La qualité nutritionnelle des protéines alimentaires dépend de deux paramètres clés : la digestibilité iléale vraie et l'utilisation métabolique des acides aminés (AA) absorbés. Les objectifs de cette étude étaient de déterminer l'influence de deux facteurs alimentaires (facteurs antinutritionnels et peptides) sur les flux iléaux de protéines endogènes; de valider la technique d'intubation utilisée chez l'homme pour prélever des effluents iléaux; de comparer le métabolisme postprandial d'AA alimentaires suivant leur forme d'ingestion; d'évaluer la validité du modèle porc pour prédire la digestibilité protéique chez l'homme. Les investigations se sont déroulées chez le rat, le porc et l'homme. Les effluents iléaux étaient collectés chez le rat après euthanasie, chez le porc vivant équipé d'une canule en aval de la valve iléo-caecal et chez l'homme conscient équipé d'une sonde naso-iléale. L'azote (N) et les AA endogènes iléaux étaient déterminés suite à un repas protéiprive (PP), un repas contenant de la caséine, intacte (C) ou hydrolysée (HC), marquée avec l'isotope stable 15N ou un repas à base d'AA libres (A) mimant la composition de la caséine et privé de certains AA non essentiels afin de mesurer directement leur flux endogènes. De plus, la centrifugation et ultrafiltration des effluents HC permettaient de déterminer les protéines endogènes iléales et le recyclage d'N alimentaire (15N). Les facteurs antinutritionnels issus d'un extrait brut de haricots (Phaseolus vulgaris), ingérés au niveau habituel de consommation chez l'homme, augmentaient les flux iléaux de protéines endogènes (rat, repas PP). Après adaptation au repas, le bilan azoté corporel per se n'avait pas d'influence sur les flux iléaux de protéines endogènes (rat, repas PF et A) mais les peptides alimentaires (repas HC) augmentaient les flux iléaux d'AA et N endogènes par rapport au repas PP. Les peptides alimentaires (HC), comparés aux peptides libérés naturellement dans l'intestin au cours de la digestion (C), n'augmentaient pas les flux iléaux de protéines endogènes (rat, porc, homme). Le recyclage d'N alimentaire dans les protéines endogènes était maximal chez le rat nourri en continu, plus faible chez le porc nourri en aigu et minimum chez l'homme nourri en aigu (respectivement : 65, 21 et 11%). Par ailleurs, ces recherches ont montré que l'intubation naso-iléale utilisée pour prélever des effluents iléaux chez l'homme était une méthode juste et que le porc était un modèle valide pour prédire la digestibilité iléale vraie chez l'homme. Enfin, la forme d'ingestion des AA alimentaires (HC ou C) influençaient le devenir métabolique des AA alimentaires, en particulier par rapport aux cinétiques de catabolisme des AA. Cependant, la valeur nutritionnelle était, au final, similaire pour HC et C.

L’alimentation durable est respectueuse de l’environnement, culturellement acceptable, financièrement abordable, saine et nutritionnellement adéquate. Le doctorant étudiera la compatibilité entre ces différentes dimensions, en mettant en œuvre des techniques d’épidémiologie nutritionnelle et de modélisation de rations. En particulier, il étudiera sous quelles conditions un ré-équilibrage entre les consommations de produits végétaux et de produits animaux pourrait contribuer à une alimentation durable, au niveau d’une population, et pour des individus. / Sustainable diets are "protective and respectful of biodiversity and ecosystems, culturally acceptable, accessible,economically fair and affordable; nutritionally adequate, safe and healthy; while optimizing natural and human resources". The PhD student will study the compatibility between those different dimensions of sustainability, using nutritional epidemiology and diet modelling. Particularly, he will study the conditions under which re-balancing animal and plant-based food intakes would contribute to more sustainable diets, at individual and population levels.

Cette thèse étudie les conditions de taxation indirecte optimale qui permettent d'améliorer l'adéquation de la ration alimentaire des ménages français aux recommandations nutritionnelles. L'approche adoptée exige d'estimer un système complet de demande alimentaire afin de mettre à jour les élasticités-prix. Les comportements de consommation alimentaire des ménages sont décrits par une forme fonctionnelle AI (Deaton et Muellbauer, 1980). Deux spécifications quadratique et dynamique autorisant, respectivement, de possibles non-linéarités des courbes d'Engel et la persistance d'habitudes de consommation sont testées. L'estimation se fait par les moindres carrés linéaires itérés (Blundell et Robin, 1999) sur données de pseudo-panel. Une base de données s'étalant sur 156 périodes de 4 semaines, de 1996 à 2007, a été constituée par l'aggrégation en 8 cohortes de ménages et le regroupement de coupes transversales issues de TNS Worldpanel. Dans la lignée des mécanismes théoriques de taxation optimale initiée par Ramsey (1927), un application à un objectif de politique nutritionnelle permet de dériver les variations de prix, ou taux de taxe, optimales. Chacune apparait comme une fonction des élasticités-prix, directes et croisées, de la demande et d'indicateurs d'adéquation aux recommandations. L'impact des variations de prix sur l'adéquation aux recommandations nutritionnelles du panier alimentaire, ainsi les taux de taxation de produits optimaux sont estimés. L'incidence de ces scénarios de politique sur le bien-être des ménages et les inégalités nutritionnelles est abordée dans un dernier chapitre. / This thesis aims at simulating optimal prices satisfying public health recommendations in terms of nutrient adequacy. This implies to estimate a complete food demand system in order to compute price elasticities. Food consumption behaviors are described by an AI functional form (Deaton and Muellbauer, 1980). The demand system is estimated using the Iterated Least Square Estimator developed by Blundell and Robin (1999). Augmented specifications to control for, respectively, non-linearities in expenditure patterns and habit persistence are tested. We use French household expenditure data drawn from TNS Worldpanel covering 156 periods of 4 weeks from 1996 to 2007. Given the nature of our data, households are split into 8 cohorts. Issues afferent to pseudo-panel data are presented. Nutrient adequacy is defined using three nutrient only-based indicators: the MAR (Mean Adequacy Ratio), the LIM (Score des Composés à Limiter) and the SAIN (Score d'Adéquation Individuel aux recommandations Nutritionnelles). Optimal prices are derived following Ramsey's approach to optimal taxation; Maximizing social welfare under nutritional constraints results in optimal price variations or tax rates, each defined as a function of all direct and cross price elasticities and the above mentioned indicator for all food groups. Further developments allow to estimate the impacts of price variations on nutrient adequacy. Incidence on social welfare and nutritional inequalities is assessed in a last chapter.

La santé et l'environnement sont, avec l'économie et le social, deux piliers de l'alimentation durable dont la convergence est discutée. On peut les estimer respectivement à travers la qualité nutritionnelle et l'impact carbone. Dans le cadre de ce travail de thèse, nous proposons d'appréhender la problématique de la convergence nutrition-environnement en adoptant deux approches différentes. Tout d'abord, nous avons estimé la conséquence, sur l'impact carbone de l'alimentation, d'une modification de choix alimentaires individuels. Puis, en classant les individus en fonction de la qualité nutritionnelle de leur alimentation, nous avons estimé si l'impact carbone était différent en fonction de cette qualité nutritionnelle. Premièrement, nous avons montré que la modification des choix alimentaires ne peut s'avérer être une stratégie de réduction majeure de l'impact carbone associé à l'alimentation. Deuxièmement, le niveau d'impact carbone ne diffère que très peu en fonction de la qualité nutritionnelle de l'alimentation. Une bonne qualité nutritionnelle semble même associée à un plus fort impact carbone. Les résultats conduisent à remettre en question l'idée communément relevée dans la littérature qu'il existerait une convergence "naturelle" dans le domaine de l'alimentation entre la promotion de la santé publique et la protection de l'environnement. Notre approche est originale, car nous avons pris en compte la variabilité de l'alimentation réelle des individus, et que nous avons estimé avec précision la qualité nutritionnelle de leur alimentation. Cette thématique constitue un vaste champ de recherches qu'il convient de défricher de façon urgente. / Health and environment are, with economy and social concerns, two pillars of food sustainability whose compatibility is discussed. They can be estimated through nutritional quality and carbon footprint respectively. In this thesis, we propose to analyze the convergence between nutrition and environment by adopting two different approaches. First, we have estimated the effect of modifying individual food choices on diet-related carbon footprint. Second, by classifying the individuals based on the nutritional quality of their diet, we compared the diet-related carbon footprint among the classes of individuals. First, we have shown that changes in food choices may not be an efficient strategy for reducing the diet-related carbon footprint. Second, the level of carbon footprint did not differ much according to the nutritional quality of diets. A high quality diet even seems associated with a higher carbon footprint.The results lead to question the idea commonly found in the food and nutrition literature that there is a “natural” convergence between promotion of public health and environmental protection. Our approach is original because we have taken into account the variability of realistic individual food consumptions and we estimated the nutritional quality of diets with precision. This topic is a vast field of researches which has to be explored urgently.

Au cours des procédés d’appertisation, qui impliquent des traitements thermiques généralement pratiqués à hautes températures, la qualité nutritionnelle des produits alimentaires est souvent altérée. En effet, certaines vitamines, telles que la vitamine C, sont très thermolabiles.L’objectif du projet PREDINUT était de proposer un outil d’aide à la décision afin de prévoir la quantité de vitamine C (marqueur de qualité nutritionnelle) détruite dans des conditions données de durée/température, afin de pouvoir optimiser les procédés.Un thermorésistomètre Mastia®, a été utilisé pour établir des conditions de température et pression représentatives des procédés d‘appertisation. L’impact de la variation de paramètres physico-chimiques tels que le pH, la concentration initiale en acide ascorbique ou encore la pression partielle en oxygène dans l’espace de tête, sur la dégradation de l’acide ascorbique a été étudié en solution modèle. Des études ont également été menées dans des produits alimentaires (purée de pomme, purée de carotte et jus de carotte) afin d’établir un profil de destruction de la vitamine C dans des aliments concrets. Dans ce projet, la plage de température étudiée est de 95 à 125 °C, le pH fixé en solution modèle est de 2,5 à 5,5 en conditions d’anaérobiose stricte, et de 3,5 en conditions d’aérobiose (3,5 étant la valeur de pH de la majorité des fruits), les concentrations initiales en acide ascorbique varient de 15 à 90 mg/100mL, et la pression partielle en oxygène de 30000 à 100000 Pa. Dans les produits alimentaires, les expériences ont été réalisées par enrichissement en acide ascorbique à hauteur de 450 mg/L, la valeur du pH ne subissant pas d’ajustement.Des modèles ont été établis pour décrire le profil cinétique de la dégradation de la vitamine C en aérobiose et en anaérobiose. En l’absence d’oxygène la dégradation de la vitamine C suit une cinétique d’ordre 1 (sauf à pH = 4,5). En présence d’oxygène (conditions aérobies) la vitesse de dégradation croit avec la pression partielle d’oxygène, mais très peu avec la température. Des ordres apparents variant de 0,5 à 0,75 en fonction de la pression partielle en oxygène dans l’espace de tête, s’avèrent mieux ajuster les données que l’ordre 1.Dans les aliments, le mécanisme de dégradation de la vitamine C apparaît beaucoup plus complexe, et la vitesse de réaction n’évolue pas de façon continue avec le temps, avec des phases de plateau suivies de réaccélérations. Une connaissance fine des mécanismes et des espèces chimiques impliquées sera nécessaire pour comprendre cette évolution. / Canning involves thermal treatments performed at high temperatures, which may alter nutrional quality of food products. Indeed, some vitamins, like vitamin C, are very heat sensitive.The aim of the project PREDINUT was to propose a decision support tool that predicts vitamin C (as indicator of nutritional quality) degradation in given conditions of time/temperature, in order to optimise processes.A thermoresistometer Mastia® was used to reach the temperature and pressure conditions encountered during canning. The impact of the variation pH, initial concentration of ascorbic acid or again partial pressure of oxygen in headspace, on ascorbic acid degradation was studied in model solution. Studies were also performed in apple puree, carrot puree and carrot juice in order to obtain a destruction profile of vitamin C in real foods. . The temperature range studied was from 95 to 125 °C, the fixed pH in model solution was from 2.5 to 5.5 in strict anaerobic conditions, and 3.5 in aerobic conditions (3.5 being the pH value of common fruits), initial concentrations of ascorbic acid varied from 150 to 900 mg/100mL, and the partial pressure of oxygen from 30000 to 100000 Pa. Foods were enriched in ascorbic acid (up to 450 mg/mL), and the pH value was not adjusted.Models were established to describe the kinetics of vitamin C degradation in aerobiosis and anaerobiosis. En absence of oxygen ascorbic acid degradation was well described by a first order kinetics (except at pH = 4.5). In presence of oxygen the degradation speed increased with head-space oxygen’s partial pressure but very little with temperature. Apparent reaction orders varying from 0.5 to 0.75, depending on the partial pressure of oxygen in the headspace, fitted the data better than first-order.In foods, degradation kinetics of vitamin C appeared more complex, with eventual presence of plateaus followed by acceleration of the reaction. Definitely more knowledge on mechanisms is needed to predict ascorbic acid degradation in real foods.

Dans le cadre de la présente thèse, a été étudié l'impact de la texturation par traitement thermo-mécanique DIC (Détente Instantanée Contrôlée) sur le séchage de divers produits alimentaires. Ce prétraitement a induit une amélioration de la cinétique de l'opération de séchage quand elle est limitée par le transfert interne de la matière couplé au rétrécissement du produit. Ainsi, la diminution du temps de séchage a atteint 67% dans le cas de l'oignon et 77% dans le cas du cassis. Quant à la diffusivité effective Deff, elle a augmenté par rapport à la matière première jusqu'à 246% pour les pépins et 795% pour les déchets de canneberge, 336% pour l'oignon et 1223% pour le cassis. Dans le cas des produits étudiés, la pression de vapeur de traitement DIC a généralement un effet significatif positif sur la cinétique de séchage et d'extraction des différentes molécules. Concernant les caractérisatiques des produits, nous constatons l'impact positif du traitement par DIC quant aux principales caractéristiques de la matière. Ainsi, les composés phénoliques apparaissent plus disponibles à la suite du traitement adéquat par DIC. Le contenu en composés phénoliques et la capacité antioxydante étant supérieurs dans les produits traités par DIC, la qualité nutritionnelle s'est ainsi également trouvée améliorée. Avec une dégradation thermique négligeable, le traitement DIC implique un effet mécanique dû à la détente instantanée, ce qui permet la rupture de certaines structures cellulaires de la matière et l'augmentation de la quantité maximale extractible. Les caractéristiques physiques diverses (masse volumique apparente et taux relatif d'expansion), les caractéristiques microstructurelles (mesurées par microscopie électronique à balayage) et fonctionnelles d'interaction avec l'eau (réhydratation, teneur en eau, isotherme de sorption, microbiologie et contenu nutritionnel...) peuvent être optimisées en fonction des conditions opératoires DIC, selon les besoins du consommateur.

Plusieurs fabricants de biscuits et gâteaux français se sont engagés à mettre sur le marché des produits de meilleure qualité nutritionnelle. Ce travail de thèse a eu pour objectif de déterminer si cette amélioration de la qualité nutritionnelle était compatible avec le maintien de la qualité sensorielle. La première étude portait sur l’impact des réductions en lipides et/ou en sucres sur l’appréciation et la perception sensorielle de neuf catégories de biscuits et gâteaux. Les résultats montrent que les enfants perçoivent peu de différences et apprécient généralement autant les variantes réduites que les variantes standards. Pour les produits réduits sans ajout de polyols, les adultes déprécient principalement les variantes qui sont perçues moins sucrées et parfois également moins grasses et/ou différentes d’un point de vue textural. De plus, les réductions en sucres sont plus perceptibles que les réductions en lipides et à taux de réduction proches, les produits réduits en lipides sont moins dépréciés que ceux réduits en sucres. Les produits réduits avec ajout de polyols ne sont pas dépréciés et ne sont pas tous perçus moins sucrés.La deuxième étude s’est intéressée à deux leviers pour faire mieux accepter les produits réduits en lipides ou sucres. En exposant quasi-quotidiennement des consommateurs à des biscuits réduits d’environ 30 % en lipides ou en sucres, l’appréciation de ces produits augmente après un mois, mais davantage pour les lipides. En revanche, une exposition progressive ne montre pas d’effet sur un mois. Par ailleurs, une allégation nutritionnelle indiquant une réduction ne semble pas être un levier pour l’appréciation de biscuits et gâteaux réduits en lipides ou sucres / French biscuit producers are willing to improve the nutritional composition of their products. The objective of this work was to determine whether it was possible while maintaining the sensory quality of the reduced product.The first study dealt with the impact of fat and sugar reduction on liking and sensory perception of 9 types of biscuits and cakes. Results show that children perceived almost no difference and liked equally the standard and the fat- and/or sugar-reduced variants for most types of biscuits. For products reduced without adding polyols, adults less liked fat- or sugar-reduced variants than standard ones mainly when they were perceived as less sweet, and to a lesser extent as less fatty and/or as different in terms of textural aspects. Furthermore, a reduction in fat content was more difficult to perceive than a reduction in sugar content. With similar levels of reduction, fat-reduced products were less disliked than sugar-reduced ones. Sugar-reduced biscuits with an addition of polyols were not disliked and some of them were not perceived as less sweet than standard biscuits.The second study was about two strategies to promote consumer acceptance for fat- or sugar-reduced products. On the one hand, some consumers were exposed almost daily to -30 % fat- or sugar-reduced biscuits. After a month of exposure, reduced variants were more appreciated than before exposure, but it was more significant for fat reduction. On the other hand, no difference of liking was observed after a month of stepwise exposure. Besides, a nutritional claim indicating the fat or sugar reduction does not seem to be efficient to increase liking for fat- or sugar-reduced biscuits and cakes

Dans le cadre de la présente thèse, a été étudié l’impact de la texturation par traitement thermo-mécanique DIC (Détente Instantanée Contrôlée) sur le séchage de divers produits alimentaires. Ce prétraitement a induit une amélioration de la cinétique de l’opération de séchage quand elle est limitée par le transfert interne de la matière couplé au rétrécissement du produit. Ainsi, la diminution du temps de séchage a atteint 67% dans le cas de l’oignon et 77% dans le cas du cassis. Quant à la diffusivité effective Deff, elle a augmenté par rapport à la matière première jusqu’à 246% pour les pépins et 795% pour les déchets de canneberge, 336% pour l’oignon et 1223% pour le cassis. Dans le cas des produits étudiés, la pression de vapeur de traitement DIC a généralement un effet significatif positif sur la cinétique de séchage et d’extraction des différentes molécules. Concernant les caractérisatiques des produits, nous constatons l’impact positif du traitement par DIC quant aux principales caractéristiques de la matière. Ainsi, les composés phénoliques apparaissent plus disponibles à la suite du traitement adéquat par DIC. Le contenu en composés phénoliques et la capacité antioxydante étant supérieurs dans les produits traités par DIC, la qualité nutritionnelle s’est ainsi également trouvée améliorée. Avec une dégradation thermique négligeable, le traitement DIC implique un effet mécanique dû à la détente instantanée, ce qui permet la rupture de certaines structures cellulaires de la matière et l’augmentation de la quantité maximale extractible. Les caractéristiques physiques diverses (masse volumique apparente et taux relatif d’expansion), les caractéristiques microstructurelles (mesurées par microscopie électronique à balayage) et fonctionnelles d’interaction avec l’eau (réhydratation, teneur en eau, isotherme de sorption, microbiologie et contenu nutritionnel...) peuvent être optimisées en fonction des conditions opératoires DIC, selon les besoins du consommateur. / The present PhD work concerns the effect of thermo-mechanical texturing by DIC (Instantaneous Controlled Pressure-Drop) on fruit and vegetable drying. This pretreatment dramatically improves drying kinetics when the internal mass transfer coupled to the shrinkage of the product, is the limiting process. Indeed, the drying time decreased by 67% in the case of onion and 77% for blackcurrants, while the effective diffusivity Deff increased up to 246%, 795%, 336%, and 1223% for cranberry seed and waste, onion and blackcurrants, respectively. With these products, the saturated steam pressure generally has a significant positive effect on the drying kinetics.DIC treatment significantly improves the main nutritional and functional characteristics of the fruits and vegetables, with more available phenols and higher antioxidant activity. As thermal degradation is negligible, the DIC treatment involves micromechanical effect linked to the instant pressure drop, which allows cell to break and structure to be more porous such increasing the maximum extractable amount. Various physical, microstructural and functional characteristics of new textured material allow water interaction to be completely modified in terms of rehydration kinetics and capacity, sorption isotherm, microbiological and nutritional content... depending on operating DIC conditions, which can be optimized according to the consumer needs.

Plusieurs fabricants de biscuits et gâteaux français se sont engagés à mettre sur le marché des produits de meilleure qualité nutritionnelle. Ce travail de thèse a eu pour objectif de déterminer si cette amélioration de la qualité nutritionnelle était compatible avec le maintien de la qualité sensorielle. La première étude portait sur l'impact des réductions en lipides et/ou en sucres sur l'appréciation et la perception sensorielle de neuf catégories de biscuits et gâteaux. Les résultats montrent que les enfants perçoivent peu de différences et apprécient généralement autant les variantes réduites que les variantes standards. Pour les produits réduits sans ajout de polyols, les adultes déprécient principalement les variantes qui sont perçues moins sucrées et parfois également moins grasses et/ou différentes d'un point de vue textural. De plus, les réductions en sucres sont plus perceptibles que les réductions en lipides et à taux de réduction proches, les produits réduits en lipides sont moins dépréciés que ceux réduits en sucres. Les produits réduits avec ajout de polyols ne sont pas dépréciés et ne sont pas tous perçus moins sucrés.La deuxième étude s'est intéressée à deux leviers pour faire mieux accepter les produits réduits en lipides ou sucres. En exposant quasi-quotidiennement des consommateurs à des biscuits réduits d'environ 30 % en lipides ou en sucres, l'appréciation de ces produits augmente après un mois, mais davantage pour les lipides. En revanche, une exposition progressive ne montre pas d'effet sur un mois. Par ailleurs, une allégation nutritionnelle indiquant une réduction ne semble pas être un levier pour l'appréciation de biscuits et gâteaux réduits en lipides ou sucres

Le colza est une oléagineuse très exigeante en soufre (S). L'étude des impacts de limitations en S sur la physiologie du colza et sa qualité grainière revêt un intérêt majeur dans un contexte de baisse des dépôts atmosphériques entrainant un appauvrissement des sols en S. Les objectifs étaient donc d'étudier l'incidence d'une limitation en S sur la physiologie de jeunes feuilles, et sur la qualité, le métabolisme soufré et la vigueur germinative des graines. L'analyse physiologique (photosynthèse, flux de S par utilisation de traceur ³⁴S-sulfate), protéomique et biochimique (métabolites S, espèces réactives de l'O₂) a démontré qu'une limitation en S provoque des perturbations du métabolisme carboné et soufré de la feuille et de la graine, pouvant affecter la qualité grainière. Ainsi, une restriction en S au stade rosette se traduit par la chute de l'activité photosynthétique des jeunes feuilles et conduit à un stress oxydatif. Des restrictions en S à différents stades reproducteurs altèrent la qualité protéique et lipidique de la graine aboutissant à une accumulation amoindrie des acides oléique, linoléique, linolénique et des protéines de stockage (SSPs) riches en S. Une accumulation accrue de SSPs pauvres en S permet un maintien de la teneur en protéines de la graine en cas de restriction survenant en fin de cycle. L'accumulation de S dans les protéines de la graine apparaît principalement contrôlée par la synthèse protéique. La vigueur germinative des graines produites est réduite en cas de restriction précoce en S. Ces travaux ont également permis de démontrer que le péricarpe et la graine en développement sont capables d'assimiler le sulfate par la voie réductrice.