L’industrie agroalimentaire est un secteur économique d’envergure mondiale. L’élargissement des marchés a forcé les industries de transformation à développer des méthodes pour augmenter la durée de conservation des aliments. L’augmentation de l’importation et de l’exportation a été possible grâce au développement de méthodes de conservation comme la stérilisation, la congélation, la réfrigération, le séchage, la concentration, les emballages intelligents ainsi que l’utilisation d’agents de conservation. Cependant, les aliments sont sujets aux contaminations microbiennes pouvant causer des maladies d’origine alimentaires et des pertes de produits. Les pertes alimentaires représentent un énorme enjeu économique et environnemental pour l’industrie agroalimentaire mondiale. En 2010, la FAO a réalisé un rapport mondial sur le gaspillage alimentaire ciblant les principales causes et les secteurs les plus touchés. Dans les pays industrialisés comme le Canada, plus de 40 % des pertes alimentaires ont lieu pendant la transformation des aliments. De plus, en Amérique du Nord les produits laitiers représentent le deuxième secteur le plus touché par les pertes après les fruits et légumes. Une des principales causes est la contamination des produits laitiers transformés due à la présence de moisissures et de levures. Ces contaminations occasionnent des pertes alimentaires directement à l’usine, mais elle peut aussi occasionner le rappel d’aliments. Pour une industrie, un rappel peut couter entre 10 et 30 millions de dollars US chaque fois. De plus, la perte de confiance des consommateurs envers les produits lors d’un rappel alimentaire est non négligeable dans le calcul des impacts économiques. Pour limiter l’occurrence des contaminations microbiologiques, les transformateurs utilisent des méthodes de contrôle diversifiées incluant l’utilisation agents antimicrobiens traditionnels comme le sel, les acides organiques et les agents antifongiques comme la natamycine. Cependant, les consommateurs sont de plus en plus réticents à acheter des produits contenant des agents de conservation. Ils demandent des produits naturels qui sont sans risque pour la santé, réduits en sel et bons pour l’environnement. De plus, les agents de conservation sont très limités dans les produits laitiers notamment lors de la production de yogourt. Les yogourts sont surtout sujets aux contaminations par les moisissures et les levures par leur pH acide qui limite la croissance des autres contaminants. L’utilisation des cultures lactiques bioprotectrices ainsi que leurs métabolites antimicrobiens pour la conservation des aliments est une solution naturelle très prometteuse dans le contexte de l’utilisation d’agents de conservation traditionnels. Cette étude visait à évaluer le potentiel d’utilisation d’un métabolite bactérien antifongique naturel, la réutérine, dans un yogourt brassé pour éliminer la présence de levures et de moisissure. Les résultats ont montré que la réutérine avait un large spectre d’action contre les moisissures et les levures. L’utilisation de la réutérine dans les yogourts brassés s’est avérée plus efficace que la natamycine pour lutter contre les moisissures, mais la réutérine a aussi réduit la population des cultures lactiques utilisées dans la fabrication du yogourt. Des études supplémentaires doivent être réalisées pour limiter l’action de la réutérine sur les ferments lactiques. / Food industry is now a worldwide economic sector. Market expansion and the increase of import and export have forced food industries to develop methods to increase shelf life of food products. Freezing, refrigeration, drying, concentration, modified atmosphere packaging and the used of preservatives are examples of technologies used in food industries. However, food is still prone to microbial contamination that can cause foodborne illness and food losses and waste. Food losses and waste represent a huge economic and environmental challenge for the global agri-food market. In 2010, FAO produced a global report reporting the main causes of food losses and the sector most affected by the crisis. In industrialized countries such as Canada, more than 40% of food losses occur during processing. In addition, in North America, dairies are the second most affected sector for losses after fruits and vegetables. One of the main causes of dairy contamination is the presence of yeasts and molds in products. This contamination causes waste directly at the plant, but it can also causes food recalls. For an industry, one recall can cost between $10 M US and $30 M US each time. In addition, the loss of consumer trust in products is significant in the balance of negative impacts. To limit the occurrence of microbiological contamination, processors used diversified control methods including the use of traditional preservatives such as salts and antifungal compounds as natamycin. But tendency showed that customers are more reluctant to buy products containing preservatives. They ask for natural products that are safe for health, reduced in salt and good for the environment. In addition, preservatives are very limited in dairy products, particularly in yogurt. The yogurts are more prone to mold and yeast contamination than other dairy products because of their composition and the presence of potential contaminants in flavoring ingredients and in production environments. The use of bioprotective lactic cultures and their antimicrobial metabolites in food preservation is a very promising natural solution in the context of reducing the use of traditional preservatives and maintaining the quality of food products. This study investigated the use of an antifungal bacterial metabolite, reuterin, in a stirred yogurt to meet the needs of dairy processors for an effective and natural antifungal solution. Results showed that reuterin have a great spectrum of action against both yeasts and molds. The used of reuterin in stirred yogurt was more efficient than natamycin for mold control when used as an antifungal ingredient. However, reuterin have reduced the population of lactic culture used in yogurt processing. Future studies have to be achieved to limit the action of reuterin on lactic culture starters to use it as an antifungal in yogurt. The used of reuterin as an antifungal is promising to reduce potential mold contamination in dairies.

Ces travaux de recherche visent à comprendre le mécanisme de formation de gels protéiques en présence de fer en vue de les utiliser comme systèmes dans le développement de nouveaux aliments fonctionnels. Les résultats obtenus montrent qu'il est possible de former des gels à froid de -lactoglobuline en présence de fer. En fonction des conditions utilisées, deux types de gels ont été identifiés et caractérisés : d'une part, des gels filamenteux sont obtenus à faibles concentrations en fer et essentiellement maintenus par des interactions hydrophobes et d'autre part, des gels particulaires inhomogènes sont obtenus à fortes concentrations en fer et maintenus par des interactions de type van der Waals. Des études in vitro ont montré que les gels filamenteux permettaient de libérer le fer au niveau de la barrière intestinale et favorisaient son absorption. Ces gels constituent donc de très bons véhicules pour transporter le fer et optimiser sa biodisponibilité.

Le fractionnement du jaune d’œuf est une façon judicieuse d’étendre les domaines d’application de cet ingrédient dans les industries alimentaire et nutraceutique. Le but de ce projet a été de mettre au point un fractionnement non-toxique du jaune d’œuf, par centrifugation, dans l’objectif d’obtenir un produit enrichi en extrait naturel de folate. De par sa teneur élevée en cholestérol, le jaune d’œuf a été considéré comme un sous-produit du procédé de séparation des œufs. Cependant, le jaune d'œuf contient aussi une forme précieuse et biodisponible d'acide folique. La dilution du jaune d’œuf et son fractionnement en granules et plasma par une technique de centrifugation (centrifugeuse de laboratoire et à échelle pilote) a permis l’obtention de granules d’une richesse en folate trois fois plus importante que celle du jaune d’œuf natif. Aussi, les granules obtenus ont présenté une concentration protéique deux fois plus élevée que celle du jaune d'œuf natif, et une concentration de lipides et cholestérol trois fois inférieure à celle du jaune d'œuf natif. Les granules sont apparus non solubles et de structure très compacte. Afin d’augmenter encore la concentration en folate, nous avons tenté de remettre les granules en suspension et de les séparer par centrifugation en utilisant des prétraitements tels qu'augmentation de la force ionique et traitements mécaniques (ultrasons puissants et pression hydrostatique élevée). L’application d’ultrasons puissants et l’augmentation de la force ionique n’ont que peu amélioré la concentration en folate. Les granules soumis à une force ionique de 0.15 M de NaCl et un traitement par ultrasons puissants de 10 minutes ont présenté des concentrations de 21 μg de folate / g de granulés. Une augmentation de la force ionique au delà de 0.15 M de NaCl a conduit à une concentration plus faible en folate, du fait de la déformation de la structure des granules et de la séparation de leur fraction soluble. Les observations ont indiqué qu'il pourrait y avoir une association entre la structure protéique des granules et leur contenu en folate. Les variations de solubilité et la modification du réseau structurel des granules par augmentation de la force ionique ont affecté la teneur en folate des structures granulaires. Les granules ont cependant présenté une structure difficilement modifiable sous ultrasons puissants et après augmentation de la force ionique. Le traitement à pression hydrostatique élevée (HHP), technique puissante, a été utilisé pour étudier l'effet des hautes pressions sur la concentration en folate des granules. Après 5 minutes de traitement à 600 MPa, la concentration en folate a été mesurée dans les granules et le plasma, séparé des granules par centrifugation. Le plasma issu des granules contenait des concentrations en folate plus importantes que celles des granules précipités. Une analyse SDS-PAGE a permis de vérifier le profil protéique des granules sous l'effet du traitement HHP. Il est intéressant de noter que pour le plasma séparé des granules après traitement à haute pression, les migrations sur gel SDS-PAGE présentaient une bande protéique principale correspondant à la phosvitine. Les résultats de notre étude nous ont encouragés à proposer un modèle schématique de la structure des granules. Ces granules contiennent des HDL, LDL et phosvitine, et conservent le contenu total en folate du jaune d’œuf. Les protéines des granules sont principalement phosphorylées et il existe une forte liaison entre les apoprotéines de HDL et la phosvitine du fait de ponts de phosphate de calcium. Des traitements mécaniques ont libérés des particules de LDL qui pourraient être piégées dans le réseau structurel des granules. Les interconnexions entre les apoprotéines de HDL, la phosvitine et le folate pourraient se faire par des ions calcium. Nos résultats mettent en évidence le potentiel du procédé afin de produire un concentré riche en folate à partir des jaune d’œuf. Cependant, d’autres travaux seront nécessaires afin de trouver des utilisations aux co-produits (plasma) et rendre le procédé viable à l’échelle commerciale. / Fractionation of egg yolk is a smart way to expand the application of egg yolk ingredient in food and nutraceutical industry. The goal of this project was to develop non-toxic fractionation process of egg yolk by using centrifugation in order to prepare a natural folate-enriched extract. The egg yolk has been considered as a by-product of egg separation process due to its high cholesterol content. However, egg yolk contains valuable and bioavailable form of folate. Dilution of egg yolk and its fractionation into granule and plasma by centrifugation technique (lab- and pilot-scale centrifuge) resulted in separation of a granule fraction being rich in folate which was 3 fold higher than native egg yolk. This granule fraction was also characterized by high protein concentration (2 fold higher than protein content of yolk) and lower lipid and cholesterol (3 fold) content compared to non-treated egg yolk. The granule fraction appeared to be non-soluble with a very compact structure. By using the pre-treatments techniques such as increasing ionic strength and mechanical treatments (ultrasound and high hydrostatic processes), we attempted to re-suspend granules and separate them by centrifugation in order to further increase folate concentration. Results demonstrated that ultrasound and increased ionic strength did not largely change folate concentration. At ionic strength 0.15 M NaCl and after 10 min of ultrasound treatment granule contained 21 μg folate/g granules. By increasing ionic strength higher than 0.15 M NaCl the folate concentration was lower in granule due to the disruption of granule structure and separation of soluble fraction of granule. The observations denoted that there might be association between granular protein structure and folate content. Changes in solubility and disruption of granule network structure by increasing ionic strength affected folate content of granule structure. However, granules appeared to have very stable structure under the ultrasound and after increasing ionic strength, and their modifications were not easily possible. The high hydrostatic pressure processing (HHP) was used as an innovative and powerful technique in order to study the effect of high and drastic pressure on the concentration of folate in granules. After 5 min of 600 MPa HHP treatments, the folate concentration was measured in granule and separated plasma from granule after centrifugation. Plasma from granule contained higher concentration of folate compared to the precipitated granule. SDS-PAGE analysis was used in order to verify the granule protein profiles as a function of HHP treatment. Interestingly, the plasma separated from granule after HHP treatment contained phosvitin as a leading protein band separate in SDS-PAGE gel. The results of our study allowed proposing a schematic model for the granule structure which contains HDLs, phosvitin and LDLs. Beside; granule contains large amount of folate. Proteins of granule are mostly phosphorylated and strong connection between apoproteins of HDLs and phosvitin exists through calcium phosphate bridges. LDL particles were liberated through mechanical treatments and might be entrapped in the granular network. The interconnection between the apoproteins of HDLs, phosvitin and folate could be through calcium ions. Our results provided highly promising evidences concerning the recovery of high-concentration folate extract from hen egg yolk. Our fractionation technique is also clean but it generates plasma as co-product that is still usable in food formulation. Such applications still need to be developed before the technology can be viable at commercial scale.

Les acides aminés (AA) sont une composante essentielle du régime alimentaire des animaux de ferme, mais la détermination précise des besoins en AA est un défi. Les besoins en AA peuvent être influencés par de nombreux facteurs, notamment la génétique, la santé, l’âge et, comme récemment montrée, la variabilité individuelle. Dans les systèmes classiques d’alimentation des troupeaux par phase (SATP), tous les porcs reçoivent la même ration pendant de longues périodes. De ce fait et afin de s’assurer qu’ils expriment leur plein potentiel de croissance, la plupart des porcs reçoivent plus d’éléments nutritifs qu’ils n’en n’ont besoin, ce qui engendre des effets nuisibles sur l'environnement par l'excrétion d'azote accrue, et sur les coûts de production. Dans les systèmes d’alimentation individuelle de précision (SAIP), les porcs reçoivent une ration ajustée chaque jour en fonction de leurs besoins nutritifs. Dans ce contexte, il est nécessaire de distinguer les exigences de l’AA d’une population de celles des individus. Les rapports optimaux d’AA entre les différents AA essentiels ont été établis pour les systèmes d’alimentation classiques par phase, mais ces rapports pourraient différer selon qu’il s’agit d’un système d’alimentation classique ou d’un système d’alimentation de précision des porcs. L’objectif principal de cette recherche a été de comparer le rapport optimal thréonine: lysine (Thr: Lys) entre le système d’alimentation classique par phase et le système individuel d’alimentation de précision. À l’aide d’une méthodologie de dose-réponse avec cinq ratios Thr: Lys pour des porcs en croissance dans un SATP ou SAIP la composition chimique et la concentration en AA de la carcasse ont été affectées par le ratio Thr: Lys et l’ampleur ainsi que le type de réponse était dépendant du système d’alimentation utilisé. Il a été possible de confirmer l’hypothèse de départ selon laquelle les ratios optimaux des AA utilisés par le SATP ne sont pas adéquats pour établir les besoins des AA dans les systèmes d’alimentation de précision. Dans une seconde étude de dose-réponse avec des rapports Thr: Lys similaires offerts aux porcs en finition, les besoins de Thr:Lys étaient plus élevés que ceux observés précédemment pour les porcs en croissance suggérant que les besoins en AA pour le dépôt de protéine est dépendant de l'âge. Ces deux études suggèrent que les porcs peuvent moduler leur croissance et leur composition corporelle en fonction du niveau d'apport en AA et peuvent répondre différemment à la même quantité d'AA ingérée. Ces études soulignent en outre la faiblesse de l'utilisation d'un profil protéique idéal en considérant des exigences fixes en AA en raison de la composition en AA de la carcasse supposée constante. L'estimation précise des besoins en AA pour les porcs dans un SAIP semble être limitée par l'utilisation de ratios AA fixes, car les porcs ont des exigences en AA différentes. Enfin, une nouvelle approche basée sur une conception composite centrale avec une configuration factorielle visant à estimer indépendamment les besoins pour la Lys et la Thr en temps réel chez les porcs nourris individuellement a été proposée. Une réponse non unique du dépôt de protéines à diverses combinaisons Thr et Lys a été observée en raison des différences dans les exigences en AA entre les porcs. Cet aperçu de la variabilité entre les porcs est utile pour affiner le système d'alimentation de précision en estimant les besoins en AA de manière plus précise et en nourrissant les porcs selon leurs besoins individuels. De plus, cela permettrait de réduire le gaspillage de nutriments chez les porcs avec moins de dépôt protéique. Les résultats présentés dans cette thèse soutiennent l'idée que les changements dans la composition corporelle chez les porcs sont induits par des changements dans les niveaux alimentaires en AA. Par conséquent, la croissance peut être modulée en fonction de la composition corporelle optimale souhaitée par le consommateur. Cette thèse propose un changement de perspective dans la nutrition animale, où l’AA peut être un déclencheur de la réponse métabolique animale avec des exigences en AA dynamiques et distinctes chez les animaux de manière individuelle. / Amino acids (AA) are essential components of diets but accurate determination of AA requirements in farm animals is a challenge. Requirements for AA in pigs can be influenced by several factors, including genetics, health, age, and, as recently shown, also individual variability. In conventional group-phase feeding (GPF) systems, large groups of pigs receive the same feed during extended periods and most pigs receive more nutrients than required to express their growth potential with potential detrimental effects on the environment through increased nitrogen excretion, and on production costs. In individual precision feeding (IPF) systems, pigs are fed diets tailored daily to their individual nutrient requirements. In light of this, it is necessary to distinguish the AA requirements of a population from those of individuals. Optimal essential AA ratios have been established for pigs in conventional GPF systems, but these optimal AA ratios might differ for pigs in IPF systems. The main research objective was to compare the ideal protein profile in pigs using the optimal threonine-to-lysine (Thr:Lys) ratio between conventional GPF and IPF systems. Based on a dose-response approach with five levels Thr:Lys ratios offered to growing pigs in a GPF or IPF system, it was possible to confirm the initial hypothesis that optimal AA ratios differ between feeding systems. Carcass chemical composition and AA concentration was likewise affected by the Thr:Lys ratio, and the magnitude and type of response depended on the feeding system. In a second dose-response study with similar Thr:Lys ratios offered to late finishing pigs, requirements were larger than to those previously observed for growing pigs, suggesting that AA requirements for protein deposition is age dependent. These two studies suggest that individual pigs can modulate their growth and body composition according to the level of AA intake and can respond differently to same amount of ingested AA. These studies further highlighted the weakness of using an ideal protein profile by considering fixed requirements for AA due the assumed constant AA carcass composition. Accurate estimation of AA requirements for pigs in an IPF system seems to be mainly limited by the use of fixed AA ratios as pigs have different AA requirements. Finally, a novel approach to the dose-response approach based on a central composite design with a factorial design aiming at independently estimating real-time requirements for Lys and Thr in individual pigs was proposed. A non-unique response of protein deposition to various Thr and Lys combinations was observed due to the differences in AA requirements among individual pigs. This insight on variability among individual pigs is useful to fine-tune the precision feeding system by estimating AA requirements more accurately, feeding pigs according to their individual requirements, and, ultimately, reduce waste of nutrients in pigs with lower protein deposition. The results presented in this thesis support the idea that changes in body composition in pigs are induced by changes in dietary AA levels. Therefore, growth may be modulated to the optimal body composition desired by the consumer. This thesis proposes a change of perspective in animal nutrition, where AA may be seen as a trigger for animal metabolic response with dynamic and distinctive AA requirements in individual animals. / Os aminoácidos (AA) são componentes essenciais das dietas, mas a determinação exata das exigências de AA em animais de criação é um desafio. Exigências nutricionais de AA em suínos podem ser influenciadas por vários fatores os quais incluem: genética, estado sanitário, idade, e como recentemente demonstrado, a variabilidade individual. Tradicionalmente animais recebem a dieta usando um sistema convencional de alimentação de grupos por fase (AGF). Nesse sistema todos os suínos recebem a mesma ração durante toda uma fase de crescimento e a maioria dos animais recebem mais nutrientes do que o necessário para expressar o seu potencial de crescimento. Isso vai impactar negativamente no meio-ambiente devido a grande excreção de nitrogênio e nos aumentados custos de produção. Em sistemas de alimentação precisão individual (API), os suinos são alimentados com dietas diariamente adaptadas às suas exigências individuais de AA. Neste contexto, é necessário distinguir as exigência de AA de uma população e de indivíduos. O perfil de proteína ideal foi estabelecido para suínos em sistemas convencionais de AGF, mas estas relações ideais de AA podem ser diferentes para suínos em sistemas API. O objetivo principal da pesquisa foi comparar o perfil de proteína ideal em suínos, usando a relação ideal treonina-para-lisina (Thr:Lys) entre sistemas convencionais de AGF e API. Usando a metodologia de dose-resposta com cinco relações Thr:Lys dentre de um sistema AGF ou API, foi possível confirmar a hipótese inicial que perfil de proteína ideal em suínos diferem entre sistemas de alimentação. A composição química e concentração de AA na carcaça também foi afetada pela relação Thr:Lys, e a magnitude e o tipo de resposta foram dependentes do sistema de alimentação usado. Em um segundo estudo de dose-resposta, com relações de Thr:Lys semelhantes as oferecidas anteriormente aos suínos em crescimento foram oferecidas à suínos em terminação. Foi possivel observar que para estes as exigências de Thr eram maiores do que aquelas observadas anteriormente para suínos em crescimento, sugerindo que as exigências de AA para deposição de proteína é idadedependente. Estes dois estudos sugerem que suínos podem modular a sua taxa de crescimento e composição corporal de acordo com o nível de ingestão de AA e podem responder de forma diferente a mesma quantidade de AA ingerido. Estes estudos destacam a fragilidade do uso do conceito perfil de proteína ideal, considerando exigências fixas de AA devido a assunção de que a composição de carcaça tem concentração de AA constante. A determinação exata das exigências de AA para suínos em um sistema API parece ser limitada principalmente pelo uso de relações fixas e constantes de AA, porém suínos têm exigências de AA diferentes entre eles. Finalmente, propõe-se uma nova abordagem baseada num desenho composto central com uma configuração fatorial visando independentemente estimar as exigências de Lys e Thr em tempo real para suínos em um sistema API. Com esta metodologia, observou-se uma resposta de deposição de proteína não-unica para diferent combinações de Thr e Lys, devido às diferenças nas exigências de AA entre suínos. Essa percepção sobre a variabilidade entre individuos é útil para ajustar o modelo de nutrição de precisão aprimorando as estimativas de exigências AA, nurrindo animais de acordo com suas necessidades individuais possibilitando a redução do desperdício de nutrientes especialmente em suínos com baixa deposição de proteína. Os resultados apresentados nesta tese, apoiam a ideia de que alterações na composição corporal em suínos são induzidas por alterações nos níveis dietéticos de AA. Portanto, o crescimento pode ser modulado para a composição de corporal ideal desejada pelo consumidor. Esta tese propõe uma mudança de perspectiva na alimentação animal, onde AA pode ser visto como um gatilho para desencadear uma resposta metabólica animal ao invés da tradicional visão de AA como exigências nutricionais fixas.

Les fucanes, ou fucoïdanes, sont des polysaccharides caractéristiques des algues brunes comme Saccharina longicruris. Leur hydrolyse par des enzymes bactériennes amplifie leurs activités biologiques. Cependant, peu d'enzymes capables d'hydrolyser les fucoïdanes ont été découvertes et leurs actions sont spécifiques à la structure de chaque fucoïdane. Le but de ce projet est d'identifier des bactéries marines capables d'hydrolyser le fucoïdane. Des bactéries fucosidase positives ont d'abord été isolées par des préenrichissements à partir d'échantillons d'algues et d'eau de mer prélevés dans le fleuve St-Laurent (Ste-Luce, mai 2007) et sélectionnées par une réaction chromogénique. Le séquençage d'une section de la petite sous-unité du gène d'ADNr 16S a révélé que les bactéries sélectionnées appartenaient à Pseudoalteromonas spp. La cinétique de croissance d'une souche de Pseudoalteromonas dans un milieu à base d'eau de mer (Marine Broth) avec ou sans les différents sucres composant le fucoïdane (glucose, fucose ou galactose) n'a pas révélé de différence entre les milieux testés. Le dosage des activités enzymatiques de type fucosidase et fucoïdane hydrolase des extraits bruts de biomasse a été déterminé par la mesure de la libération du nitrophénol lors de l'hydrolyse du PNP-oc-L-fucoside et par le dosage des sucres réducteurs, respectivement. L'activité spécifique de la fucosidase, optimisée à 20°C, est d'environ 0,014 U/mg et elle est constante dans le temps. Celle de la fucoïdane hydrolase, atteint sa valeur maximale de 0,67 U/mg après une heure d'incubation et est optimale à 50°C. Ce travail a permis l'isolement d'une bactérie productrice de deux enzymes capables de dégrader les fucoïdanes, soit la fucosidase et la fucoïdane hydrolase. Les gènes codant pour ces enzymes pourront ultérieurement être identifiés et servir au développement d'un procédé commercial de fractionnement du fucoïdane par bioconversion.

L'obésité viscérale est souvent associée à un profil métabolique détérioré, aussi défini comme un syndrome métabolique (SMet), et qui inclut une résistance à l'insuline, une dyslipidémie et une hypertension. Les individus obèses ne sont pas tous égaux face au développement du SMet et une dysfonction du tissu adipeux, de même qu'une susceptibilité génétique et épigénétique pourraient expliquer cette hétérogénéité. Une précédente analyse transcriptomique du tissu adipeux viscéral (TAV) a identifié plusieurs gènes différentiellement exprimés entre des hommes avec obésité sévère atteints (SMet+) ou non (SMet-) d'un SMet. Le principal objectif de cette thèse était d'identifier des variations génétiques et épigénétiques parmi des gènes différentiel lement exprimés dans le TAV entre des hommes SMet+ et SMet- et qui sont associées à une variabilité de l'expression génique et aux composantes du SMet chez des individus avec obésité sévère. Des associations significatives ont été observées entre une variation génétique des gènes interferon-gamma-inducible protein 30 (IFI30) et thymic stromal lymphopoietin (TSIP) avec l'hyperglycémie / diabète de type 2 et la pression artérielle, respectivement. Des niveaux plus faibles de méthylation globale de l'ADN du génome, en quantifiant la méthylation des éléments répétitifs du génome de type LINE-1, étaient associés avec un plus grand risque de SMet. Les pourcentages de méthylation près de l'exon 2 du gène dipeptidylpeptidase-4 (DPP4) étaient associés avec son expression génique dans le TAV et avec les concentrations de cholestérol-HDL, mais étaient semblables entre un plus grand groupe d'individus SMet+ et SMet- dans le TAV et les globules blancs périphériques. Finalement, une approche d'analyse in silico a été proposée afin de cibler des gènes candidats de l'obésité dont l'expression serait potentiellement régulée par la méthylation dans leur pomoteur. Cette dernière étude a été effectuée lors d'un stage à l'étranger et l'approche proposée serait applicable dans d'autres contextes pathologiques, dont le SMet. Cette thèse dresse donc un aperçu des connaissances actuelles sur la génétique et l'épigénétique du SMet et les résultats qui y sont présentés contribueront, à leur manière, à améliorer notre compréhension de la pathophysiologie du SMet, ainsi que la susceptibilité génétique et épigénétique à développer des complications métaboliques en présence d'obésité.

Dans un contexte évolutif où les changements climatiques entraîneront une augmentation du nombre d’événements climatiques extrêmes, la gestion de l’eau devra être optimisée afin d’éviter l’impact des stress environnementaux sur le rendement agronomique des cultures. Bien que les seuils où surviennent ces stress soient connus pour la majorité des espèces agricoles, ils demeurent pour la plupart inconnus pour la canneberge. Leur détermination est donc un prérequis à l’établissement d’une gestion de l’eau efficace et durable. Conséquemment, des expérimentations au champ et en cabinet de croissance ont été réalisées afin d’étudier l’impact des principaux stress abiotiques sur la canneberge et de proposer des stratégies innovatrices menant à une approche intégrée de la gestion de l’eau dans cette culture. En maintenant la nappe phréatique à une profondeur de 60 cm sous la surface du sol, les rendements ont été maximisés et l’application d’eau par aspersion a été minimisée. Cependant, les canneberges sont très sensibles aux problèmes de drainage. En effet, lors de deux études de cas, une diminution de rendement de 25 à 39% a été mesurée lorsque le système de drainage n’était pas entièrement fonctionnel. Puisque contrôler la nappe peut ralentir le drainage et entraîner une diminution de l’aération dans la rhizosphère suite à une précipitation, une expérience en cabinet de croissance a été réalisée afin de déterminer la tolérance de la canneberge aux conditions hypoxiques. Les résultats ont démontré une diminution de 28% de la photosynthèse après 24 heures en conditions saturées. Le système de drainage doit donc permettre d’évacuer rapidement les surplus d’eau afin d’éviter de telles conditions. Avec le contrôle de nappe, l’air entourant le feuillage est plus chaud et plus sec en comparaison avec l’irrigation par aspersion, ce qui peut entraîner davantage d’épisodes de stress thermique. Une expérimentation en cabinet de croissance a permis d’identifier qu’en comparaison à une température optimale de 29 °C, la photosynthèse diminue de 11% à 33 °C et de 22% à 37 °C. Refroidir le feuillage pendant 20 minutes lorsque la température y atteint 33 °C s’est alors avéré bénéfique pour éviter le stress thermique. En intégrant ces nouveaux paramètres de gestion de l’eau, les producteurs de canneberges pourront maximiser le rendement agronomique de leur culture et en réduire son impact environnemental. / In an evolving context where climate change will cause an increase in extreme weather events, agricultural water management will have to be optimized in order to limit the impact of environmental stresses on crop yields. Although critical thresholds where these stresses occur have been established for several plant species, little is known about these relationships in cranberry production. Hence, the determination of these thresholds is then a prerequisite for developing of a sustainable water management. Consequently, field and growth cabinet experiments were carried out to study the impact of the main abiotic stresses on cranberries and to propose innovating strategies leading to a holistic approach for water management. By controlling the water table at 60 cm depth below soil surface, yields were maximized and overhead irrigation was minimized. However, cranberries are very sensitive to poor drainage conditions. In two case studies, yield losses of 25 and 39% were associated to drainage problems. Because controlling water table depth may slow down drainage rate and lead to oxygen deficiency in the rhizosphere following rainfall, a growth cabinet experiment was needed for determining cranberry tolerance to hypoxic conditions. Because the results showed that photosynthesis declined by 28% after the 1st day of waterlogging, drainage systems should be fully efficient in avoiding such conditions. Managing water table depth leads to drier canopy conditions than sprinkler irrigation, and thus may increase the vapor pressure deficit near the foliage and the risk of heat stress. Under controlled conditions, the optimal temperature range for carbon assimilation was between 25 and 29 °C, with photosynthesis declining by 11% at 33 °C and by 22% at 37 °C. Under controlled environmental conditions, cooling the vines for 20 minutes when temperature reaches 33 °C was beneficial to limit heat stress and was able to reduce photosynthetic midday depression. By integrating these new parameters and strategies to water management, cranberry growers will maximize crop yields while reducing the crop environmental impact.

La technique de récolte de tourbe la plus utilisée au Canada est celle de l'aspiration. Cette technique extensive engendre des impacts majeurs sur l'environnement. Depuis 4 ans, une nouvelle technique de récolte est à l'essai. La technique de récolte mécanique par tranchée vise l'extraction de la tourbe par bloc tout en conservant la végétation de surface pour une restauration simultanée à la récolte. Ce projet permettra d'évaluer si cette technique exercera moins de changement sur la chimie de l'eau des cours d'eau récepteurs et sur la restauration du couvert végétal après extraction de la tourbe. Afin d'y parvenir, des inventaires de végétation, des mesures de décomposition de la tourbe et de productivité de l'écosystème ainsi que des analyses d'eau provenant de la tourbière de Pointe-Lebel ont été réalisés avant et après les essais de la technique de récolte mécanique par tranchée. La récolte mécanique par tranchée présente plusieurs avantages face à l'aspiration. Elle permet l'installation d'un couvert végétal typique d'une tourbière ombrotrophe plus rapidement et entraîne moins d'impacts sur la qualité de l'eau issue de la tourbière. Somme toute, la récolte mécanique par tranchée est une technique très prometteuse.

Durant la croissance, les ovocytes emmagasinent des quantités importantes d’ARNm maternel dans leur cytoplasme. Ces ARNm pourront plus tard être traduit en protéines afin de soutenir la maturation ovocytaire et le développement précoce et ce, jusqu’à l’activation du génome de l’embryon qui est une étape cruciale du développement. Trois catégories d’ARNm peuvent être distinguées durant cette période : les ARNm emmagasinés, les ARNm en voie de traduction (ARNm polyribosomaux) et les ARNm voués à la dégradation. De ces trois catégories, seuls les ARNm polyribosomaux ont un impact direct sur la physiologie cellulaire sous-jacente. Dans cet ouvrage, j’ai développé une méthode permettant d’isoler les ARN polyribosomaux afin de faciliter l’étude de la physiologie de l’ovocyte et de l’embryon précoce. Cette méthodologie a permis de découvrir plusieurs faits très intéressants portant sur le métabolisme énergétique et la synthèse protéique durant la maturation ovocytaire. Les cinq complexes mitochondriaux ainsi que la production énergétique sont fortement diminués durant la maturation ovocytaire. L’impact direct d’une telle inhibition se traduit par une réduction de la production d’ATP par la mitochondrie et l’initiation d’une quiescence dans l’ovocyte entraînant une diminution importante des capacités traductionnelles. Ces découvertes m’ont amenés à m’enquérir de la présence de mécanismes alternatifs dans l’ovocyte permettant de soutenir les besoins énergétiques durant la maturation. Le transfert de molécules telles que l’AMP et l’AMPc provenant des cellules du cumulus ainsi que la récupération des AMP libérés au moment de la dégradation de la queue poly(A) des ARNm maternels semblent être deux mécanismes d’importance permettant de soutenir les besoins énergétiques de l’ovocyte. Il semble donc que la maturation ovocytaire représente une période de préparation à la fécondation caractérisée par une maturation nucléaire, cytoplasmique et moléculaire mais également une période d’entrée en quiescence et de ralentissement métabolique afin de survivre aux nombreuses heures d’attentes précédent la fécondation et avant l’activation du génome embryonnaire. / During growth, oocytes store large quantities of maternal mRNAs within their cytoplasm. These mRNAs can then be translated into proteins at different times to sustain oocyte maturation and early development, up until a crucial step in development: the embryonic genome activation. Three categories of mRNAs can be identified during this period: stored mRNAs, mRNAs in the process of being translated (polyribosomal mRNAs) and mRNAs fated for decay. Of these three categories, only polyribosomal mRNAs have an impact on the underlying cell physiology. Within this text, we have developed a method to isolate polyribosomal mRNAs to facilitate the study of oocyte and early embryo physiology. This methodology allowed us to investigate the energetic metabolism of mitochondria and protein synthesis during oocyte maturation. All five mitochondrial complexes as well as energy production are strongly incapacitated during oocyte maturation. The direct impact of such an incapacitation is a limitation of ATP production by mitochondria and the initiation of quiescence within the oocyte which results in an important diminution of translational potential. These discoveries caused us to start inquiring about the presence of alternative mechanisms which could sustain the energetic needs of the oocyte during maturation. The transfer of molecules such as AMP and AMPc from the cumulus and the salvage of AMPs freed during the degradation of the poly(A) tail of maternal mRNAs appear to be two important mechanisms which could sustain the energetic needs of the oocyte. Thus, it seems that oocyte maturation represents not only a period of preparation for fertilization through a nuclear, cytoplasmic and molecular maturation but also a period of entry into quiescence and metabolic slow down in order to survive the long wait before fertilization and subsequent embryonic genome activation.

Après leur restauration, les tourbières dont la tourbe a été récoltée par aspirateur conservent un relief uniforme dépourvu de mares, pourtant caractéristiques des bogs naturels. Même lorsque recréées artificiellement sur les sites restaurés, les mares ne contribuent pas à en accroître la diversité végétale. En effet, les espèces typiques des mares ne se réimplantent pas spontanément à leur pourtour, dû à une absence de graines ou de rhizomes dans le matériel végétal réintroduit. Le transfert ciblé de fragments de végétation de surface issus du pourtour de mares d'emprunt vers des mares artificielles ne permet pas non plus l'établissement des plantes vasculaires qui y sont présentes. L'érosion de la tourbe et les conditions instables du substrat prévalant près des mares comptent parmi les facteurs limitant la survie des plantules. Le premier objectif poursuivi dans le cadre de ce projet de recherche consiste à faciliter la recolonisation de bords de mares de tourbière par des sphaignes et des espèces d'herbacées typiques de ce milieu. La méthode employée vise à stabiliser le substrat près de mares artificiellement créées en utilisant des transplants de deux espèces d’éricacées : Andromeda glaucophylla Link et Vaccinium macrocarpon Aiton. Les résultats indiquent que le couvert d'arbustes favorisait la survie des sphaignes dans la zone située près de la ligne d'étiage des mares. Les arbustes, combinés ou non à des sphaignes, ont également limité le soulèvement gélival de la tourbe de surface. Enfin, la présence d'un couvert d'éricacées n’a pas influencé l’établissement ni la croissance de cinq espèces d'herbacées semées au pourtour des mares créées. Le second objectif consiste à évaluer le type de tapis de bryophyte qui favorise l’établissement de trois espèces récalcitrantes d’herbacées introduites par semis. Les espèces de Carex ont germé de façon similaire sur tous les types de tapis, alors que les tapis de Sphagnum cuspidatum ont avantagé la germination de Scheuchzeria palustris. Enfin, les plantules d’herbacées ont eu une meilleure croissance sur des tapis de bryophytes récemment restaurés constitués de fragments de sphaignes que sur des tapis déjà bien établis. À la lumière de ces résultats, il serait avantageux de transplanter des arbustes d’éricacées dans la zone d’étiage des mares afin de stabiliser le substrat et de favoriser l’établissement de sphaignes. Le semis d’espèces d’herbacées dans cette zone serait envisageable dès les premiers stades de restauration. / Restored peatlands are characterized by a uniform vegetation cover and a surface lacking open water bodies. Since pools are known to increase biodiversity in natural peatlands, their creation were investigated for restored sites. So far, we cannot rely on spontaneous recolonization for these created microhabitats. Mosses transfer from natural pool margins to artificial ones is a technique that failed to restore vascular plant communities associated with these microhabitats, although diaspores (rhizome, seeds, plants fragments) are transferred with mosses. Peat erosion and substrate instability around pool margins are factors affecting survival of seedlings. The main objective of this research project was to facilitate Sphagnum and vascular plants establishment around pool margins created in restored peatlands. One way to achieve this was through substrate stabilization using two species of shrubs (transplants of Andromeda glaucophylla Link and Vaccinium macrocarpon Aiton). Results show that ericaceous cover increased survival of Sphagnum along pool margins. Ericaceous shrubs -with or without mosses- also reduced frost heaving compared to the control but did not influence establishment or growth of five herbaceous species sowed around pool margin. The second objective was to evaluate different types of bryophyte seed beds to determine which one increase establishment of three herbaceous species sowed. Carex species have equally germinated on all seed beds, although Scheuchzeria palustris had a higher germination rate on Sphagnum cuspidatum seed beds. Finally, seedlings had a better growth rate on newly restored Sphagnum seed beds than on those well established. According to these results, we recommend transplanting ericaceous shrubs along pool margins as they stabilize substrate and promote Sphagnum growth. The best timing for herbaceous species sowing along pool margins would be in the first restoration process steps.