline (BLG) et la lactoferrine (LF), peuvent former spontanément des co-assemblages par coacervation complexe, une technologie d'encapsulation connue. Cette thèse étudie la coacervation BLG-LF pour l'encapsulation d'un bioactif modèle, la vitamine B9. En testant une gamme de pH et de ratios molaires, les conditions optimales de coacervation B9-PS sont obtenues dans l'eau, à pH 5,5, avec un ratio molaire LF:B9:BLG de 1:5:10, permettant d’atteindre des rendements de coacervation de 45 à 55%, et d’encapsulation de B9 de 98 %.L’échelle de production des coacervats est augmentée avec succès du µL au L, avec des solutions protéiques de qualité commerciale et un mélangeur statique. Les rendements de coacervation et d’encapsulation sont conservés, avec l’encapsulation d’environ 4 mg de B9/g coacervats. Par ailleurs, les coacervats montrent un effet protecteur de la forme native de B9 vis-à-vis des UV, de l’oxydation et pendant la lyophilisation. Une étude in vivo chez le rat démontre une augmentation de la biodisponibilité de B9 lorsque administrée sous forme de coacervats. Les coacervats apparaissent stables lorsqu’ils sont resuspendus en gouttelettes dans du lait. Ce travail permet d’approfondir les connaissances sur la coacervation hétéroprotéique et s / Encapsulation of bioactives is relevant for the development of functional foods. Food proteins as encapsulating agents could match the objective of industries to develop “clean label” products. Moreover, whey proteins (WP) exhibit good potentialities as encapsulating agents. Previous works have demonstrated that the WPs, beta-lactoglobulin (BLG) and lactoferrin (LF), are able to spontaneously co-assemble by complex coacervation. This study explores the ability of BLG-LF coacervates as a potential carrier for the encapsulation of a model bioactive, vitamin B9. Throughout screening experiments, we determined the domains where B9-WP coacervation occured according to a tested range of pH, proteins and vitamin concentrations and molar ratios. Optimal conditions for coacervation were found in water, at pH 5.5, with LF:B9:BLG molar ratio of 1:5:10, affording coacervation yields of 45 to 55% and B9 encapsulation up to 98%.Coacervation was scaled-up from laboratory to bench scale using commercial-grade protein sources and static mixing. Final efficiencies were obtained with coacervates containing 4 mg of B9/g coacervates. Under degradative conditions (UV light irradiation, oxidation, freeze-drying), WP coacervates provided good protective properties limiting chemical degradation of native B9. In vivo oral administration of B9-WP coacervates in rats enhanced the plasmatic concentrations of B9 compared to unencapsulated B9. In addition, good physical stability over time was found after incorporated and resuspension of formed coacervates in milk. The combined results of this thesis p

L’étuvage de poudre de protéines sériques (PS) de lait permet l’amélioration des propriétés techno-fonctionnelles des protéines : aptitude à la formation de gel, mousse, ou émulsion. L’objectif de cette thèse était d’étudier le mécanisme de formation et les propriétés physico-chimiques et rhéologiques d’assemblages de PS de taille micronique ou AMI produits par étuvage à 100 °C d’une poudre d’isolat de PS ajustée à pH 9.5 et à une activité d’eau proche de 0,2. Pour cela, la caractérisation morphologique des assemblages, la dénaturation des protéines, la diminution de lactose libre et la formation de produits de Maillard ont été suivies au cours du temps d’étuvageLe rôle de chacun des constituants de la poudre a aussi été étudié en faisant varier sa composition. Les résultats obtenus montrent que l’étuvage à pH 9.5 permet la formation d’assemblages de taille et de forme relatives à celle des particules de poudre étuvée. Dans un premier temps, des réactions de glycation des protéines s’opèrent, des agrégats solubles sont produits et les poudres brunissent, tandis que les produits terminaux de la réaction de Maillard se forment. Ensuite, la quantité d’agrégats solubles diminue avec la formation concomitante des AMI. Les AMI possèdent des propriétés de rétention d’eau très élevées ce qui leur confère des propriétés viscosifiantes. L’addition de lactose à la poudre d’isolat de PS permet d’accélérer la cinétique de formation des AMI et d’obtenir des AMI plus denses en protéines. Les caséines sont aussi intégrées dans les AMI, mais ont très peu d’effets sur leurs propriétés stru / The dry heating of whey protein powder increases the functional properties of proteins such as their ability to form gels, foams or emulsions. The aim of this PhD thesis was to study the mechanism of formation and the physicochemical and rheological properties of protein assemblies of micrometer sizes that were produced by dry heating at 100 °C a whey protein powder isolate adjusted at pH 9.5 at a water activity of 0.2. Thus, morphological properties, protein denaturation, lactose conjugation and products of the Maillard reaction were studied during the time course of the dry heating. The role of each compound of the powder has also been studied by modification of the powder composition. Dry heating at pH 9.5 was able to form large assemblies of size and shape related to the size of the dry heated powder particles.In the first step, the glycation of proteins increased. Soluble aggregates formed and the powder browning progressed, while advanced glycated end products of the Maillard reaction were found. Then, the content in soluble aggregates decreased and large protein assemblies of micrometer sizes formed. These large assemblies were highly hydrated, and had very high viscosity values. Addition of lactose to the whey protein isolate powder allowed increasing the speed of formation of these large assemblies, increasing their density, and reaching higher yields of production. Caseins were able to join to whey proteins in the large assemblies, and had very poor effects on their structural properties and ability to retain the aqueous phase.

L'objectif de cette thèse consiste à comprendre les interactions procédé/produit et à mettre en évidence les paramètres d'influence (conditions du traitement thermique, formulation, paramètres opératoires de foisonnement) afin de maîtriser les propriétés d'usage, et notamment la microstructure des produits foisonnés stabilisés par des agrégats de protéines sériques (WPI). Une première étude nous a permis d'évaluer l'impact du traitement thermique sur la solution protéique (proportion, taille, morphologie des assemblages protéiques) et sur l'aptitude au foisonnement des WPI natives et dénaturées lorsqu'un procédé de bullage a été utilisé. Dans un deuxième temps, à l'aide d'un batteur ménager nous avons mis en avant le rôle clef joué par les agrégats solubles sur l'amélioration de la stabilité et sur celle de la texture des mousses en l'absence de matière grasse. En revanche, l'application d'un post-traitement thermique sévère s'est avérée défavorable à la stabilité et la rigidité de la mousse. L'utilisation de deux foisonneurs continus a ensuite permis de démontrer le couplage entre formulation et procédé. Lorsqu'on applique un traitement thermique 80°C en amont du foisonnement sur l'installation rotor-stator, celuici semble améliorer d'une manière significative la texture des mousses et a confirmé que leur stabilité dans le temps reste gouvernée par l'état de dénaturation et d'agrégation des protéines, les conditions opératoires ne jouant ici qu'un rôle secondaire. En revanche, lors du foisonnement dans une colonne à faible entrefer, cet effet bénéfique du traitement thermique sur la stabilité et sur la texture est masqué par les effets du procédé et aucune amélioration n'a été observée.

Lors du vieillissement, les capacités sensorielles et l’efficacité masticatoire diminuent, affectant négativement l'alimentation des séniors. Ainsi, la formulation d’aliments adaptés aux besoins nutritionnels et sensoriels des seniors est un enjeu pour les années à venir. L'objectif principal de cette thèse, intégrée au projet AlimaSSenS, est d’étudier l’impact de la texture de produits fromagers sur le confort en bouche et la biodisponibilité des acides aminés et du calcium. Les fromages modèles développés ont la même composition mais des textures variables. Des analyses sensorielles réalisées sur un panel de séniors, ainsi que des études de digestion in vitro et in vivo (sur modèle porcin) ont été réalisées. Les résultats des digestions soulignent la pertinence d’intégrer les protéines sériques en tant que source protéique majeure dans les produits fromagers, afin de maximiser l’apport plasmatique en acides aminés essentiels. Cependant, la texture des fromages modèles n’a pas influencé la bioaccessibilité des acides aminés et du calcium. De plus, la bioaccessibilité du calcium est majoritairement liée aux pH intra-gastrique et -intestinal, plutôt qu’à sa forme chimique initiale. Enfin, l’étude sensorielle a mis en évidence que seules les textures perçues comme « sèches » étaient liées à une baisse importante du confort en bouche des séniors. Ce travail souligne l'opportunité de développer des produits fromagers destinés aux séniors. Il serait intéressant de poursuivre ces travaux avec des études cliniques pour connaître l'impact physiologique de ces produits / During aging, the sensory capacities and the mastication efficacy decrease negatively affecting the diet of the elderly. Yet, protein and calcium requirements increase with age. In this context, the formulation of foods adapted to the nutritional and sensory needs of the elderly is a challenge for the next years. The main objective of this thesis, integrated into the project AlimaSSenS, is to study the impact of the texture of model cheeses, based on whey proteins and calcium fortified, on the oral comfort and on the bioavailability of amino acids and calcium.The model cheeses developed have the same composition and variable textures. Sensory analysis were performed on a panel of people over 65, and in vitro and in vivo digestion studies (on porcine model) were conducted.The results of the digestion studies highlighted the relevance of integrating whey proteins as a major protein source in dairy products, in order to maximize the bioavailability of essential amino acids. However, the texture of model cheeses did not significantly influence the bioaccessibility of amino acids and calcium. In addition, the bioaccessibility of calcium was mainly related to intra-gastric and intra-intestinal pH, rather than to the initial chemical form of its source of enrichment. Finally, the sensory study has shown that only the textures perceived as “dry” was linked to a significant decrease in the oral comfort.This work highlights the opportunity to develop dairy products adapted for the elderly. Based on this work, it would be interesting to carry out clinical studies to know t

Dans le lait on peut distinguer les protéines sériques et les caséines. Les protéines sériques sont des protéines globulaires qui se trouvent dans le sérum du lait et elles sont connues pour leurs propriétés fonctionnelles exceptionnelles. Quand une solution de protéines sériques est chauffée, elles perdent leur structure native et peuvent s'agréger. Elles forment des agrégats de différentes formes, tailles et densités : des cylindres, des agrégats fractals, des microgels et des agrégats fibrillaires. De l'autre côté, les caséines sont organisées dans des micelles de caséine d'un rayon environ 100-200 nm stabilisées par du phosphate de calcium colloïdal.Au cours de ce travail, nous avons cherché à comprendre comment les agrégats de protéines sériques pouvaient être utilisés en mélange avec les micelles de caséine pour obtenir et contrôler la texture de produits laitiers. Dans un premier temps, nous avons étudié le processus de « cold gelation » induit par ajout de calcium et/ou acidification d'agrégats et de microgels de protéines sériques seuls. Dans une deuxième partie, nous nous sommes intéressés à la fonctionnalité des agrégats dans les mélanges plus complexes avec les autres protéines laitières et en présence de minéraux. L'addition de petites quantités d'agrégats fractals dans des suspensions de micelles diminuait leur température critique de gélification, augmentait le module élastique et diminuait la synérèse des gels.Les agrégats de protéines sériques peuvent être utilisés pour modifier la viscosité des mélanges, comme gélifiant ou pour enrichir la teneur en protéine du milieu sans en augmenter la viscosité. / The proteins of milk can be divided into whey proteins and caseins. Whey proteins are compact globular proteins that are found in the aqueous phase of milk. They are well-known for their exceptional functional properties. Upon heating, individual whey proteins denature and aggregate, forming aggregates of different morphologies and sizes, such as strands, fractal aggregates, microgels and fibrillar aggregates, depending on the heating conditions. On the other hand, the caseins in milk are organized in complex protein units with a diameter of 100-200 nm called casein micelles stabilized by colloidal calcium phosphate (CCP).The current work is an endeavor to understand how whey protein aggregates might be used in mixtures with other dairy proteins, such as casein micelles, in order to get a particular texture in a dairy product. We first extended the understanding of so-called “cold gelation” of pure WPI aggregates induced by calcium and acidification and then studied how the aggregates work in more complex mixtures of proteins and minerals. Interestingly, addition of small amounts of fractal aggregates to suspensions of casein micelles has been demonstrated to decrease the critical gelation temperature, increase the elastic modulus and decrease the syneresis of the gels.The aggregates are to be used to modify the viscosity of dairy products, as a gelling agent and for protein enrichment. The properties of strands, fractal aggregates and microgels have been studied and compared. WPI aggregates might be considered as “clean label” texturizing ingredients that do not require approval from the European Food Safety Authority (EFSA).

La leucémie lymphoïde chronique (LLC) est le lymphome avec phase circulante le plus fréquent chez l’adulte dans les pays occidentaux. Elle est caractérisée par une grand hétérogénéité dans son évolution naturelle avec des formes indolentes ne nécessitant jamais de traitement spécifique et des formes agressives requérant une chimiothérapie rapidement après le diagnostic. Dans ce travail de thèse, nous avons posé la question du rôle des anomalies moléculaires et en particulier des gènes des immunoglobulines dans l’histoire naturelle de la maladie, tant au plan mécanistique que pour le pronostic. Nous avons étudié trois remaniements atypiques impliquant un gène des immunoglobulines et un partenaire inconnu dans la LLC/lymphome lymphocytique. Les points de cassure ont pu être identifiés et nous ont permis de mettre en évidence l’implication dans 2 cas d’ARN longs non codants en 17q25 et 8q24. De plus, deux cas ont des points de cassure dans une région chromosomique restreinte (espacés de 200 kb en 17q25). Il pourrait s’agir d’un locus important dans la lymphomagénèse, de même que pour la région 8q24 contenant MYC et de nombreux gènes non codants jusqu’ici peu explorés. Par ailleurs, dans l’ère du séquençage haut débit, de nombreux marqueurs pronostiques moléculaires sont décrits dans la LLC. Nous avons démontré que l’électrophorèse des protéines sériques normale (immunoglobulines polyclonales sans hypogammaglobulinémie) au diagnostic, un marqueur simple et peu couteux, reste dans l’ère du NGS, un marqueur indépendant de bon pronostic dans la LLC. Sa combinaison avec un statut IGHV muté identifie un groupe de patients qui n’auront probablement jamais besoin de traitement spécifique. Ce travail nous a conduit à mettre au point un outil performant de détection des anomalies de nombre de copies par séquençage haut débit. Celui-ci permet la mise en évidence de disomies uniparentales dont la signification pronostique n’est actuellement pas établie dans la LLC. Ces anomalies pourraient être le reflet d’une instabilité chromosomique et il serait intéressant d’étudier leur impact pronostique dans la LLC. / Chronic lymphocytic leukemia (CLL) is the most frequent lymphoma with leukemic phase in the elderly in Western countries. It is characterized by a great heterogeneity in its natural history with indolent forms never requiring any specific treatment and aggressive forms needing chemotherapy rapidly after diagnosis. In this work of thesis, we asked the question of the role of molecular abnormalities, and in particular of the immunoglobulin genes in the natural history of the disease, at mechanistic level and for prognosis. We studied three atypical rearrangements implicating an immunoglobulin gene and an unknown partner in CLL/lymphocytic lymphoma. The breakpoints have been identified and the implication of long non coding RNA was highlighted in two cases in 17q25 and 8q24. Moreover, two cases harboured breakpoints in a restricted chromosomic region (200 kb spaced in 17q25). It could be an important locus in lymphomagenesis, as is 8q24 region containing MYC and numerous other non coding genes poorly characterized by now. Furthermore, in high throughput sequencing (HTS) era, many molecular prognosis markers have been described in CLL. We demonstrated that normal serum protein electrophoresis (polyclonal immunoglobulin without hypogammaglobulinemia) at diagnosis, a simple and unexpensive marker, stays in HTS era an independent good prognosis marker in CLL. Its combination with unmutated IGHV genes status identifies a group of patients who will probably never require any specific treatment. This work led us to develop an efficient tool to detect copy number variations by THS. This tool allows to highlight uniparental disomy whose prognosis signification is not established in CLL. These abnormalities could reflect chromosomal instability and it could be interesting to study their prognosis impact in CLL.

Nous avons cherché à évaluer l'impact de conditions opératoires pour la préparation d'agrégats protéiques et d'émulsions stabilisées par des protéines en vue de la protection de l'α-tocopherol, servant de modèle de molécules d'intérêt, hydrophobes et sensibles. Les matrices protéiques ont été formées à partir d'un concentrat de protéines de lactosérum (6 wt% de WPC, pH 6.5 et 65 à 75°C), en présence ou absence de 4% α-tocopherol. Le mélange (65°C -15 min) des protéines en solution sans ou avec α-tocopherol a donné lieu à la formation de particules avec modification de charge (de -42 à -51 mV) et de taille (de 183 à 397 nm). Ces paramètres ont diminué davantage sous l'effet d'homogénéisation sous haute pression à 1200 bar que à 300 bar, alors qu'une meilleure protection de l'α-tocopherol a été observée après 8 semaines conservation. Les mécanismes impliqués dans la formation des matrices protéiques correspondantes ont été décrits sur la base de procédés de dénaturation-agrégation de protéines sériques, à partir de résultats obtenus par calorimétrie différentielle à balayage (DSC), spectrofluorescence, diffusion multiple de la lumière et électrophorèse SDS-PAGE. Les matrices lipidiques ont été préparées à partir de phases aqueuses contenant (6 wt% or 3 wt% de WPC) et lipidiques (20 %) en présence ou absence de lécithines (1.5%) avec ou sans α-tocopherol (4%), et par application d'une première étape de dispersion (65°C - 15 min) suivie d'une homogénéisation sous pression à 300 ou 1200 bar. Les nanoparticles lipidiques formées à plus haute pression étaient de taille et concentration protéique de surface plus faibles et de degré d'encapsulation de l'α-tocopherol plus faible (près de 15 %). L'analyse par DSC en modes balayage et isothermes des particules lipidiques a montré que plus leur taille est faible, plus le sur-refroidissement est important, l'apparition des cristaux de matière grasse plus retardée, et leur développement à 4°C moins important. Ces effets sont accentués dans les gouttelettes contenant l'α-tocopherol. La diffraction aux grands et petits angles de rayons X (synchrotron Soleil), couplée à la DSC, a montré la co-existence des polymorphes 2Lα, 2Lβ' et 2Lβ dans toutes les émulsions, mais à des proportions différentes. Les cristaux 2Lβ étaient plus développés dans les gouttelettes de plus petite taille et contenant du tocopherol en présence de lécithins, celles qui présentaient la plus forte dégradation chimique d'α-tocopherol pendant une conservation à long-terme. / We investigated effects of processing conditions for the preparation of protein aggregates and protein-stabilized lipid droplets, as matrix carriers of sensitive lipophilic bioactive compounds, with α-tocopherol as a model. Protein-based matrices were formed from whey protein concentrate (6 wt% WPC, pH 6.5 and 65 to 75°C), in presence or absence of 4% α-tocopherol. Mixing the protein solutions without or with α-tocopherol (65°C for 15 min) led to changes in particle surface charges (from -42 to -51 mV) and sizes (from 183 to 397 nm). These parameters decreased more under further high pressure homogenisation at 1200 bar than 300 bar, in parallel with increased vitamin protection over 8 week's storage. Molecular mechanisms involved in formation of corresponding α-tocopherol-loaded protein matrix were described on the basis of heat- and high-pressure-induced whey protein denaturation and aggregation, as evidenced by differential scanning calorimetry (DSC), spectrofluorescence, multi-light scattering and SDS-PAGE electrophoretic patterns. Lipid-based matrices were developed from aqueous phases (80 wt%) containing WPC (6 wt% or 3 wt%) and lipid phases (20 wt%) in presence or absence of lecithins and/or 4% α-tocopherol, and by using a first dispersion step (65°C for 15 min) followed with HPH at 300 or 1200 bar. Our results showed that increasing HPH was accompanied by formation of lipid nanoparticles with decreasing size and protein surface concentration with an increase in α-tocopherol degradation (up to 15 wt% for 1200 bar). DSC in scanning and isothermal modes showed that reduction in lipid droplet size was accompanied by retardation in crystalline fat development under storage at 4°C, with further reduction in crystalline fat development along with further increase in supercooling for lipid droplets containing α-tocopherol. Fat polymorphism observed using time-resolved synchrotron X-ray scattering at wide and small angles (WAXS and SAXS) coupled with DSC, showed co-existence of 2Lα, 2Lβ' and 2Lβ polymorphs in all the emulsions, but at different proportions. It was observed that 2Lβ polymorphs were more prominent in lipid droplets with lower size and containing α-tocopherol in presence of lecithins that were shown to present the lowest long-term stability of α-tocopherol against chemical degradation.