Les puroindolines (isoformes a et b) sont des protéines extraites du grain de blé et dont la structure est stabilisée par cinq ponts disulfure. La pin-a possède un domaine unique riche en tryptophane (WRWWKWWK) qui est tronqué dans le cas de la pin-b (WPTKWWK). Les deux galactolipides majeurs de l'endosperme du blé, MGDG et DGDG, ont été extraits et purifiés. Les études ont été réalisées à l'interface liquide/air et en dispersion aqueuse grâce à des techniques appropriées : tensiométrie, ellipsométrie, microscopies à l'angle de Brewster et à force atomique, techniques spectroscopiques (PM-IRRAS, Raman, ATR), et diffraction des rayons X. Les lipides ainsi que leur mélange équimolaire montrent des propriétés spécifiques attribuées aux fortes interactions entre les têtes polaires galactosyl. La pin-a et la pin-b présentent des propriétés similaires, en particulier une forte activité à l'interface. Finalement, l'étude des interactions protéine/lipide montre que la pin-a interagit plus fortement avec les galactolipides en formant des structures (réseaux) qui pourraient être à l'origine de la forte stabilité des mousses pin-a/lipide.

Les virus d’origine alimentaire, comme le virus de l’hépatite A (VHA) et le norovirus (NoV),sont des causes importantes d’infections virales. Chaque année, celles-ci déduisent de grandes sommes monétaires aux systèmes de santé canadiens ainsi qu’aux producteurs alimentaires, sans compter les pertes alimentaires et économiques dues aux rappels d’aliments contaminés. Les stratégies de contrôle conventionnelles ne sont pas suffisamment efficaces et présentent, dans certains cas, des risques pour les travailleurs et/ou pour les consommateurs. Il est donc essentiel d’offrir de nouvelles méthodes d’inactivation naturelles et plus sécuritaires. Les produits issus de bleuet et de canneberge ont le potentiel de devenir ces nouvelles méthodes, notamment par leur concentration forte en polyphénols. De plus, ils sont naturels et sécuritaires pour les travailleurs et les consommateurs. Sans oublier qu’ils sont abondants au Québec, et, de ce fait, à moindres coûts. Le potentiel antiviral de ces produits de bleuet et de canneberge a été étudié et analysé dans ce mémoire envers des virus nus d’origine alimentaire (VHA et NVM-1) en plus de tester un modèle de virus enveloppé, soit le virus de l’herpès simplex de type 1(HSV-1). NVM-1 et VHS-1 ont été complètement inactivés à l’aide de jus de canneberge et/ou de bleuet (concentrés à 50 %) en 5 minutes de pré-incubation cellulaire ou virale respectivement. VHA a subi une réduction de 3,70 ± 0,54 log ufp/mL à la suite d’une préincubation virale de 90 minutes. / Foodborne viruses like the hepatitis A virus (HAV) and the norovirus (NoV) are known as important cause of viral infections. Each year, they cost massive amount to the Canadian health-care systems and to the producers without counting the important food loss due to recalls. The conventional methods are not sufficient and can represent in some case a threat to the worker or to the consumer, which is why it is essential to uncover new inactivation methods that are safer and natural, like berries. The blueberry and cranberry products have the potential to become these new methods considering their interesting composition. Furthermore, they are natural, do not show signs of threat to the worker nor to the consumer and above all they are abundant in Québec and at low cost. The antiviral potential of these products from blueberries and cranberries have been tested and studied in this memoir against the HAV and the MNV-1, naked foodborne viruses as well as against the herpes simplex virus type 1 (HSV-1), an enveloped model. The infectivity of MNV-1 was neutralized completely in the presence of this host cells at 37 °C in as little as 5 min of contact with cranberry or blueberry juices (50 % concentration). HSV-1 was also completely neutralized in viral pre-incubation with the same juice concentration and incubation. HAV infectious titer fell 3.70 ± 0.54 log pfu/mL after 90 minutes of contact with cranberry juice. These results suggest that cranberry and blueberry processing could be useful for reducing the transmission of foodborne viruses.

Les virus d'origine alimentaire, comme le virus de l'hépatite A (VHA) et le norovirus (NoV), sont des causes importantes d'infections virales. Chaque année, celles-ci déduisent de grandes sommes monétaires aux systèmes de santé canadiens ainsi qu'aux producteurs alimentaires, sans compter les pertes alimentaires et économiques dues aux rappels d'aliments contaminés. Les stratégies de contrôle conventionnelles ne sont pas suffisamment efficaces et présentent, dans certains cas, des risques pour les travailleurs et/ou pour les consommateurs. Il est donc essentiel d'offrir de nouvelles méthodes d'inactivation naturelles et plus sécuritaires. Les produits issus de bleuet et de canneberge ont le potentiel de devenir ces nouvelles méthodes, notamment par leur concentration forte en polyphénols. De plus, ils sont naturels et sécuritaires pour les travailleurs et les consommateurs. Sans oublier qu'ils sont abondants au Québec, et, de ce fait, à moindres coûts. Le potentiel antiviral de ces produits de bleuet et de canneberge a été étudié et analysé dans ce mémoire envers des virus nus d'origine alimentaire (VHA et NVM-1) en plus de tester un modèle de virus enveloppé, soit le virus de l'herpès simplex de type 1 (HSV-1). NVM-1 et VHS-1 ont été complètement inactivés à l'aide de jus de canneberge et/ou de bleuet (concentrés à 50 %) en 5 minutes de pré-incubation cellulaire ou virale respectivement. VHA a subi une réduction de 3,70 ± 0,54 log ufp/mL à la suite d'une pré-incubation virale de 90 minutes. / Foodborne viruses like the hepatitis A virus (HAV) and the norovirus (NoV) are known as important cause of viral infections. Each year, they cost massive amount to the Canadian health-care systems and to the producers without counting the important food loss due to recalls. The conventional methods are not sufficient and can represent in some case a threat to the worker or to the consumer, which is why it is essential to uncover new inactivation methods that are safer and natural, like berries. The blueberry and cranberry products have the potential to become these new methods considering their interesting composition. Furthermore, they are natural, do not show signs of threat to the worker nor to the consumer and above all they are abundant in Québec and at low cost. The antiviral potential of these products from blueberries and cranberries have been tested and studied in this memoir against the HAV and the MNV-1, naked foodborne viruses as well as against the herpes simplex virus type 1 (HSV-1), an enveloped model. The infectivity of MNV-1 was neutralized completely in the presence of this host cells at 37 °C in as little as 5 min of contact with cranberry or blueberry juices (50 % concentration). HSV-1 was also completely neutralized in viral pre-incubation with the same juice concentration and incubation. HAV infectious titer fell 3.70 ± 0.54 log pfu/mL after 90 minutes of contact with cranberry juice. These results suggest that cranberry and blueberry processing could be useful for reducing the transmission of foodborne viruses.

Le mode de conservation affecte le contenu en glucides solubles et la solubilité de la protéine brute (PB), modifiant ainsi la disponibilité de l'énergie et de la PB dans le rumen, ainsi que le métabolisme protéique chez la vache laitière. Pour étudier ces effets, la récolte d'un champ de fléole des prés a été conservée en foin (Foin), ou en ensilage avec fermentation restreinte (acide formique 85 % ; 6 L/t d'herbe fraîche ; Formic) ou extensive (inoculation bactérienne ; 1,25 x 10u UFC/t ; Inoc). Le contenu en glucides solubles dans l'eau a été le plus faible dans Inoc et le plus élevé dans Foin. La solubilité de la PB a été la plus faible dans Foin et la plus élevée dans Inoc. Des caractéristiques intermédiaires ont été obtenues dans Formic. Six vaches Holstein en lactation et fistulées au rumen ont été réparties selon un plan expérimental en carré latin 3x3 , analysé en carré de Youden dû à la perte des données de deux vaches pour des raisons indépendantes des traitements alimentaires. Le ratio fourrage : concentré a été en moyenne de 55 : 45 et les rations ont différé quant à leur teneur en PB : 12,2, 14,4 et 15,0 % pour Foin, Formic et Inoc, respectivement. Cette disparité n'a pas permis de séparer clairement les effets reliés au mode de conservation de ceux liés à l'ingestion d'azote dans la comparaison Foin versus ensilages (Formic + Inoc). Néanmoins, elle a démontré que l'azote peut être rapatrié efficacement au rumen pour compenser une carence alimentaire. Quant à la restriction de la fermentation dans l'ensilage (Formic versus Inoc), elle a seulement permis de réduire (P <0,04) la concentration ruminale en azote ammoniacal, la teneur en urée lactée et l'excrétion urinaire d'azote uréique, ainsi que d'obtenir un profil fermentaire ruminai de type lipogénique, sans toutefois modifier la sécrétion de gras du lait comparativement à la stimulation de la fermentation dans l'ensilage (Inoc).

Ce travail de thèse avait pour but de mieux comprendre, chez les vaches en lactation, le degré de plasticité et d’adaptation des métabolismes énergétique et protéique dans les tissus de l’aire splanchnique et mammaire vis-à-vis une augmentation de l’approvisionnement en acides aminés (AA) en début de lactation ou de l’équilibre des rations avec du tourteau de soya (TS) comparé avec du tourteau de canola (TC), ou ensilage de maïs comparé avec ensilage d’herbe. Dans la première expérience, nous avons déterminé comment un apport accru en AA affectait les performances zootechniques ainsi que les flux nets de lactate, glycérol et β-OH-butyrate, le flux corporel de glucose (FCG) et les flux totaux et nets du glucose dans les tissus drainés par la veine porte (TDVP), le foie et la glande mammaire chez des vaches en début de lactation. Tout d’abord, la perfusion d’AA a augmenté de façon marquée la production de lait et de lactose. Cette expérience a permis de suggérer que les vaches ont des priorités métaboliques pour les AA autres que la néoglucogenèse. Par conséquent, d'autres substrats glucogéniques tels que le lactate et la mobilisation de réserves corporelles jouent un rôle important dans cet intervalle de la transition pour soutenir la demande d’énergie. Dans la deuxième expérience, nous avons comparé les effets d’une source protéique avec un régime à base d'ensilage de maïs, en comparant le TS avec le TC, et de la source de fourrage avec un régime alimentaire à base de TC, comparant l’ensilage de maïs avec l'ensilage d'herbe, en mesurant la production de lait, les paramètres ruminaux, la digestibilité de l’azote ainsi que le métabolisme splanchnique et mammaire des composants énergétiques et protéiques chez des vaches en lactation établie. La substitution de TS par TC répond efficacement aux besoins énergétiques et protéiques au niveau splanchnique et mammaire chez les vaches laitières en lactation. Nos résultats suggèrent qu’une augmentation post-hépatique de l'offre d’AA limitatifs et l'amélioration des interactions énergétiques et protéiques dans l’ensemble splanchnique et mammaire entraînent les augmentations de performances observées avec les rations contenant du TC. / The aim of this study was to better understand, in lactating dairy cows, the degree of plasticity and adaptation of energy and protein metabolism in splanchnic and mammary tissues with an increased amino acid (AA) supply in early lactation or, later in lactation, when rations are balanced with soybean meal (SBM) compared with canola meal (CM), or corn silage compared with grass silage. In the first study, experimental procedures were performed to determine how an increased AA supply affected zootechnical performances together with net flux of lactate, glycerol and β-OH-butyrate, whole body rate of appearance (WB-Ra) of glucose, and total and net fluxes of glucose in portal-drained viscera, liver and mammary gland in cows in established lactation. First, the AA abomasal infusion significantly increased milk and lactose yields. This experience suggests that cows have metabolic priorities for AA other than gluconeogenesis. Therefore, other glucogenic substrates such as lactate and the mobilization of body fat could play an important role in this interval transition to support energy demand. In the second experiment, we have compared the effects of protein source in a corn silage-based diet, comparing soybean meal (SBM) vs. canola meal (CM), and of forage source with CM-based diet, comparing corn vs. grass silage, measuring milk production, ruminal parameters, digestibility of nitrogen and splanchnic and mammary metabolism of energy and nitrogen metabolites in lactating cows in established lactation. In this work, we found that the substitution of SBM by CM responds with efficiency to the splanchnic and mammary needs of energy and protein in lactating dairy cows. With an increased net portal absorption of methionine with CM, observations in this second experiment suggest that a post-liver increased supply of limitative AA and a potential improvement of the energy and protein interaction across the splanchnic and mammary tissues drive the better performances observed in cows fed the CM-based diets.

Tableau d’honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2015-2016 / Cette étude visait à caractériser la croissance, la capacité photosynthétique, la concentration en azote et protéines totales solubles, la production de protéines recombinantes (HA) ainsi que la quantité de lumière interceptée à différents stades de développement de plants de Nicotiana benthamiana afin d’optimiser la production de vaccins. L’évolution des réponses physiologiques étudiées fut similaire chez toutes les feuilles primaires, suggérant que le processus de sénescence s’initie et progresse de façon semblable indépendamment de leur ordre d’initiation. Toutefois, la superposition des patrons temporels de sénescence et de croissance foliaire a mené à un rendement HA maximal se situant invariablement dans la partie médiane du plant lorsqu’exprimé sur une base foliaire. À l’échelle du plant entier, nos résultats suggèrent qu’il est possible d’augmenter la production de vaccins en récoltant les plants à un stade de développement plus tardif, ou en augmentant la densité de culture et en récoltant ces plants plus tôt. / Nicotiana benthamiana is a wild relative of tobacco increasingly used as a plant protein expression platform to produce recombinant vaccine antigens against the influenza virus. Investigation on the physiological determinants of this production is essential to optimize and regulate vaccines production following a new flu outbreak. We examined the photosynthetic photon flux density, growth, light-saturated photosynthesis, total soluble protein, nitrogen content and recombinant protein production at different phenological stages. The similar evolution of the studied physiological responses suggested that the senescence process is initiated and progresses in a similar way in all primary leaves, regardless of the order of initiation. In contrast, the superposition of the time pattern of senescence with that of leaf growth shows that maximal HA yield expressed on a leaf basis is invariably located in the middle part of the plant. At the whole plant scale, our results suggest that it is possible to increase the production of antigens by harvesting plants at a later developmental stage, or by increasing plant density and harvesting these plants earlier.

Des truies ont été assignées à un de trois traitements : 1) témoin (n=22); 2) 30 g j-1 de NuPro® (n=22) et; 3) 60 g j-1 de NuPro® (n=21). Elles recevaient le NuPro® dans 500 g de moulée cubée moulue servie sur la ration, et ce pendant une lactation de 21 jours. Le gras dorsal, le poids, la prise alimentaire, les concentrations sanguines d'IGF-1, d'urée et des acides gras libres, ainsi que la composition du lait (matière sèche, gras, protéine, lactose, nucleotides incluant AMP, CMP, GMP, IMP et UMP) des truies n'ont pas été affectés par les traitements (P> 0,1). Le poids des porcelets en pré- et post-sevrage ainsi que leur prise alimentaire en pouponnière étaient similaires pour tous les groupes (P>0,1). Donner du NuPro® aux truies en lactation ne semble pas avoir d'effets sur les performances zootechniques des truies ou de leurs porcelets.

Dans ce travail, le comportement des protéines de pois vis-à-vis de la gélification enzymatique par la transglutaminase microbienne (MTGase) a été évalué à l’état natif et après dénaturation (réduction chimique ou thermo-dénaturation). L’application finale concernait la formation de microparticules protéiques permettant d’encapsuler la riboflavine, choisie comme molécule active hydrophile modèle. Le procédé d’extraction des fractions protéiques de pois a été optimisé de manière à affecter le moins possible la structure des protéines et de récupérer des fractions natives riches en albumines (Alb) et en globulines (Glob), ou leur mélange. La mise en place des méthodes de suivi de la réaction enzymatique a permis de mettre en évidence leur complémentarité ainsi que leurs limites. Deux nouvelles méthodes de suivi de la réticulation enzymatique ont été développées. L’une basé sur la RMN permet la détermination simultanée de la quantité du fragment glutamine-lysine, produit de la réaction enzymatique, et le degré de réticulation ; l’autre méthode, basée sur les techniques de mesure de taille (SDS-PAGE et DLS), permet de visualiser les liaisons intramoléculaires. L’étude du traitement enzymatique appliqué aux fractions Alb et Glob de pois à l’état natif et dénaturé, ainsi qu’en mélange natif, a montré que la réaction enzymatique est fortement liée à la structure et à la conformation des protéines. Contrairement à la fraction Alb, la fraction Glob constitue un bon substrat pour la MTGase et la réticulation met en jeu des sous-unités constitutives des globulines différentes pour chaque condition de traitement. Néanmoins, la fraction Alb peut être utilisée en tant que booster de réaction enzymatique ce qui peut faire l’objet d’une voie innovante d’amélioration de la susceptibilité des protéines vis-à-vis de la MTGase. Le mécanisme semble basé sur un phénomène d’affinité sélective. Les bonnes propriétés mécaniques et de capacité de rétention d’eau du gel de la fraction protéique de pois totale ont été exploitées pour produire des microparticules à partir de la dispersion de la solution protéique sous forme d’émulsion suivie d’une gélification enzymatique par la MTGase. Les microparticules ont été pratiquement insolubles dans les milieux gastro-intestinaux en absence d’enzymes et lentement dégradable en présence d’enzymes. La libération de la riboflavine est gouvernée par un phénomène de diffusion en absence d’enzyme et de dégradation de support en présence d’enzymes selon des cinétiques compatibles avec des applications nutraceutiques. / In this work, pea proteins behavior toward enzymatic gelation by microbial transglutaminase (MTGase) was studied at native state and after denaturation (chemical reduction or thermal denaturation). The final application was the formation of protein microparticules to encapsulate riboflavin, chosen as hydrophilic active molecule model. The extraction process of the pea protein fractions has been optimized in such a way to minimize as possible protein denaturation and recover native fractions rich in albumin (Alb) and globulin (Glob) or a mixture of both.The setting up of the enzymatic reaction monitoring methods has brought out their complementarity as well as their limits. Two new monitoring methods of enzymatic cross-linking reaction have been developed. The first one, based on the NMR, allows to the simultaneous determination of the glutamine-lysine isopeptide bond, product of the enzymatic reaction, and the degree of crosslinking; the second method, based on size measuring techniques (SDS-PAGE and DLS), permit to view the intramolecular links. The study of enzymatic treatment applied to pea Alb and Glob at the native and denatured states, as well as thier native mixture showed that the enzymatic reaction is strongly related to the structure and conformation of proteins. Unlike Alb, the Glob fraction is a good substrate to transglutaminase and crosslinking reaction involves different subunits constituting globulins for each treatment condition. However, the Alb can be used as a booster of enzyme reaction which can be an innovative way for improving the proteins susceptibility toward transglutaminase treatment. The mechanism seems to be based on a selective affinity phenomenon. The good mechanical properties and water holding capacity of total pea proteins gel have been exploited to produce microparticles from a water-in-oil emulsion followed by enzymatic gelation. The produced microparticles were practically insoluble in gastrointestinal media in the absence of enzymes and slowly degradable in the presence of enzymes. The release mechanisms of riboflavin in digestive environments are governed by a diffusion phenomenon in the absence of enzymes and by support degradation phenomenon in the presence of enzymes according to kinetics compatible with nutraceutical applications.