Les effets de traitements alimentaires lipidiques sur la composition des rafts membranaires et l’activité de désaturation des acides gras de la glande mammaire et sur les performances productives des bovins laitiers ont été étudiés. La recherche a donné lieu à deux articles distincts, dont celui présenté dans ce mémoire, qui montre que des apports 1) en acides linoléiques conjugués a diminué la transcription du gène de la ∆9-désaturase sans affecter son activité enzymatique apparente; 2) en huile de sterculia fœtida a réduit l’activité de la ∆9-désaturase tout en augmentant l’abondance relative de l’ARNm codant pour cette enzyme ou; 3) en huile de poisson a diminué l’activité de l’enzyme sans en affecter la transcription génétique. Les résultats de cette recherche démontrent que l’activité de désaturation de la glande mammaire de même que les performances de production des bovins laitiers peuvent être modifiées par différents apports lipidiques alimentaires.

L’utilisation du babeurre pour la formulation alimentaire est limitée à cause de la capacité de rétention d’eau importante de ses phospholipides. L’objectif de ce projet était de développer une nouvelle approche de valorisation des constituants du babeurre. Ce sous-produit de l’industrie laitière est riche en composants d’intérêts qui ont des propriétés nutritionnelles, santés, et fonctionnelles prometteuses comme les constituants de la membrane de globule de matière grasse (MFGM) et les phospholipides. Les deux principaux procédés de production d’agrégats protéiques laitiers ont été combinés donnant un traitement thermique intensif à pH acide des protéines du lactosérum en présence des constituants du babeurre. Les résultats ont d’abord montré qu’il était possible de substituer différentes proportions de protéines du lactosérum par des protéines du babeurre et que la présence des constituants du babeurre entrainait la formation d’agrégats protéiques variés avec une capacité de rétention d’eau plus faible. Les résultats ont révélé que des agrégats protéiques étaient préformés lors de la préparation des babeurres incluant les protéines du lactosérum, les caséines et les protéines de la MFGM. Les phospholipides sont intégrés aux agrégats par l’intermédiaire de la MFGM à des températures faibles (65°C) alors qu’ils semblent s’associer directement avec les protéines à des températures plus élevées ( 80°C). Par la suite, les agrégats du babeurre agissent à titre de noyau d’agrégation pour les protéines issues du lactosérum. Le type d’interactions formées entre les protéines a un impact significatif sur les propriétés physiques et fonctionnelles des agrégats. En dernier lieu, il a été possible d’utiliser ces agrégats variés pour la production de yaourt ferme. Les agrégats lactosérum:babeurre ont agi à titre d’agent passif plutôt que d’agent actif mais des interactions entre les agrégats et les protéines du lait écrémé ont été observées. Ces associations seraient initiées par les groupements thiols libres des agrégats présents avant le chauffage. Cependant, la mise en solution de la poudre d’agrégats doit être strictement contrôlée. Ce projet propose une nouvelle approche pour l’utilisation du babeurre ainsi qu’une meilleure compréhension du comportement à la chaleur de ses constituants. / The use of buttermilk in food formulation is limited due to the extensive water-holding capacity of its phospholipids. The goal of this project was to develop a new approach for the valorization of buttermilk’s constituents. This by-product is rich in valuable components with promising nutritional, healthy, and functional properties such as the milk fat globule membrane (MFGM) constituents, the phospholipids. The two main processes of production of dairy aggregates have been combined resulting of the intensive heat-denaturation of whey proteins at low pH (4.6) in presence of proteins from buttermilk. First, results showed that it was possible to substitute whey proteins by different levels of buttermilk proteins in the process and that the presence of buttermilk constituents led to the formation of mixed aggregates with new functional properties such as a low water-holding capacity. Results revealed that aggregates are pre-formed during the preparation of the buttermilk concentrates involving whey proteins, casein, and MFGM proteins. Phospholipids are integrated to the aggregates through the MFGM at low temperature (65°C), but seem to directly interact with the proteins at higher temperatures ( 80°C). These pre-formed aggregates from buttermilk can act as aggregation nucleus for the proteins from whey. The types of interactions that occur between the proteins significantly affected the properties of the aggregates such as their water-holding capacity, their size, and the solubility of the powder. Finally, it was possible to use the mixed aggregates in the production of set-type yogurt. Whey:buttermilk aggregates were acting more like a passive than a reactive filler, but some possible interactions with the proteins from the skim milk were observed due to the high concentration of thiol groups of the aggregates before heating. However, the dispersibility of the powder must be strictly controlled. Overall, this project proposed a new approach for the use of buttermilk and allowed a better understanding of the thermal behavior of its constituents.

Geotrichum candidum est une levure couramment utilisée comme ferment d'affinage pour la fabrication des fromages à croûte fleurie et à croûte lavée. Cette espèce, pour laquelle très peu d'études génétiques ont été réalisées, présente un intérêt technologique pour les industries fromagères et productrices de ferments. Les membres de l'espèce arborent une diversité de propriétés morphologiques et physiologiques qui sont souche-dépendantes. Afin d'exploiter cette diversité de façon optimale et de fabriquer industriellement des fromages affinés en surface à saveur et à texture plus traditionnelles, il est donc impératif de pouvoir identifier les souches de G. candidum et de les caractériser. Il existe actuellement un débat concernant l'utilisation de la région ITS de l'ADN ribosomique, tel un code-barres, pour l'affiliation des mycètes. Il était donc important de déterminer si les bases du DNA barcoding s'appliquaient à G. candidum. Le premier objectif a été d'augmenter l'information phylogénétique pour cette espèce en séquençant pour la première fois la région complète du 18S-ITS1-5.8S-ITS2-26S de l'ADNr et ce pour 18 souches. Des hétérogénéités intra-espèce et intra-génomique inhabituelles au niveau de l'ADNr ont été révélées amenant un questionnement sur la robustesse de cette région pour l'affiliation des isolats de cette espèce. Les résultats obtenus suggèrent que les techniques de profilage des communautés de mycètes basées sur l'ADNr doivent être utilisées avec précaution. La diversité des propriétés technologiques des souches de G. candium nécessite une méthode de génotypage discriminante générant des profils génétiques fiables pour la caractérisation des souches. Le premier schéma de Multilocus Sequence Typing (MLST) a donc été développé avec 18 souches en identifiant, puis séquençant au complet, six nouveaux gènes domestiques. Le schéma fut ensuite validé sur 22 souches supplémentaires. Le MLST a permis de révéler au sein de l'espèce G. candidum l'existence probable d'une sous-espèce. Les résultats de l'ADNr et du MLST combinés aux résultats publiés sur la plasticité du génome de G. candidum et la variabilité morphologique des souches révèlent la fragilité des frontières entourant cette espèce. L'affiliation des isolats à cette espèce est un véritable défi phylogénétique qui nous rappelle que finalement les frontières des espèces ne sont pas hermétiques et que la nature ne fait pas de "sauts" dans son processus d'évolution.

Les bactéries probiotiques sont maintenant reconnues comme ayant des effets bénéfiques pour la santé humaine et animale. Toutefois, ces micro-organismes doivent être acheminés vivants dans l’intestin pour agir efficacement. L’objectif de cette étude est d’évaluer, in vivo, l’efficacité d’un comprimé à base de β-lactoglobuline succinylée pour la protection des conditions stomacales de deux souches de probiotiques, Bifidobacterium longum R0175 et Lactobacillus helveticus R0052. La capacité de délivrer ces probiotiques vivants dans l’intestin de porc a été étudiée par comptes bactériens et par qPCR. L’influence deux souches sur les populations du microbiote intestinal a également été évaluée par technique moléculaire permettant de caractériser le polymorphisme de longueur des fragments de restriction terminaux (T-RFLP). Bien que certains effets aient été observés sur certains groupes de bactéries, l’ensemble des résultats obtenus ne permet pas de conclure que l’encapsulation à base de β-lactoglobuline succinylée améliore la survie des bactéries probiotiques après passage gastrique. / So far, many probiotic bacteria have been recognized for their beneficial effects on human and animal health. However, to act efficiently, these microorganisms must be delivered alive in the intestine, but several bacterial strains with high probiotics potential are greatly affected by acidic conditions of the stomach. The aim of this study was to evaluate the in vivo performance of succinylated β-lactoglobulin tablet to protect two probiotics, Bifidobacterium longum R0175 (Bl) and Lactobacillus helveticus R0052 (Lh), from harsh stomach conditions. The capacity to release alive these two bacteria in the pig intestine was evaluated by bacterial counting and quantitative PCR on Bl and Lh. The influence of these two strains on the intestinal microbiota was also evaluated by terminal restriction fragment length polymorphism (T-RFLP). Although some effects were observed on Ruminococcaceae, the results did not allow to conclude that the encapsulation of probiotics with succinylated β-lactoglobulin help to improve survivor after gastric transit.

Les composés mineurs de la membrane du globule de gras laitier (milk fat globule membrane, MFGM) ont été associés à diverses activités biologiques. Le babeurre, en raison de son processus d’obtention, est un produit d’origine laitière particulièrement riche en composés de la MFGM. Cette caractéristique explique l’intérêt grandissant porté à ce sous-produit de la fabrication du beurre, quadruplant le nombre d’articles scientifiques lui étant consacré au cours des 20 dernières années (PubMed). La grande majorité des travaux réalisés jusqu’à aujourd’hui au sujet du babeurre visait à fractionner ou encore à concentrer ses différents constituants, principalement ses phospholipides. Par contre, l’impact biologique de l’ensemble des composantes du babeurre, avant et après digestion, reste encore mal connu. Le but de cette recherche était donc d’évaluer l’impact de l’ensemble des constituants du babeurre sur différents facteurs de risque associés aux maladies cardiovasculaires (CVD). Dans un premier temps, les résultats de cette recherche ont permis de démontrer le potentiel du babeurre frais concentré par microfiltration (MF) à diminuer la solubilité micellaire du cholestérol dans un modèle d’étude in vitro. Ces résultats probants laissaient présager la capacité de certains constituants du babeurre à moduler l’absorption intestinale du cholestérol. Par contre, le fractionnement de ces derniers s’est avéré avoir un impact négatif sur le potentiel d’insolubilisation du cholestérol observé précédemment. Ensuite, les constituants mineurs du babeurre, fort possiblement en raison de ses phospholipides, ont démontré leur capacité à influencer positivement le profil lipidique chez des sujets modérément hypercholestérolémiques lors d’une étude clinique réalisée en chassé-croisé. De plus, lors de cette même étude clinique, la consommation de babeurre, possiblement en résultante de l’action de composantes peptidiques, s’est avérée capable d’abaisser la tension artérielle chez des patients normotendus lorsque comparée à un placebo. Enfin, des peptides issus de l’hydrolyse de babeurre frais (UF) ont démontré un potentiel antioxydant supérieur à ceux obtenus du lactosérum (UF) et du lait écrémé dans un modèle d’étude in vitro. Dans le cadre de l’ensemble des études de ce projet, les différentes activités biologiques se sont avérées peu influencées par l’action des traitements thermiques lorsque les produits subissaient une hydrolyse (p. ex. à la suite de leur consommation). Les résultats de cette étude permettent de mieux comprendre les propriétés bénéfiques du babeurre et ouvrent la voie à une nouvelle utilisation de ce dernier comme ingrédient actif. En effet, ce projet novateur a permis de démontrer le potentiel du babeurre en tant qu’aliment fonctionnel plutôt que comme une source de composés nutraceutiques devant être purifiés ou concentrés. Ainsi, il semble que l’ensemble des constituants du babeurre joue un rôle au niveau des bienfaits observés sur les facteurs de risque de CVD. / The minor components in milk fat globule membrane (MFGM) are associated with various biological activities. Buttermilk, owing to its obtainment process, is a milk product particularly rich in MFGM components. This feature accounts for the growing interest in this by-product of the manufacturing of butter. The number of scientific articles dedicated to it has quadrupled in the past 20 years (PubMed). Until today the vast majority of tasks involving buttermilk aimed at either dividing or concentrating its various components, primarily, phospholipids. However, the biological effects of all the components in buttermilk before and after their digestion remains poorly understood. Therefore, the purpose of this research was to evaluate the impact that buttermilk components have on the different risk factors associated with cardiovascular disease (CVD). Initially, the results of in vitro model study revealed that buttermilk freshly concentrated by microfiltration (MF) has the potential to reduce the micellar solubility of cholesterol. These conclusive results presaged the capacity of certain components in buttermilk to regulate the intestinal absorption of cholesterol. Despite, their division proved to have a negative impact on the potential insolubilization of the cholesterol previously observed. Then, in a clinical crossover analysis, minor components of buttermilk - most likely phospholipids - demonstrated a capacity to positively influence the lipid profiles of moderately hypercholesterolemic subjects. Moreover, during this same study, the consumption of buttermilk compared with a placebo proved capable of lowering blood pressure in some patients, possibly resulting from its peptide components. That is to say that, in an in vitro model study, peptides derived from the hydrolysis of fresh buttermilk (UF) demonstrated antioxidant potential superior to those obtained from whey (UF) and skim milk. Within the framework of all studies on this project, various biological activities proved almost uninfluenced by the action of heat treatment when products were hydrolyzed following their consumption. The results of this study allow for a better understanding of the beneficial properties of buttermilk and pave the way for new uses of it as an active ingredient. Indeed, this innovative project has allowed us to demonstrate the potential of buttermilk as a functional food rather than as a source of ingredients needing to undergo a purification or concentration process. In this way, it seems that all components in buttermilk play a role in the observed benefits on risk factors of CVD.

Tableau d’honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2013-2014. / Le démarrage de l’irrigation basé sur un seuil de tension de l’eau dans le sol (SWTI) permet à la canneberge de se maintenir dans une zone de confort hydrique idéale à sa croissance. Ce seuil pourrait atteindre 6.5 voire 8.0 kPa selon différents auteurs. Afin de valider ces recommandations, une étude au champ était nécessaire. L’objectif principal de ce projet était de déterminer la valeur de SWT¬I permettant de maximiser la productivité de l’eau (WP) sans affecter le rendement. En 2011-2012, un dispositif expérimental aléatoire en blocs complets a été mis en place dans trois sites au Québec et dans un site au Wisconsin. Le sol des quatre sites était un sable fin. Ce dispositif a permis de tester des valeurs de SWTI variant de 5.5 à 10.0 kPa. Des traitements humides et des traitements secs ont été comparés à des traitements témoins. Les précipitations ont maintenu la tension de l’eau dans le sol inférieure à 8,5 kPa dans le site où ce traitement était prévu, l’empêchant ainsi d’être testé. La WP a été significativement supérieure de 15 à 79 % dans les traitements secs et significativement inférieure de 21 à 50 % dans les traitements humides. Le traitement sec ayant une valeur SWTI de 10.0 kPa a connu une baisse de rendement significative de 11 %. Aucun autre traitement n’a présenté de différence significative au niveau du rendement. Le sol peut fournir l’eau nécessaire aux besoins de la canneberge jusqu’à une tension de 8.0 kPa. Lorsque ce seuil est dépassé, le flux capillaire ne semble pas suffisant pour combler les besoins de la plante, ce qui entraîne une baisse de rendement. Basée sur les présents résultats, la valeur SWTI recommandée pour démarrer l’irrigation dans les sables fins est de 8.0 kPa afin de maximiser la productivité de l’eau sans affecter le rendement. En utilisant ce seuil, les producteurs de canneberge pourraient augmenter leur productivité en économisant de l’énergie et en réduisant les coûts de main d’œuvre associés à l’irrigation. / The onset of irrigation based on a soil water tension threshold (SWTI) allows cranberry plants to grow in a comfort zone. According to different authors, this threshold could be 6.5 kPa, or 8.0 kPa. A field study was required to confirm these recommendations. This study was conducted to determine the optimum SWTI value that would optimize water productivity (WP) without decreasing yield. A randomize complete block design has been set up during the 2011 and 2012 growing seasons in three sites in Québec and one site in Wisconsin. In all cases the soil was fine sand. Values of SWTI ranged from 5.5 to 10.0 kPa and dry and wet treatments were compared to control treatments. The treatment with a SWTI value of 8.5 kPa has never been irrigated because the rain kept soil water tension under this threshold. The WP was significantly greater from 15 to 79 % in dry treatments and significantly lower from 21 to 50 % in wet treatments. The dry treatment with a SWTI value of 10.0 kPa had a significant yield depletion of 11 %. It was the only treatment with a significant yield difference. Fine sands seem to have sufficient capillary flux to the cranberry uptake for a soil water tension up to 8.0 kPa. After this threshold, capillary flux seems to be too low to feed cranberry plants and results in yield depletion. Based on the current results, a SWTI value of 8.0 is recommended to maximise water productivity without affecting yield. With this threshold, cranberry growers could improve their productivity with energy and labor savings.

Tableau d’honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2013-2014. / La protection de la végétation le long des cours d’eau en milieu agricole est nécessaire en vue d’améliorer la qualité de l’eau et assurer une certaine diversité végétale. Les processus de régénération spontanée qui forment les communautés riveraines ainsi que les facteurs influençant le succès de la recolonisation ont été à ce jour peu étudiés. Des relevés de végétation et de données environnementales ont été effectués dans 124 bandes riveraines à différents stades de succession. La richesse et la diversité végétale des bandes riveraines n’ont pas augmenté en fonction de l’âge sauf pour les arbres et arbustes qui étaient plus diversifiés dans le talus des bandes plus vieilles. La succession végétale s’explique faiblement par les facteurs abiotiques, mais probablement davantage par les facteurs biotiques, notamment par l’arrivée d’une espèce arborée ou arbustive. Les résultats mettent en évidence la nécessité d’intervenir le long des rivières par des projets d’aménagement. / Protection of vegetation along streams in agricultural areas is necessary to improve water quality and support plant diversity regionally. Little is known about the spontaneous regeneration processes that shape the vegetation communities and the variables influencing the success of the re-colonisation processes, thus on the factors that could be manipulated to facilitate riparian buffer restoration. Vegetation surveys and environmental data were performed on 124 riparian buffers at different stages of plant succession. The richness and diversity of riparian vegetation did not increase as a function of age except for trees and shrubs that were more diverse in the slope of the oldest buffers. Our results suggest that biotic factors were the main driver of plant succession, rather than abiotic factors, precisely following the arrival of certain species of shrubs or trees and their subsequent influence. This research highlights the need for action along our waterways by restoration projects.

Ce projet visait à mesurer l’effet de l’enrichissement en polysaccharides d’une matrice laitière sur son comportement rhéologique en digestion in vitro. Le comportement rhéologique de solutions de protéines laitières (3,9%), de gomme xanthane (0,7%), de gomme de caroube (0,7%) et de leurs mélanges, acidifiés par HCl sous agitation, a été suivi durant une digestion in vitro. Le comportement de solutions de poudre de lait écrémé (3,5 et 4% de protéines) enrichies des mêmes polysaccharides (0,7%) et fermentées a aussi été suivi en digestion in vitro. Le mode d’acidification affectait le comportement rhéologique des solutions contenant des protéines. La viscosité des solutions a diminué en cours de digestion, à l’exception des solutions contenant protéines et gomme xanthane dont la viscosité augmentait de l’étape gastrique à l’étape intestinale. L’ajout de polysaccharides à une matrice laitière permettrait donc de moduler sa viscosité lors de la digestion et pourrait ainsi procurer des bénéfices physiologiques. / This project aims to measure the effect of enrichment in polysaccharides of a dairy matrix on its rheological behaviour when subjected to in vitro digestion. The rheological behaviour of solutions containing milk protein (3,9%), xanthan gum (0,7%), carob gum (0,7%) and their binary or ternary mixtures, acidified by HCl with stirring, was followed during in vitro digestion. The rheological behavior of solutions of skimmed milk powder (3,5% and 4% of protein) enriched or not with same polysaccharides (0,7%) and fermented has also been followed during in vitro digestion. The mode of acidification affected the rheological behavior of solutions containing proteins. The viscosity of the acidified and fermented solutions decreased throughout digestion, except for the protein solutions containing xanthan gum for which viscosity increased at the transition from gastric to intestinal stage. Integration of polysaccharides to a dairy matrix would, therefore, modulate its viscosity during digestion and could provide physiological benefits.

Le développement de nouveaux moyens pour traiter les denrées et produits agroalimentaires par l'utilisation des techniques électrochimiques a déjà joué un rôle important dans nombres de procédés. Parmi ces techniques électrochimiques, l’électro-activation, constitue à ce jour une voie nouvelle pour le traitement et l’amélioration de la qualité de produits et de solutions aqueuses en industrie agroalimentaire. L’électro-activation est dite «reagentless technology», c’est-à-dire une technologie qui exclut l’utilisation d’agents chimiques, pour auto-générer les conditions particulières pour le traitement chimique d’une solution alimentaire. Ainsi l'objectif principal de cette étude était de développer une nouvelle approche technologique utilisant l’électro-activation comme méthode électrochimique pour la stabilisation physico-chimique de boissons issues de l’érable. Le but du travail était d'évaluer l’évolution des paramètres électrochimiques que sont le pH, le potentiel d’oxydo-réduction, la transmittance et le degré Brix ainsi que la consommation d'énergie, au cours de l'électro-activation du produit. Afin d'atteindre cet objectif des expériences ont été réalisées en utilisant trois configurations distinctes du réacteur d'électro-activation qui se différencient par la position relative de chacune de la membrane échangeuse de d’anions (MEA)et de la membrane échangeuse de cations (MEC) par rapport aux électrodes et de la nature de l’électrolyte contenu dans la cellule centrale du réacteur : la configuration #1 (Anode / Developing new methods to treat food and food products by the use of electrochemical techniques has played an important role in number of industrial processes. Among these electrochemical techniques, electro-activation is currently a new technology to treat and improve the quality of products and aqueous solutions in the food industry. Electro-activation is called "reagentless technology", which means a technology without the use of chemicals to auto-generate the conditions for chemical treatment of a food solution. Thus the main objective of this study was to develop a new technological approach using electro-activation as an electrochemical method for physico-chemical stabilization drinks from maple. The purpose of the study was to assess electrochemical parameters such as pH, redox potential (O.R.P), the transmittance and the Brix degree and energy consumption during electro-activation of the product. To achieve this objective, experiments were conducted using three different configurations of the electro-activation reactor which differ each over by the position of the anions exchange membrane (AEM) and the cations exchange membrane (CEM) relative to the electrodes and the nature of the electrolyte (NaCl or Na2CO3) contained in the central cell of the reactor : configuration # 1 (Anode

Dans un contexte de croissance de la productivité agricole, de réduction du coût des intrants, de valorisation des ressources et de cohabitation harmonieuse en milieu agri-urbain par une réduction des odeurs et des sources de pollution agroenvironnementales, il est primordial de développer des technologies agroenvironnementales de valorisation énergétique et de réduction de l'impact environnemental de l'industrie agricole. Les recherches sur les piles bio-électrochimiques connaissent un développement important ces dernières années. Les piles bio-électrochimiques produisent directement de l'électricité tout en traitant un effluent pour en réduire les nuisances environnementales contribuant ainsi à amener des solutions intéressantes à ces enjeux. Il reste cependant à accroître leurs performances afin de rendre cette technologie utilisable à grande échelle. Dans cette étude, nous avons pu identifier les populations microbiennes intervenant dans le processus électrique et ainsi pu définir des paramètres de fonctionnement permettant d'accroître notablement les performances électriques lorsque le lisier de porc est le substrat utilisé dans la pile. Ce succès, rencontré dans l'application du traitement et de la valorisation énergétique du lisier de porc, permet d'être grandement optimiste en vue d'une mise à l'échelle industrielle non seulement pour cette application, mais également pour d'autres effluents organiques.