En raison de la compétition grandissante pour l’utilisation des ressources limitées en eau de surface entre les secteurs domestique, industriel, commercial et agricole, le développement de pratiques d’irrigation visant à rationaliser l’utilisation de l’eau revêt une importance capitale. Le fraisier à jour neutre est une culture considérée exigeante en eau et en fertilisants. Cette culture est majoritairement irriguée à l’aide de systèmes goutte-à-goutte, systèmes pour lesquels la régie de l’irrigation requiert un niveau de compétence élevé et une attention constante, sans quoi les risques de diminution de productivité et de perte d’eau sous la zone racinaire sont importants. L’objectif de cette étude est la détermination des paramètres optimaux de configuration et de régie de l’irrigation goutte-à-goutte du fraiser par une approche expérimentale et par modélisation numérique. Le premier volet de cette étude présente des expériences à grande échelle réalisées sur des sites présentant des conditions culturales, des climats et des types de sol contrastants. L’objectif de ces expériences était la détermination de seuils de déclenchement de l’irrigation basés sur la mesure du potentiel matriciel pour optimiser le rendement ainsi que l’efficacité d’utilisation de l’eau d’irrigation. Ces expériences ont été réalisées selon des dispositifs en blocs complets aléatoires sur quatre sites. Deux sites étaient localisés au Québec et deux en Californie. Pour les sites du Québec, il a été démontré que l’influence du seuil d’irrigation sur les rendements était limitée, mais que la régie basée sur le potentiel matriciel permettait de diminuer le lessivage sous la zone racinaire. Pour chacun des sites de Californie, des seuils d’irrigation permettant d’obtenir le meilleur compromis entre le rendement et l’efficacité d’utilisation de l’eau ont été déterminés. L’ensemble de ces expériences suggère qu’un seuil de déclenchement de l’irrigation de -10 kPa soit adapté à la majorité des conditions culturales. Le second volet de cette étude explore simultanément les effets de l’échelle de gestion de l’irrigation et de la méthode d’application de l’eau sur le rendement et l’efficacité d’utilisation de l’eau. Cette expérience a été réalisée au Québec, pour un loam limono-argileux présentant une proportion élevée de fragments rocheux. Les résultats obtenus ont permis de démontrer que la variabilité des propriétés du sol du site à l’étude ne présentait pas de structure spatiale permettant l’établissement de zones pour lesquelles une régie locale de / Because of the growing competition for limited water resources between the domestic, industrial, commercial and agricultural sectors, the development of water-efficient irrigation practices is very important. Day-neutral strawberry is considered a crop with high water and fertilizers requirements. This culture is mainly irrigated with sub-surface drip irrigation systems for which irrigation management requires a high skill level and a constant attention. Otherwise, the risks of productivity losses and deep percolation of water are substantial. The objective of this study is the determination of optimal drip-irrigation system configuration and management parameters for strawberry production through experimental and numerical modelling approaches. The first part of this study describes production-scale experiments conducted at sites with contrasting cropping systems, climatic conditions and soil types. The main objective was the determination of optimal matric potential-based irrigation initiation thresholds with respect to crop productivity and water use efficiency. Randomized complete blok experiments were conducted at four sites. Two sites, (one silty-clay loam and one clay loam) were in the Province of Québec, Canada and two (one sandy loam and one clay loam) in California, USA. For the first sites, the effects on yield and water use efficiency of the irrigation thresholds were limited but matric potential-based management resulted in a reduction of deep percolation. For the Californian sites, the results showed that a threshold in the -15 to -10 kPa range lead to significant increases in crop yield and water use efficiency. Altogether, it was shown that an irrigation initiation threshold of -10 kPa was a suitable value for most soils and climatic conditions. The second part of this study simultaneously explored the effects of irrigation management scale and water application method on crop yield and water use efficiency. A field experiment was conducted in the Province of Québec; the soil type was a silty-clay loam with an important proportion of coarse rock fragments. The results showed that the soil hydraulic properties did not present any structured spatial patterns that could be used to delineate irrigation management zones. Physically based calculations of a critical matric potential in the root zone allowed to evaluate the magnitude of the differences in soil hydraulic properties required to justify a site-specific irrigation. The significant positive impact of a pulsed water application on crop yield and water use efficiency was also demonstrated. For the third part of this study, an approach allowing the simultaneous optimization of drip-irrigation system design and management parameters for strawberry production in a coarse soil was developed. A numerical model was used to predict the impacts of design and management parameters on 1) root uptake efficiency 2) applied irrigation water and 3) percolation below the root zone. The model was calibrated and validated with field observations of the root zone soil water potential. A sensitivity analysis allowed to evaluate the relative impacts of design and management parameters on single model outputs and on an optimization criterion calculated from multiple outputs. The results showed that the selection of an adapted application rate and irrigation duration had much more influence on model outputs than the irrigation threshold. Model predictions were used to identify optimal scenarios for the studied site and assess the potential of an alternate system configuration. The approached presented could be adapted to other cropping systems.

Au Canada, les producteurs de fraise doivent faire face à plusieurs enjeux majeurs. La période de production est courte, la compétition est forte et la production de plein champ doit composer avec la rémanence d’importants agents pathogènes telluriques. La production hors-sol de fraises pourrait permettre de pallier à ces problématiques. Afin d’optimiser la productivité de la production hors-sol, un dispositif expérimental a été mis en place en 2013 et 2014 à la ferme Onésime Pouliot, sur l’île d’Orléans dans la province de Québec. Ce projet tente de démontrer qu’en production hors-sol, les abris de type parapluie permettent de produire plus de fruits vendables en plus de diminuer les risques de maladie foliaire tout en évaluant certaines méthodes de culture qui pourraient permettre d’allonger la période de production (forçage en serre) ou d’optimiser l’utilisation de l’eau et des fertilisants (matelas capillaire, substrat alternatif). Cinq traitements ont été testés, les quatre premiers sous abri de type parapluie (T1-T4) et le dernier sans couverture (C). Le traitement T1 a été cultivé sur de la tourbe (PE) et T2 sur un mélange de sciure de bois et de tourbe (PS25). Pour T3, c’est le démarrage forcé en serre de plants à racines nues qui a été testé pour allonger la récolte. Le traitement T4 était cultivé en substrat PE et était déposé sur un matelas capillaire. Lorsque comparés avec le témoin, les traitements sous parapluie ont mené à une incidence significativement plus faible du mildiou [Sphaerotheca macularis (Wall. ex Fries)] et un rendement supérieur en fruits vendables. En conditions de croissance protégée, les plants forcés en serre ont permis d’atteindre un pic de production au moment de la période la plus rentable pour les fraises fraîches au Québec pour l’été 2013. Le matelas capillaire (T4) s’est avéré intéressant puisque pour un rendement en fruit semblable, il a permis d’utiliser moins d’eau et de fertilisants. Nos résultats mettent donc la lumière sur le potentiel des abris parapluies en production de fraises hors sol au Québec et offrent des recommandations appropriées quant aux méthodes de production les plus rentables et les plus durables pour les producteurs locaux. / In Canada, the strawberry producers are facing several major challenges. The production period is short, the competition is strong and the production has to deal with important telluric pathogens. The soilless production could help overcome these problems. To maximize productivity, experimental device was set up in 2013 and 2014 to Onésime Pouliot farm on the island of Orleans in the province of Quebec. This project seeks to demonstrate that in soilless production, the umbrella like rain shelter can produce more marketable fruit and decrease the risk of foliar disease. The project also aimed to evaluate some methods of culture that could help to extend the production period (greenhouse forcing) or optimize the use of water and fertilizers (capillary mat, alternate substrate). Five treatments were tested, the first four under umbrella like rain shelters (T1-T4) and the last one without coverage (C). The treatments T1 was grown on peat (PE) and T2 on a mixture of sawdust and peat (PS25). For T3, plants forced greenhouse were tested to extend the harvest. T4 treatment was cultivated on PE substrate and deposited on a capillary mat. When compared with the control, umbrella covered treatments led to a significantly lower incidence of late blight [Sphaerotheca macularis (Wall. Ex Fries)] and a higher yield of marketable fruit. In protected growing conditions, the plants forced in greenhouses achieved peak production at the most profitable period for fresh strawberries in Quebec for the summer of 2013. The capillary mat (T4) proved interesting since for a similar yield fruit, it had to use less water and fertilizer. Our results put lights on the potential of using umbrella production above ground strawberries in Quebec and offers appropriate recommendations as to the most cost-effective and sustainable production methods for local growers.

Le séchage convectif est une méthode fréquemment utilisée pour conserver les aliments. Le séchage est affecté par plusieurs phénomènes, tels que la transition vitreuse, le rétrécissement ou la porosité de l’aliment. La qualité du produit sec est souvent moindre par rapport à celle du produit d'origine. La compréhension de la relation de base dans un aliment durant le séchage aidera à mieux contrôler le procédé. Le but de cette étude est d'analyser le rôle de la transition vitreuse, de la porosité, de la structure et de la composition de l’aliment sur le rétrécissement et à valider l'application de la loi de Fick pour la diffusion de l'eau à l'intérieur du produit durant le séchage convectif. Dans le chapitre 1, une revue de la littérature sur le séchage convectif, la transition vitreuse et le rétrécissement, ainsi que des études spécifiques sur le transfert de masse non-Fickien durant le séchage sont présentées. À partir de l'évolution des connaissances dans ce domaine, il a été démontré que la transition vitreuse et la porosité peuvent affecter le transfert de masse, le profil d'humidité et le rétrécissement durant le séchage convectif, en modifiant les propriétés mécaniques de la matrice où l'humidité est transportée, ainsi que la formation de la couche vitreuse à la surface du produit durant des conditions de séchage spécifiques. Dans le chapitre 2, des isothermes de sorption et la température de transition vitreuse de pommes de terre, de carottes (cellulaire) et de deux systèmes de gel (non-cellulaire) ont été déterminées expérimentalement et ont été estimés à l’aide de modèles mathématiques. Les modèles mathématiques de Guggenheim, Anderson, de Boer (GAB) et de Gordon-Taylor (G-T) ont par la suite été utilisés pour représenter respectivement les isothermes de sorption et la température de transition vitreuse en fonction de la teneur en humidité. L'équation de Khalloufi-Ratti (K-R) a été utilisée pour la prédiction de la température de transition vitreuse en fonction de l'activité de l'eau. Une bonne corrélation entre les données expérimentales et les modèles GAB, G-T et K-R a été observée. Les facteurs influençant le rétrécissement durant le séchage ont été analysés dans les deux chapitres suivants, l'un pour les aliments non-cellulaires et l'autre pour les aliments cellulaires. Dans le chapitre 3, l'impact de la transition vitreuse sur le rétrécissement de deux systèmes non-cellulaires durant le séchage convectif a été évalué. Le changement de volume, la porosité, la teneur en eau, la température du produit et les profils d'humidité des systèmes alimentaires non-cellulaires ont été étudiés durant le séchage convectif. La porosité et la réduction de volume en fonction de la teneur en humidité ont été représentées avec une grande précision par les modèles mathématiques développés par Khalloufi et al. Aucune différence significative de porosité et de rétrécissement entre les deux échantillons pendant le séchage n'a été observée. Aucune variation de la pente de la courbe de rétrécissement en fonction de la teneur en humidité durant le séchage n’a été observée Ces résultats indiquent que la transition vitreuse seule n'est pas un facteur déterminant dans les changements de porosité ou de volume pendant le séchage convectif des systèmes alimentaires non-cellulaires. Dans le chapitre 4, le rétrécissement des aliments cellulaires durant le séchage convectif a été analysé. La teneur en humidité initiale de la carotte à l'extérieur et au centre de la racine était identique, tandis que celles de la pomme de terre étaient significativement différentes. Les cellules des échantillons de pommes de terre provenant de la partie extérieure de la racine avaient un volume plus faible avec une teneur en amidon plus élevée que celle provenant de la partie centrale de la racine. La relation entre le rétrécissement de la carotte et la teneur en humidité du produit durant le séchage était linéraire. Pour la pomme de terre, une variation de la pente de la courbe de rétrécissement en fonction de la teneur en humidité durant le séchage a été observée. La température de l'air et la vitesse de l'air n'ont eu aucun effet sur le comportement de rétrécissement des deux produits. De plus, aucun impact significatif de la transition vitreuse sur le rétrécissement des échantillons n'a été observé. La différence au niveau de la teneur en amidon et au niveau de la structure cellulaire, de même que leur impact sur les propriétés mécaniques du matériau ont été identifiées comme étant fort probablement responsables des différences observées au niveau du rétrécissement. Dans le chapitre 5, l'effet de la transition vitreuse sur les profils d'humidité de deux systèmes de gel et de pomme de terre à différentes conditions de séchage a été étudié. Les profils d'humidité des échantillons ont montré une forme carrée au début du séchage. Au stade intermédiaire du séchage, les profils d'humidité sont devenus plus arrondies sur les bords de la matrice comme observé durant le transport Fickian. La loi de Fick a été utilisée pour prédire raisonnablement bien les profils d’humidité de différents matériaux ayant des températures de transition vitreuse différentes et pour différentes conditions de séchage. Mots clés: profil d'humidité, transition vitreuse, rétrécissement, porosité, amidon, propriété mécanique. / Air-drying is a frequent method used to preserve foods. The drying is affected by several phenomena, such as glass transition, shrinkage, or porosity. The quality of an air-dried product is often drastically reduced from that of the original foodstuff. Understanding the basic relationship prevailing during moisture transfer within a food will lead to better process control. The aim of this study is analyze the role of glass transition, porosity, food structure and composition on the shrinkage of food during air drying, and on the application of Fick’s law to the diffusion of water inside the product during the convective drying. In chapter 1, a literature review on air-drying, glass transition and shrinkage phenomenon, as well as specific studies on non-Fickian mass transfer during drying are presented. From the knowledge evolution in this area, it has been shown that glass transition and porosity may impact mass transfer, moisture profiles and shrinkage during air-drying, by changing the mechanical properties of the matrix where moisture is transported, as well by the formation of a glassy layer at the surface of the product during specific operation conditions. In chapter 2, glass transition temperature and sorption isotherms of potato, carrot (cellular) and two gel systems (non-cellular) were determined from experimental data and estimated from mathematical modelling. Guggenheim, Anderson, de Boer (GAB) and Gordon–Taylor (G-T) mathematical models were used to represent sorption isotherms and glass transition temperature, respectively, as a function of moisture content. Khalloufi-Ratti (K-R) equation was used for the prediction of glass transition temperature as a function of water activity. A good correlation between experimental data and GAB, G-T, and K-R models was observed. The study of different factors on shrinkage during drying was analysed in two chapters, for non-cellular and cellular foods. In chapter 3, the impact of glass transition on shrinkage of two non-cellular systems during air-drying was assessed from experimental data and the interpretation of a ‘shrinkage’ function involved in a mathematical model. Volume change, porosity, water content, product temperature and moisture profiles of non-cellular food systems were monitored during convective drying. The porosity and volume reduction as a function of moisture content were captured with high accuracy when represented by the mathematical models developed by Khalloufi et al. No significant differences in porosity and in maximum shrinkage between both samples during drying were observed. No change in the slope of the shrinkage curve as a function of moisture content was perceived. These results indicate that glass transition alone is not a determinant factor in changes of porosity or volume during air-drying of non-cellular food systems. In chapter 4, shrinkage of cellular food during air drying was analysed. The initial moisture content of carrot at exterior and center of the root were identical while those of potato were not. The cells of the exterior potato samples had smaller volume with higher starch content than the center sample. Shrinkage of carrot had a linear relationship with moisture content during drying. For potato, a change in the slope of the shrinkage curve as a function of moisture content during drying was observed. The air temperature and air speed had no effect on the shrinkage behaviour of both products. No significant impact of glass transition on shrinkage of samples has been found. Differences in starch content, in structure of the cellular material and its relationship with mechanical properties of material are probably responsible for the different shrinkage observed. In chapter 5, the effect of glass transition on moisture profiles of two gel systems and potato at different drying conditions was investigated. The moisture profiles of samples showed a sharp form at the beginning of drying. At the middle stage, the moisture profiles became round as indicated in Fickian transport. Fick’s law can be used to predict reasonably well the profiles of different materials having different glass transition temperatures and for different drying conditions. Keywords: moisture profile, glass transition, shrinkage, porosity, starch, mechanical properties.

Les concentrés laitiers à haute teneur en protéines (plus de 80% de protéines sur base sèche) sont générés par ultrafiltration (UF) et diafiltration (DF). Des membranes polymériques spiralées en polyéthersulfone de seuil de coupure de 10 kDa sont généralement utilisées en industrie laitière afin de maximiser la rétention des protéines. La baisse des flux de perméation et l’encrassement membranaire sont les principales limites à l’efficience du procédé. Ces inconvénients pourraient être limités par une sélection optimale du seuil de coupure membranaire et de la séquence UF-DF. Ce projet avait pour objectif de caractériser les performances (flux de perméation, résistance hydraulique, composition et consommation en énergie et en eau) de procédés d’UF-DF en fonction du seuil de coupure (10 et 50 kDa) et de la séquence UF-DF (3,5X – 2 diavolumes (DV) et 5X – 0,8DV). Les séquences UF-DF ont été réalisées avec du lait écrémé et pasteurisé au moyen d’un système de filtration pilote opéré à 50°C et à une pression transmembranaire (PTM) constante de 465 kPa. Pour une même séquence UF-DF, il a été démontré que le seuil de coupure n’avait pas d’impact (p>0.05) sur les flux de perméation, qui étaient toutefois significativement plus élevés (p<0.05) à l’étape de DF pour la séquence 3,5X – 2DV. Les données expérimentales de ces essais ont été utilisées dans le cadre d'une simulation pour la production d’un concentré de protéines laitières dans une usine laitière modèle traitant 1500 m3 de lait en 20 heures. Cet exercice a révélé que, malgré la forte baisse du flux de perméation (89% pour la séquence 5X – 0,8DV contre 58% pour la séquence 3,5X – 2DV) survenant lors d'une concentration du lait à haute teneur en solides, limiter l'étape de DF demeurerait bénéfique du point de vue de la consommation en énergie et en eau. Les données générées par ce projet permettront d’outiller les industriels pour leurs choix technologiques quant au niveau de concentration à cibler en lien avec une démarche d’amélioration de l’éco-efficience. / High-milk protein concentrates (over 80% total protein on a dry weight basis) are typically produced by ultrafiltration (UF) with constant-volume diafiltration (DF). Polymeric spiral-wound UF membranes with a molecular weight cut-off (MWCO) of 10 kDa are mostly used at commercial scale in order to maximize protein retention. Flux decline and membrane fouling during UF have been studied extensively and the selection of an optimal UF-DF sequence is expected to have a considerable impact on both the process efficiency and the generated volumes of by-products. The objective of this work was to characterize performances of UF-DF process in terms of permeate flux decline, fouling resistance, energy and water consumption and retentate composition as a function of MWCO (10 and 50 kDa) and UF-DF sequence (3.5X – 2 diavolumes (DV) and 5X – 0.8DV). UF-DF experiments were performed on pasteurized skim milk by means of a pilot-scale filtration system operated at 50°C and under a constant transmembrane pressure (TMP) of 465 kPa. Results showed that MWCO had no impact (p>0.05) on permeate flux for a same UF-DF sequence. However, permeate flux values were significantly higher during DF for the 3.5X – 2DV sequence whatever MWCO (p<0.05). Experimental values were used as part of a simulation for the production of high milk protein concentrates in a model dairy plant processing 1500 m3 of skim milk in 20 hours. This work revealed that despite the severe total flux decline occurring during high solid concentration of milk (89% for the 5X – 0.8DV sequence vs. 58% for the 3.5X – 2DV sequence), reducing the DF step could still be of great interest in terms of energy and water consumption. The results generated by this project will benefit dairy processors producing high-milk protein concentrates with regards with their technological choices in a sustainable development perspective. / Diafiltration

Le tissu adipeux a longtemps été considéré comme un tissu inerte servant uniquement à la mise en réserve et à la libération des acides gras, mais nous savons maintenant qu’il possède une fonction endocrine et inflammatoire, impliquant ainsi ce tissu dans la pathophysiologie de l’obésité. En ce sens, beaucoup d’efforts sont déployés afin de minimiser son expansion, favoriser sa mobilisation ou encore améliorer l’homéostasie de ses fonctions. Notre compréhension de la nature biologique et physiologique du tissu adipeux a grandement évolué au cours des dernières décennies. De nouveaux concepts ont récemment émergé sur le tissu adipeux, notamment en ce qui concerne : 1) sa densité; et 2) sa plasticité. Dans la présente thèse, nous avons abordé ces deux concepts. L’objectif général des travaux était de caractériser les phénomènes entourant la densité et la plasticité du tissu adipeux. Afin de rencontrer cet objectif, nous avons développé une approche méthodologique nous permettant de mesurer l’accumulation des graisses et la densité radiologique du tissu adipeux, aussi appelée l’atténuation radiologique (la capacité du tissu adipeux à bloquer les rayons X) au niveau abdominal par tomographie axiale dans une cohorte de plus de 240 femmes. Nous avons démontré que l’atténuation radiologique des tissus adipeux sous-cutané et viscéral est significativement et négativement corrélée avec la taille adipocytaire dans le dépôt correspondant. De plus, nos résultats ont révélé que les femmes caractérisées par une hypertrophie des adipocytes viscéraux ont un profil lipidique altéré comparativement aux femmes ayant de plus petits adipocytes. Ces différences sont atténuées après un ajustement statistique pour la surface de tissu adipeux et éliminées après un ajustement statistique pour la surface et l’atténuation des tissus adipeux. Nous avons donc démontré que l’atténuation radiologique des tissus adipeux est un marqueur de la taille adipocytaire. Par le fait même, la taille adipocytaire est un intégrateur de la qualité et de la quantité du tissu adipeux. Nous avons étudié la plasticité des cellules de la fraction stroma-vasculaire et des adipocytes du tissu adipeux. D’abord, nous avons utilisé la cytométrie en flux pour caractériser le phénotype des précurseurs adipocytaires de la fraction stroma-vasculaire. Nous avons démontré qu’une souspopulation de précurseurs adipocytaires natifs CD45- CD31- CD34+ expriment le marqueur de surface CD38. Nous avons observé une expression plus élevée des gènes associés à l’adipogénèse dans les précurseurs CD38+ comparativement aux précurseurs CD38-. Nous avons également démontré que le développement de l’obésité par le biais d’une diète riche en gras est associé à une augmentation du nombre de précurseurs adipocytaires CD38+, particulièrement dans le dépôt intraabdominal. Nos travaux suggèrent donc que le CD38 est un marqueur d’engagement vers la ifférenciation adipocytaire. Par ailleurs, nous avons étudié un exemple de la plasticité des adipocytes matures, soit la dédifférenciation. Nous avons utilisé des puces à ADN pour examiner les changements d’expression génique au cours du processus de dédifférenciation. Nous avons observé une diminution de l’expression des gènes associés aux fonctions de l’adipocyte mature et une augmentation de l’expression des gènes associés à la reprogrammation cellulaire, au cycle cellulaire et à la matrice extracellulaire. Par ailleurs, nous avons développé un modèle de culture cellulaire nous permettant de dédifférencier les adipocytes matures et de moduler certains aspects du processus de dédifférenciation. Cela nous a permis de démontrer un rôle pour le sentier métabolique du Transforming growth factor-β dans la modulation de l’expression des différents types de collagène au cours du processus de dédifférenciation des adipocytes matures. Finalement, nous avons effectué des expériences d’immunofluorescence et de microscopie en temps réel afin de caractériser le processus de dédifférenciation des adipocytes matures. Nous avons démontré que la dédifférenciation est complètement inhibée par l’ajout d’agents bloquant la division cellulaire. Nous avons observé la présence d’adipocytes binucléiques au cours du processus de dédifférenciation, ainsi que des marqueurs de mitose. En conclusion, nos travaux ont permis de caractériser deux nouveaux aspects du tissu adipeux qui reflètent des processus biologiques précis qui ont leurs racines dans le cycle de vie de l’adipocyte, dont l’expansion hypertrophique, la prolifération et la différenciation cellulaire, ainsi que la dédifférenciation des adipocytes matures. Ces travaux proposent des avancées significatives dans notre compréhension de la nature dynamique de ce tissu. / Adipose tissue has been considered a passive reservoir for energy, but we now know that it is also a secretory and endocrine organ. Because of increasing obesity rates, a lot of ressources are being committed to prevent adipose tissue accumulation and associated biological effects. In the last years, our advance in the understanding of adipose tissue biology has greatly evolved. New paradigms on adipose tissue have emerged, especially regarding: 1) its radiologic density (or radiologic attenuation); and 2) its plasticity. In this thesis, we studied these two concepts. The overall objective of this thesis was to characterize the phenomena surrounding adipose tissue density and plasticity. To achieve our objective, we have applied methodological approaches that allowed us to measure abdominal adipose tissue accumulation and attenuation using computed tomography in a cohort of 240 women. We showed that subcutaneous and visceral adipose tissue attenuation is negatively and significantly associated with adipocyte size in the corresponding depot. Our results also demonstrated that women with adipocyte hypertrophy are characterized by an altered lipid profile compared to women with smaller adipocytes. Satistical adjustment for visceral adipose tissue area minimized these differences while subsequent adjustment for adipose tissue attenuation eliminated all differences. Our results suggest that fat cell size is a marker of adipose tissue radiologic attenuation and area, and therefore, an integrator of adipose tissue quality and quantity. We also studied the plasticity of the adipocyte precursors contained in the stromal-vascular fraction of adipose tissue and of mature adipocytes. To do so, we used flow cytometry analysis to characterize the phenotype of adipocyte precursors. We demonstrated that a subpopulation of CD45- CD31- CD34+ adipose progenitors express the cell surface protein CD38. These cells have higher levels of adipogenic genes compared to the CD45- CD31- CD34+ CD38- population. When cultivated, CD38+ cells show a greater adipogenic potential than the CD38- cells. We also found that obesity is associated with an increase in the number of CD38+ adipose progenitors, particularly in the intra-abdominal depot. Our results suggest that CD38 is a marker of commitment toward adipogenesis. Furtheremore, we studied the process of mature adipocyte dedifferentiation as a good example of adipose tissue plasticity. We examined changes in gene expression during the dedifferentiation process using microarray analysis. We found a decrease in the expression of genes associated with mature adipocyte functions and an increase in the expression of genes associated with cellular reprogramming, cell cycle and extra-cellular matrix. We have also developed a cellular culture system that allows us to dedifferentiate mature adipocytes and to modulate various aspects of the process. This allowed us to demonstrate a role for the Transforming growth factor β signaling in modulating collagen gene expression during dedifferentiation. Finally, we performed immunofluorescence and time-lapse microscopy experiments to characterize the process of mature adipocyte dedifferentiation. We demonstrated that adipocyte dedifferentiation is completely prevented by agents blocking cell division. We also observed binucleated adipocytes throughout the ceiling culture process and markers of mitosis. In conclusion, our studies allowed us to characterize various novel aspects of adipose tissue related to specific biological process, which have their roots in the adipocyte life cycle. They include hypertrophic expansion, cellular proliferation and differentiation, and adipocyte dedifferentiation. This is of significant importance in our understanding of adipose tissue dynamics.

Contrairement à la croyance populaire, la canneberge ne pousse pas dans l’eau et la gamme de potentiel matriciel de l’eau dans le sol optimale pour la croissance des plants se situe entre −3.0 et −7.5 kPa. Un sol gorgé d’eau et mal aéré diminue la capacité des plants à prélever les nutriments dans le sol et peut augmenter les maladies racinaires. Il est donc primordial d’entretenir un système de drainage efficace afin de maintenir les plants dans un environnement optimal. L’objectif de ce projet était le développement d’une méthode de diagnostic des systèmes de drainage souterrain dans la production de canneberges. Les hypothèses étaient : (a) les variabilités spatiales verticale et horizontale des propriétés hydrodynamiques du sol influence l’efficacité d’un système de drainage et (b) l’étude de données tensiométriques et de l’évolution de la hauteur de la nappe en fonction du temps permet de déterminer l’efficacité d’un système de drainage. Aux étés 2013 et 2014, un dispositif expérimental de suivi de la nappe (puits d’observation, tensiomètres, sondes de pression) a été mis en place sur 21 champs. En parallèle, 960 échantillons de sol ont été prélevés sur huit champs et rapportés en laboratoire afin d’estimer la variabilité spatiale des propriétés hydrodynamiques du sol. Les analyses des données obtenues de vitesse de rabattement de la nappe, conductivité hydraulique à saturation, masse volumique, porosité, rendement, granulométrie, paramètres de rétention en eau et teneurs en eau du sol ont permis de mettre en évidence leur influence sur le rendement et l’efficacité de drainage. En se basant sur des courbes de rabattement de la nappe, la vitesse de rabattement de la nappe et le profil de charge, une charte de diagnostic a pu être développée. Cette charte de diagnostic, à l’issue de quatre grandes questions directrices, permet l’identification d’un possible problème de drainage. / Efficient drainage systems are essential in the development of more intelligent precision irrigation methods in cranberry production. Most cranberry fields are equipped with subsurface drainage systems used for excess water removal and water table control. In fact, cranberry reveals high sensitivity to wet conditions with an important decrease in crop yields caused almost exclusively by dysfunctional drainage systems. Previous works have highlighted the need to improve existing drainage systems. The main objective of this study was to develop a real-time method for assessment of subsurface drainage system performance. The hypotheses were : (a) the vertical and horizontal spatial variability of the hydrodynamic soil properties influence underground drainage system efficiency and (b) the study of tensiometric data and changes in the water table height versus time, allows us to assess drainage system efficiency. During the 2013 and 2014 crop seasons, real-time experimental devices (observation wells, tensiometers, and pressure sensors) were installed in 21 fields (13 in Manseau and eight in the Lac-St-Jean region, Québec, Canada) in order to monitor the water table and soil matric potential. In order to assess the relationship between drainage efficiency and soil properties, 960 undisturbed soil cores were collected over eight fields and brought back to the laboratory for hydrodynamic soil properties characterization. Data obtained from water table drawdown speed, saturated hydraulic conductivity, bulk density, porosity, granulometry, water retention parameters and water contents allowed to highlight their influence on crop yields and drainage efficiency. Based on water table drawdown curve, water table drawdown speed and water height profile, a diagnostic diagram was developed. This diagnostic charter, based on four guiding questions, allows for the identification of drainage problems.

La structure et la texture des aliments solides et leur évolution pendant la digestion affectent leur désintégration et la vitesse de libération et de dégradation des protéines. Il a été démontré que la cinétique de digestion a un impact sur l’utilisation postprandiale des protéines. D'autre part, les différentes variétés de fromages présentent des caractères texturaux, variant de souple à ferme, selon les processus technologiques appliqués pour leur fabrication. Ce projet vise à étudier si, et comment, la structure et la texture des fromages affectent la désintégration et la digestion des protéines des fromages. Des fromages commerciaux de textures différentes ont été choisis pour la première étude. Leur désintégration et la digestion des protéines en modèle in vitro ont été caractérisées. Les résultats ont montré que la phase gastrique de la digestion représente l’étape clef de la désintégration. La désintégration à la fin de la digestion gastrique était corrélée négativement avec certains des paramètres texturaux du fromage initial (cohésion et élasticité). Cependant la désintégration était aussi corrélée positivement à la teneur en lipides du fromage. La libération et la dégradation des protéines variaient entre les fromages, en raison de leurs vitesses de désintégration différentes. La deuxième étude a examiné l’impact des changements de texture fromagère, induits par la réduction de la teneur en lipides du fromage seulement, sur la digestibilité des fromages de type Cheddar et Mozzarella. En réduisant la teneur en lipides du fromage Cheddar, la digestion des protéines était ralentie, en raison de sa désintégration plus lente. Par contre la réduction de la teneur en lipides n’influence pas la digestion des fromages Mozzarella, en raison de la faible réduction de la teneur en lipides du fromage qui joue un rôle limité sur la texture du fromage. La désintégration des fromages à la fin de digestion gastrique et duodénale était non seulement corrélée négativement à la cohésion et l’élasticité du fromage initial, mais aussi à la dureté du fromage initial. La troisième étude a vérifié l'impact du changement de la texture du fromage durant la digestion gastrique et son impact sur la désintégration du fromage, en utilisant les fromages de type Cheddar et Mozzarella, de composition et texture similaires, comme modèles. Dans les premières 15 min de la digestion gastrique, la contrainte de rupture (la pression nécessaire pour engendrer la rupture du fromage) était diminuée rapidement et la désintégration était rapide pour les fromages Cheddar et Mozzarella. De 15 à 120 min de la digestion gastrique, la contrainte de rupture était stable pour le fromage Cheddar, tandis qu’elle était diminuée graduellement pour le fromage Mozzarella. Cependant le fromage Cheddar était peu désintégré tandis que le fromage Mozzarella était désintégré graduellement. Ces résultats suggèrent que certaines variétés de fromages ont des cinétiques de digestion différentes qui influencent la digestion des protéines. / Recently, the food disintegration in stomach was reported to be affected by food structure and texture and their changes during digestion. This phenomenon should affect the kinetics of protein release and degradation in gastro-intestinal tract, which may affect protein postprandial utilization. Cheeses, depending on their processing parameters, have different structural and textural properties. This study aimed to understand how cheese structure and texture affect cheese disintegration and protein digestion during digestion. Firstly, cheese disintegration and cheese protein digestion were characterized for five commercial cheeses presenting different textural properties induced by different technological treatments. This study aimed to understand if cheese texture affects cheese digestibility. Results showed that gastric digestion was the critical step in cheese disintegration. Cheese disintegration at the end of gastric digestion was correlated negatively to cheese springiness and cohesiveness. Meanwhile cheese disintegration was also correlated positively to cheese initial fat content. The protein release and hydrolysis rates during gastric digestion were different among cheeses, related to their different disintegration rates. Secondly, the impact of cheese texture, induced by fat reduction only, on the digestibility of Cheddar and Mozzarella cheeses was studied. With decreasing fat content in Cheddar, the protein digestion slowed down explained by their slower disintegration. However, the reduction of fat in Mozzarella cheese had no impact on cheese disintegration and protein digestion, explained by the low fat reduction which presented limited effect on cheese texture. Cheese disintegration at the end of gastric and duodenal digestion was correlated negatively not only to cheese cohesiveness and springiness, but also to cheese initial hardness. Thirdly, the change of cheese texture during gastric digestion and its further effect on cheese disintegration were studied, using Cheddar and Mozzarella cheeses presenting similar compositional and textural properties as models. Results showed that during the first 15 min of gastric digestion, cheeses showed a sharp decrease of fracture stress (pressure at which the sample crumbles) meanwhile the disintegration was fast. From 15 to 120 min gastric digestion, the fracture stress of Cheddar remained stable while Mozzarella cheese showed a slow but gradual decrease of the fracture stress. During this time, Cheddar cheese was barely disintegrated, meanwhile the disintegration of Mozzarella was gradual. These results suggest that some cheese varieties show different digestion kinetics that modulate the digestion of cheese proteins.

Mise en contexte: Pour augmenter le taux de succès du transfert d'embryons chez la vache l'administration de FSH (follicle stimulating hormone) comme un facteur de la superovulation a été étudiée depuis des années. Cependant, dans des récents articles publiés on note que l'utilisation de la superovulation chez la vache peut mettre en péril de la qualité de l'ovocyte au moment de l'ovulation et que la superovulation pourrait causer des anomalies de la stéroïdogénèse folliculaire et une mauvaise préparation de l'ovocyte. De plus elle peut causer de la méthylation aberrante. L'objectif de ce travail est donc d'analyser le rôle potentiel de la FSH sur le transcriptome ovocytaire. Méthode: Les ovocytes bovin sont obtenus soit d'un cycle naturel et ou un cycle superovulé · (299 UI de FSH deux fois par jours en diminuant pendant quatre jours, prostaglandines [22.5 · mg] administrées avec la première dose de FSH pour induire un nouveau cycle oestral) et les ovocytes sont récupérés 2 h pre LH, 6 h post LH et 22 .h post LH. Les ovocytes provenant d'ovocytes superovulés et non superovulés à différents stades de maturation sont extraits et leur ARN transcrit en ADN pour ensuite êtrè hybridés sur une micropuce d'ADNc bovine. Deux profils d'hybridation ont été établis, le premier volet contient trois hybridations avec les ovocytes superovulés, collectés in vivo à 2 h, 6 h et 22 h avec ceux de la nonsuperovulation, le deuxième volet contient quatre hybridations avec les ovocytes superovulés, collectés in vivo à 2 h pre LH, 6 h- et 2'2 h post LH et les ovocytes nonsuperovulés, collectés à la même heure. À partir des hybridations, 13 gènes candidats ont été sélectionnés en lien possible avec la compétence de l'ovocyte. Le RT-PCR en temps réel a été utilisé pour mesurer le niveau ARNm dans différences conditions: ovocytes superovulés et collectés à 2 h pre LH, 6 h post LH, 22 h post LH; ovocytes nonsuperovulés et collectés à 2 h preLH, 6 h post LH, 22 h . post LH. Résultat: Les gènes BTG4, PTTGI, LEOI et .PAPOLA présentent une différence significative au niveau de ARNm dans les ovocytes superovulés quelque soit le temps de maturation. Le GDF9 présente un taux d'ARNm le plus élevé dans les ovocytes collectés à 2 h pre LH et 6 h post LH comparativement à 22 h post LH quel que soit le traitement. La différence dans le niveau d'expression d'ARNm a amélioré nos connaissances de l'expression de gène chez les ovocytes superovulés par FSH et nous fournit un aperçu des voies moléculaires qui sont affectées par la stimulation ovarienne

Cette étude a permis de démontrer que la (3-lactoglobuline (P-LG) avait la capacité de lier des peptides issus de la structure primaire de cette protéine et ce, en quantité différentes selon les conditions physico-chimiques du milieu. Les peptides chargés positivement se lieraient sur la protéine au niveau d'un site présentant une grande densité de charges négatives, lequel est situé près du sillon externe formé entre l'hélice-a et le calice. Les peptides chargés négativement se lieraient près du brin P-I impliqué dans la dimérisation de la protéine. Dans le cas des peptides hydrophobes, leur liaison se ferait au niveau de la cavité hydrophobe de la protéine lorsque le pH est assez élevé (pH > 7) pour que la boucle EF soit dans la confirmation ouverte. La liaison des peptides à différents sites en fonction de la nature des peptides a été démontrée par des analyses en spectroscopie infra-rouge à transformée de Fourier (FTIR). Ces analyses ont aussi démontré que les peptides négatifs et hydrophobes provoquent l'agrégation de la protéine à plus faible température, alors que l'agrégation survient lorsque la protéine est encore sous forme de dimères en présence de peptides chargés positivement. Des études avec les variants génétiques de la P-LG ont démontré que le variant A lie environ 2.1 moles du peptide bioactif hydrophobe p-LG 102-105, comparativement à 0.3 et 0.1 moles pour les variants B et AB, respectivement. Il a également été démontré que les préparations commerciales de P-LG (Sigma) contenaient des protéases résiduelles qui dégradaient les peptides hydrophobes après leur mise en solution avec la protéine. Des mesures en FTIR ont aussi été effectuées avec de la p-LG A et B avant et après leur dialyse. Ces analyses ont démontré que l'élimination des sels par dialyse retarde la monomérisation de la p-LG A, tant à pH 4.4 qu'à pH 8.0. Il a aussi été démontré que la P-LG A présentait, au sein de sa barrique-P, un meilleur environnement hydrophobique pouvant expliquer la plus grande affinité de ce variant pour la liaison de ligands hydrophobes. Cette étude a démontré qu'en plus de lier des molécules hydrophobes, la P-LG peut également lier des ligands chargés positivement et négativement. Cette étude confirme également que la liaison de peptides de différente nature par la P-LG a une incidence sur les propriétés thermiques de la protéine.

L'objectif de l'étude était de développer une régie d'irrigation basée sur des lectures de tensiomètres et qui respecte les besoins en eau de la canneberge et la capacité de rétention en eau des 3 principaux types de sols cultivés en canneberge. Pour y arriver, trois volets distincts ont étés complétés. Tout d'abord, 54 caractérisations physiques et hydrodynamiques ont été faites afin de connaître la conductivité hydraulique aux différents potentiels matriciels du sol (K(PHIm)). Aussi, des essais exploratoires ont étés faits durant deux étés (2006 et 2007) sur 9 et 10 champs complets afin de tester 4 régies distinctes. Finalement, une recherche en chambre de croissance a permis de mieux contrôler les paramètres d' intérêt et de mettre en relation le taux de photosynthèse, la conductance stomatale et le potentiel du xylème avec PHIm, la température des feuilles, le déficit de pression de vapeur de l'air, le type de tige et le moment de la journée. En regroupant les résultats des trois volets de la recherche, il est permis de conclure que PHIm devrait être maintenu entre --4 et -6,5 kPa au champ, sans distinction nécessaire entre les types de sol. Ainsi, l'irrigation est démarrée lorsque PHIm à une profondeur de 7 à 10 cm atteint -6,5 kPa et est arrêtée à --4 kPa.