Le but de cette étude était d'évaluer le potentiel antimicrobien de bactériocines pour le contrôle du pathogène porcin Streptococcus suis sérotype 2. Pour répondre au premier objectif de ce projet, la susceptibilité de S. suis à la nisine, une bactériocine produite par Lactococcus lactis, seule ainsi qu'en combinaison avec différents antibiotiques, a été démontré. Pour réaliser le second objectif, la purification et la caractérisation d'une bactériocine produite par une souche non-virulente de S. suis sérotype 2 ont été effectuées. La bactériocine a d'abord été purifiée par HPLC pour ensuite être caractérisée au niveau biochimique, ainsi que génique. Des études plus approfondies permettront d'évaluer la capacité de la nisine, de la suicine 90-1330 ou de leur souche productrice respective à prévenir des infections expérimentales à S. suis chez le porc en vue d'une potentielle application thérapeutique et préventive.

Les rendements en production de canneberge ont augmenté de près de 20% durant la dernière décennie au Québec. Les nouvelles méthodes d’irrigation ont fortement contribué à cette croissance favorisant le développement des plants de canneberge dans un sol faiblement aéré. Cette étude visait à déterminer un seuil de potentiel matriciel (φm) pour lequel l’aération du sol devient insuffisante et affecte l’activité de la plante et les rendements. Un second objectif visait à déterminer un intervalle de valeurs de porosité d’air (θa) optimales pour les plants. Pour ce faire, six traitements ont été appliqués aléatoirement et répétés quatre fois sur 24 unités expérimentales. Les résultats indiquent qu’un φm supérieur au seuil de -2,2 à -3 kPa diminue significativement l’activité de la plante, conséquence d’une aération insuffisante du sol et ce, après une semaine seulement. Étonnement, ceci met en lumière la grande sensibilité de la canneberge face à un apport d’eau excessif.

Il est important de quantifier la réponse des stocks de carbone (C) du sol à l’application d’effluents d’élevage pour des enjeux agronomiques et environnementaux. Les objectifs de cette thèse étaient de : 1/ Mesurer la réponse des stocks de C du sol à l’application d’effluents d’élevage à partir d’études individuelles du monde entier et d’évaluer l’impact de différents facteurs (climat, propriétés du sol, utilisation des terres, caractéristiques de l’effluent) sur cette réponse; 2/ Évaluer l’influence du type de travail du sol et du système de culture sur la réponse des stocks de C après l’application de lisier; 3/ Déterminer l’impact à long terme de l’application de lisier sur le stock de C du sol et sur des formes de C de différents degrés de protection. Les résultats de la méta-analyse (chapitre 1) montrent qu’en moyenne à l’échelle globale, l’application d’effluents d’élevage mène à des stocks de C du sol plus élevés comparativement à la fertilisation minérale ou à un témoin non amendé. L’amplitude de la réponse du stock du C du sol à l’application d’effluents dépend principalement de la quantité de C apportée par l’effluent. Le climat a également influencé la réponse du stock de C mais son effet pourrait être confondu avec celui de la quantité totale de C apportée par l’effluent. À une échelle plus locale, 15 et 21 années d’application de lisier de bovins ont mené à des stocks de C plus élevés comparativement à un témoin non amendé (chapitre 3) ou à la fertilisation minérale (chapitres 2 et 3). Pour les deux sites, l’effet du lisier était limité à la surface du sol (20 et 30 premiers centimètres). Sur le site de Normandin (QC), la réponse du C du sol à l’application de lisier était différente selon la séquence de cultures avec une réponse plus forte pour la rotation à base de plantes pérennes que pour la monoculture de céréales. Sur le site d’Agassiz (CB), l’amplitude de la réponse du C du sol à l’application du lisier dépendait de la quantité de C apportée et cette réponse était atténuée lorsque cette application était combinée avec celle de la fertilisation minérale. De plus, l’application de lisier sur ce site a favorisé l’incorporation de C dans des fractions de matière organique relativement protégées. / For both agronomic and environmental purposes, it is important to quantify the response of soil organic carbon (SOC) stocks to animal manure application. The objectives of this PhD thesis were : 1/ To quantify the response of SOC stocks to manure application from a large worldwide pool of individual studies, and to assess the impact of explanatory factors such as climate, soil properties, land use and manure characteristics; 2/ To determine the influence of tillage and cropping systems on the response of SOC stocks to the application of liquid dairy manure (LDM); 3/ To determine the impact of LDM on SOC stocks in the whole soil and specific physical fractions corresponding to different levels of protection. The meta-analysis (chapter 1) suggests that overall, at the global scale, animal manure application results in significantly larger SOC stocks compared to mineral fertilization or unamended control. The magnitude of SOC stock response to manure application depends mainly on the cumulative manure-C input. Climate also influenced the SOC stock response but its effect could not be decoupled from that of manure-C input. At a local scale, 15 and 21 years of LDM application resulted in significantly higher SOC stocks compared to an unamended control (chapter 3) or mineral fertilization (chapters 2 and 3). For both sites, the LDM effect was limited to the topsoil (down to 20- or 30-cm). In Normandin (QC), the magnitude of the SOC stock response to LDM was dependent on crop sequence, with a much greater effect of LDM application in SOC stocks in the perennial-based rotation than in the cereal monoculture (chapter 2). In Agassiz (BC), the magnitude of the SOC stock response was dependent on manure C input and this response seemed to be smaller with the combined application of LDM and mineral fertilization (chapter 3). In addition, LDM application favoured the incorporation of C in relatively protected fractions of organic matter.

L'obésité et les maladies métaboliques telles que le diabète de type 2 sont associées à une inflammation chronique de faible intensité. Plusieurs études ont démontré qu’un régime riche en gras induit une modification de la composition du microbiote intestinal ainsi qu'une augmentation de la concentration en lipopolysacharides (LPS) dans la circulation sanguine. Ces LPS sont considérés comme étant le facteur déclencheur d'une inflammation chronique induisant un ensemble de désordres métaboliques. Selon des études récentes, les probiotiques contribueraient à la prévention de ces maladies métaboliques en réduisant l'inflammation provoquée par les LPS. Toutefois, ce processus inflammatoire est complexe et seules quelques pistes sont évoquées à ce jour. Ce mémoire a pour but 1) d'identifier et de caractériser de nouvelles souches probiotiques appartenant aux genres Lactobacillus, Propionibacterium et Bifidobacterium isolées à partir du fromage, du lait cru et de fèces de bébé et d'adultes et 2) d'étudier in vitro l'activité anti-inflammatoire des bactéries tuées par la chaleur et du surnageant de culture de chacune de ces souches en utilisant le modèle de macrophage murin J774.1. L'effet anti-inflammatoire de ces extraits bactériens a été évalué en mesurant la production d'oxide nitrique (NO) et des cytokines pro-inflammatoires (TNF-α et IL-6) et anti-inflammatoire (IL-10) en absence et en présence de LPS d'Escherichia coli serotype O55:B5. Parmi les cinquante-deux souches testées, trois souches de Lactobacillus, deux souches de Bifidobacterium et une souche de Propionibacterium ont démontré des effets anti-inflammatoires en réduisant la production de NO et d'IL-6 et en stimulant la production d'IL-10 en condition basale et en présence de LPS. Ces souches feront prochainement l’objet d’une étude in vivo chez des souris obèses insulino-résistantes pour confirmer leurs profils anti-inflammatoires. / Obesity and related metabolic diseases such as type 2 diabetes are associated with chronic low-grade inflammation. Several studies have shown that a high-fat diet induces a change in the composition of the intestinal microbiota and an increase in lipopolysaccharides (LPS) serum levels. LPS are considered as the trigger for chronic inflammation inducing a set of metabolic disorders. According to recent studies, probiotics contribute to the prevention of metabolic diseases by reducing inflammation caused by LPS. However, the inflammatory process is complex and only a few tracks are discussed. This study aims to 1) identify and characterize new probiotic strains of Lactobacillus, Propionibacterium and Bifidobacterium isolated from cheese, raw milk and feces of infants and adults and 2) to study in vitro the anti-inflammatory activity of heat-killed bacteria and the conditioned media of each of these strains using the murine macrophage cell line J774.1. The anti-inflammatory effect of these bacterial extracts was evaluated by measuring the production of nitric oxide (NO), the pro-inflammatory cytokines (TNF-α and IL-6) and the anti-inflammatory cytokine (IL-10) in the absence and presence of LPS from Escherichia coli serotype O55:B5. Among the fifty two strains tested, three Lactobacillus, two Bifidobacterium and one Propionibacterium showed anti-inflammatory effects by reducing the production of NO and IL-6 and stimulating the production of IL-10 in basal condition and in presence of LPS. These strains will be used in an in vivo study in obese insulin resistant mice to confirm their anti-inflammatory profiles.

Le lactosucrose est un trisaccharide synthétisé par la bioconversion du lactose et du saccharose en utilisant la β-galactosidase à partir d’Aspergillus oryzae. La production industrielle du lactosucrose est onéreuse à cause du coût élevé des enzymes, d’où le recours à immobiliser ces enzymes. Dans cette optique, sept différents matériaux siliceux mesostructurés ont été utilisés pour immobiliser la β-galactosidase, en utilisant le glutaraldhéyde. La majorité des matériaux présente une bonne activité. Cependant, l’enzyme immobilisée sur la silice en forme de mousse montre un rendement maximal, dépassant celui de l’enzyme libre. En plus, un rendement équivalent à 75% de celui obtenu à la première utilisation du matériau est maintenu pour la plupart des biocatalyseurs, après un 5ème recyclage. Une concentration équimolaire de 60% entre les substrats, un pH de 5 et une température de 40°C se sont révélés optimaux pour la production du lactosucrose qui a atteint une concentration de 76,27 g/L. / Les oligosaccharides sont des glucides qui modulent la flore colique et améliorent l’équilibre de la santé humaine. Ils sont largement utilisés comme prébiotiques. Le lactosucrose est un oligosaccharide qui attire de plus en plus le milieu scientifique et industriel. Il est un trisaccharide (Glucose-Fructose-Galactose), non digestible avec un pouvoir sucrant faible. Ce trisaccharide peut être synthétisé par voie enzymatique, via la bioconversion du lactose et du saccharose, et ceci en utilisant la levansucrose, la fructofuranosidase ou la β-galactosidase. Durant ce travail, la β-galactosidase extraite à partir d’Aspergillus oryzae a été utilisée pour synthétiser le lactosucrose. Dans un premier temps, et afin d’optimiser le rendement en lactosucrose, nous avons étudié différents paramètres avec l’enzyme libre. Une concentration équimolaire de 60% entre le lactose et le saccharose, un pH de 5 et une température de 40°C se sont révélés optimaux pour la production du lactosucrose. L’optimum est obtenu avec un rendement de 25% (76,27 g/L) en lactosucrose. Un sous-produit a été isolé, il s’agit d’un autre oligosaccharide (tetrahexose) avec une concentration de 14,52 g/L. La production actuelle du lactosucrose et d’autres oligosaccharides à l’échelle industrielle est onéreuse due au coût élevé des enzymes, d’où le recours à immobiliser celles-ci pour pouvoir les recycler et les réutiliser et par conséquent, minimiser les coûts de production. Dans cette deuxième partie, nous avons utilisé sept différents matériaux siliceux pour immobiliser l’enzyme (β-galactosidase d’Aspergillus oryzae) en utilisant le glutaraldéhyde (GA) comme agent de ‘cross-linking’, et effectuer la réaction de transglycosylation par la suite dans une approche hétérogène et comparer le rendement de la réaction avec celui de l’enzyme libre (approche homogène). Les matériaux synthétisés ont différentes tailles de pores qui varient de 5 à 24 nm et aussi différentes formes poreuses (hexagonale, cubique, sphérique, forme d’oignon, etc.). Cette différence de taille et de forme a affecté énormément la rétention enzymatique par ces matériaux ainsi que le rendement de la réaction en phase hétérogène. La majorité des matériaux synthétisés présentent une bonne activité. Cependant, l’enzyme immobilisée sur la silice en forme de mousse (MCF) montre un rendement maximal, qui dépasse celui obtenu par l’enzyme libre, ce qui confirme que l’immobilisation d’enzyme sur des supports siliceux mesostructurés peut conférer à l’enzyme des conditions réactionnelles améliorées afin d’augmenter sa stabilité et par conséquent sa performance. Le recyclage de ces biocatalyseurs a été effectué 5 fois successives. Le rendement obtenu à la 5ème régénération est équivalant à plus que 80% du rendement initial pour la majorité des matériaux testés.

Les bactéries productrices d’exopolysaccharides (EPS) sont utilisées dans la fabrication du yogourt pour améliorer la viscosité, la texture et la rétention d’eau. Ces améliorations sont plutôt reliées aux propriétés intrinsèques des EPS et à leurs interactions avec les protéines qu'à leurs quantités. Dans plusieurs pays, les polysaccharides commerciaux (PS) sont autorisés comme agents stabilisants dans le yogourt. Les interactions EPS-PS peuvent aussi influencer positivement ou négativement les propriétés finales des yogourts. Malgré plusieurs études réalisées, la relation structure-fonction des EPS particulièrement dans les systèmes avec stabilisants a été peu étudiée et n’est pas entièrement comprise. Même les études portant sur le rôle de certaines propriétés intrinsèques des EPS ont été effectuées dans un système ne contenant que l'EPS. Les effets des EPS dans un système contenant des PS commerciaux sont encore non étudiés et donc inconnus. Ainsi, cette étude a été menée dans le but de mieux comprendre les effets de certaines propriétés intrinsèques des EPS produits in situ seuls ou en présence des PS commerciaux sur les propriétés rhéologiques, physiques et microstructurales du yogourt. Les résultats de cette étude ont montré que la charge négative de l'EPS ou PS contribue à l'amélioration de la fermeté et de la viscosité du yogourt mais augmente la synérèse. La rigidité, la linéarité et le poids moléculaire d'un EPS ou PS ont augmenté nettement la viscosité. Concernant la synérèse, les EPS ou PS neutres et rigides ont permis une très bonne amélioration de la capacité de rétention d'eau du yogourt par rapport au contrôle. Les résultats des PS utilisés avec la souche produisant un EPS anionique, rigide et linéaire n'ont pas montré d'effets majeurs sur la fermeté et la viscosité tandis qu’une diminution de la synérèse a été observée avec la pectine seulement. Une amélioration de la fermeté et de la viscosité a été observée lorsque les PS ont été utilisés avec les souches produisant des EPS neutres. L'amélioration de la viscosité était notamment plus importante avec les PS rigides. Les résultats de cette thèse ont rapporté, pour la première fois, des effets intéressants de certaines propriétés intrinsèques des EPS et/ou PS aussi bien dans la formation du gel laitier que sur les propriétés finales du yogourt. Ces résultats offrent aussi aux industriels et chercheurs laitiers des prémisses permettant de choisir les souches EPS+ et/ou PS afin de corriger ou améliorer une ou plusieurs propriétés spécifiques du yogourt. / Lactic acid bacteria (LAB) producing exopolysaccharides (EPS) are widely used in yogurt to improve viscosity, texture and water retention capacity. These improvements were shown to be related to the intrinsic properties of EPS and their interactions with proteins rather than to their concentration. Additionally, in many countries, commercial PS are used as stabilizers in yogurt. The co-presence of in situ-produced EPS and PS could also positively or negatively influence the properties of yogurt. Up to now, the structure-function relationship of EPS has not been widely studied and is still poorly understood. This context is more challenging since all studies on the role of some intrinsic properties of EPS have been carried out in systems containing only EPS. The effects of EPS in a system containing commercial PS are still unknown. In this context this study was performed to understand the effects of some intrinsic properties of EPS produced in situ by lactic acid bacteria used alone or in the presence of commercial PS on the rheological (gel formation, firmness and viscosity), physical (syneresis) and microstructural properties of yogurt. The results obtained in this study showed that the negative charge of the PS or EPS contributed to both yogurt firmness and viscosity improvements but increased syneresis. The backbone stiffness and linearity as well as the molecular weight of PS or EPS increased yogurt viscosity. Moreover, the neutral and stiff EPS or PS were able to improve yogurt water retention capacity as compared to control. The use of PS with an anionic, rigid and linear EPS producing strain, did not show major effects on both yogurt firmness and viscosity. However, only pectin was able to improve water retention capacity. The addition of PS to yogurt fermented by neutral EPS-producing strains improved viscosity and firmness. The highest viscosity values were obtained with stiff PS. Results of this thesis reported for the first time interesting effects of some EPS and/or PS intrinsic properties in both gel formation and final yogurt properties. Such results would also help dairy manufacturers and researchers to choose the suitable EPS+ strain/PS combination to correct or improve specific properties of yogurt.

Tableau d’honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2013-2014. / Le suivi de la croissance et de l’activité de la microflore fongique de surface des fromages de type Camembert demeure un défi actuel. Cet écosystème est principalement composé de Geotrichum candidum et de Penicillium camemberti. Ces mycètes sont responsables de l’apparence et du développement des caractéristiques sensorielles pendant la période d’affinage des fromages à croûte fleurie. Ils ont donc un intérêt technologique pour l’industrie fromagère. Malgré leur importance, peu de travaux ont porté sur l’étude approfondie de l’écosystème de surface des fromages à croûte fleurie en cours d’affinage. Étant donné la nature filamenteuse, envahissante et multicellulaire des mycètes, les méthodes traditionnelles de dénombrement sur milieu gélosé sont imprécises. Pour y remédier, une méthode de quantification par PCR en temps réel (qPCR) a permis de suivre une population mixte contenant les mycètes les plus communs (Penicillium camemberti, Geotrichum candidum, Debaryomyces hansenii et Kluyveromyces lactis) sur des Camembert‐modèles, en fonction du temps d’affinage. En général, P. camemberti et G. candidum dominent l'écosystème et K. lactis demeure peu abondant. Lorsque D. hansenii est présent, il inhibe la croissance de K. lactis en plus de réduire celle des autres mycètes. Les informations aujourd’hui disponibles concernant ces mycètes sont principalement d’ordre biochimique et les gènes portés par G. candidum et par P. camemberti, de même que leurs profils d’expression pendant l’affinage sont peu décrits. La première étude métatranscriptomique de l’écosystème fongique du fromage Camembert a donc été réalisée et une base de données appelée CamemBank01 contenant près de 8000 gènes a pu être générée. L’annotation fonctionnelle des séquences obtenues a révélé que les fonctions prédominantes retrouvées dans CamemBank01 étaient associées au développement des propriétés sensorielles et que ces fonctions étaient principalement exprimées dans les deux premières semaines de l’affinage. Les résultats présentés dans cette thèse suggèrent que plusieurs gènes exprimés pendant l’affinage du Camembert pourraient servir de biomarqueurs. Les travaux futurs amèneront une meilleure compréhension de l’activité de ces champignons et permettront une utilisation optimale des ferments d’affinage. / Camembert cheese is characterised by a fungal microbiota which forms a complex surface ecosystem that has been little studied until now. Monitoring growth and activity during the ripening period remains a challenge. This ecosystem is mainly composed of Geotrichum candidum and Penicillium camemberti, but other yeasts such as Kluyveromyces lactis and Debaryomyces hansenii may be present. All these Fungi are responsible for the appearance and the development of typical sensory characteristics of mold ripened cheeses that develop during the ripening period and are therefore of technological interest for the cheese industry. Despite their importance, little work has focused on the in-depth study of this ecosystem. Given the filamentous and invasive nature of multicellular Fungi, traditional microbiological methods on agar medium are imprecise. A real time PCR (qPCR) has therefore been developed for the monitoring of mixed cultures containing the most common fungi (P. camemberti, G. candidum, D. hansenii and K. lactis) for the ripening of Soft Cheese Model Curds (SCMC). The results show that P. camemberti and G. candidum quickly dominate the ecosystem while K. lactis remains less abundant. When D. hansenii is added to the ripening culture, the growth of all other Fungi is reduced, except for K. lactis which is completely inhibited. General knowledge concerning these Fungi consist mostly on biochemical data, and genetic information carried by P. camemberti and G. candidum are poorly described. Moreover, their expression profiles during ripening are still unknown. CamemBank01 and its almost 8000 genes is then the first transcriptomic study concerning these fungi. Functional annotation of the sequences obtained revealed that the predominant functions found in CamemBank01 were associated with the development of the sensory properties and that these functions were expressed mainly within the first two weeks of ripening. The results presented in this work suggest that numerous genes expressed during Camembert ripening could be potential biomarkers. Future work should focus on better understanding the activity of these fungi and allow optimal use of ripening cultures.

L’obésité est associée avec plusieurs désordres métaboliques d’envergure dont le diabète, les maladies cardiovasculaires et la stéatose hépatique. De nouvelles études visant le développement des traitements efficaces contre l’obésité et ses complications ont été entreprises afin d’élucider les mécanismes pathophysiologiques par lesquels l’obésité induit ou amplifie ses conséquences négatives. Le tissu adipeux sécrète plusieurs hormones ou adipokines qui sont impliquées dans la régulation du poids corporel ainsi que l’homéostasie métabolique. La protéine stimulant l’acylation (ASP) est une adipokine stimulant la synthèse des triglycérides et leur stockage au niveau du tissu adipeux (et ceci, en agissant à travers son récepteur : le C5L2). Cette thèse se penche sur diverses populations humaines et évalue les changements au niveau de différentes adipokines, plus particulièrement l’ASP, en lien avec les facteurs déterminants de l’obésité. Cet objectif global s’est concrétisé à travers quatre études : I) L’évaluation des niveaux d’adipokines chez des patients consommant des breuvages édulcorés au glucose ou au fructose afin de déterminer les effets de la composition de la diète sur la fonction du tissu adipeux, II) Une étude transversale évaluant le lien entre l’ASP et les facteurs de risque cardiométabolique dans une population à risque, III) une étude chez des femmes souffrant d’obésité sévère qui ont subi une chirurgie bariatrique, afin de déterminer les associations entre l’expression hépatique des récepteurs liés au facteur du complément C3 avec les niveaux d’hormones sexuelles et d’adipokines post-chirurgie, et IV) l’évaluation des niveaux sanguins d’adipokines ainsi que de l’expression du C3 et des récepteurs qui y sont reliés dans les tissus adipeux viscéral vs sous-cutané en lien avec le syndrome métabolique, les hormones sexuelles et le profil métabolique. Nous avons démontré que l’ASP et son récepteur offraient différentes réponses en fonction du sexe, de la présence d’un désordre métabolique, des niveaux d’hormones sexuelles, de l’organe impliqué ainsi que de la composition de la diète : tous des facteurs déterminants pour l’obésité. En conclusion, ces résultats suggèrent que l’ASP agit comme médiateur entre les facteurs exogènes et les évènements biologiques menant à l’obésité et ses conséquences métaboliques. / Obesity is associated with many major metabolic disorders, especially diabetes, cardiovascular disorders and fatty liver disease. Aimed at developing effective therapies for obesity and its complications, new research has intensified to elucidate the pathophysiological mechanisms by which obesity induces or amplifies its major adverse consequences. Adipose tissue, as an endocrine organ, secretes several hormones termed “adipokines” that are involved in energy homeostasis and weight regulation. Dysfunction of adipokine pathways has been recognized as a key etiological factor of obesity-induced disorders. Acylation stimulating protein (ASP) is an adipokine that stimulates triglyceride synthesis and storage in adipose tissue by enhancing glucose and fatty acid uptake. ASP acts via its receptor C5L2. This thesis investigates several human populations under varying external and internal conditions and evaluates changes in adipokines, in particular ASP and its related proteins, in association with obesity determinants. This overall aim is achieved through four studies including the following: I) evaluation of adipokines in healthy overweight/obese adults consuming glucose- or fructose-sweetened beverages to determine the effects of diet composition on adipose tissue function II) a cross-sectional population-based study to determine fasting serum ASP and its relationships with cardiometabolic risk factors in a relatively high risk adult population III) a study on severely-obese pre/post-menopausal women, who underwent bariatric surgery, to determine associations of hepatic gene expression of complement C3 related receptors, sex hormones, adipokines and metabolic profiles as well as evaluating obesity improvement after surgery IV) a study on women with a wide age and BMI range to determine plasma adipokine levels and adipose tissue depot gene expression of C3 and related receptors in association with metabolic syndrome criteria, ovarian hormones and metabolic profile. I found different responses of ASP and its receptor according to gender, metabolic disorder, sex hormone levels, organ involvement and diet composition: all factors critical as obesity determinants. The results presented here demonstrate that ASP may mediate the link between obesity-related exogenous factors and biologic events that lead to obesity consequences. In conclusion, these findings validate that obesity is a low-grade inflammatory status with multi-organ involvement, evidencing sex differences and dynamic interactions between immune and metabolic response determinants.

L’interaction électrostatique associative entre la β-lactoglobuline (βlg) native et la gomme xanthane (XG) résultant en la formation des gels couplés a été étudiée par diverses techniques. Les principaux objectifs de cette étude étaient premièrement de mieux comprendre le rôle de la protéine (βlg) et du polysaccharide (XG) dans la structuration du gel et les interactions impliquées dans la stabilisation du gel, et ensuite d’étudier les propriétés du gel en relation avec ses caractéristiques structurales. La gélification des mélanges βlg-XG a été suivie par la rhéologie dynamique. La caractérisation de la structure des gels a été réalisée au moyen de la microscopie confocale à balayage laser. L’effet de plusieurs facteurs environnementaux, incluant le ratio βlg-XG, la concentration des biopolymères, la force ionique, la vitesse d'acidification et la présence d’autres polysaccharides neutres (inuline et β-glucane) a été étudié. Il a été constaté que le réseau initial de XG a fourni le patron de base pour l'organisation de gel; les protéines ont agrégé sur les chaînes de XG et pourrait être considérées comme un agent de réticulation. La structure du gel et ses propriétés peuvent être modifiées et contrôlées en ajustant le ratio βlg-XG, la concentration des biopolymères, la force ionique. L'effet de la vitesse d'acidification a été étudié en utilisant des quantités variables de glucono-delta-lactone (GDL). Cette approche a permis de réduire le temps de gélification sans modifier la structure du gel. De plus, la spectroscopie infrarouge (FTIR) a permis d’étudier la conformation de protéines au cours de la gélification avec la XG. Il a été trouvé que la conformation secondaire de βlg n’a pas changé lors de l'interaction électrostatique avec la XG. La participation des liaisons hydrogène (entre βlg-XG, βlg-βlg) et des interactions hydrophobes (entre βlg-βlg) dans la stabilisation du gel lors d'un traitement thermique de gel à 80°C pendant 30 minutes a été déterminée. Le traitement thermique a non seulement amélioré la stabilisation mais aussi réduit la synérèse du gel. Les résultats de ce projet devraient permettre à l’industrie alimentaire et non-alimentaire (biomédicale, cosmétique, pharmaceutique) de développer des produits semi-solides fonctionnels ou des matériaux intéressants pour incorporer des molécules actives. / The associative electrostatic interaction between native β-lactoglobulin (βlg) and xanthan gum (XG) resulting in the formation of electrostatic gels was studied by several techniques. The main objectives of this study were firstly to better understand the role of βlg and XG in gel structuration and the interactions involved in gel stabilization and secondly to relate gel behaviors to their microstructures. The gelation processes of βlg-XG mixtures were monitored by viscoelastic measurements and the microstructure of the gels was observed by confocal laser scanning microscope. The effect of several environmental factors including the βlg-XG ratio, biopolymer concentration, ionic strength, acidification rate, and presence of neutral polysaccharides (inulin and β-glucan) were investigated. It was revealed that the initial network of XG provided a frame for gel organization; the βlg aggregated along the XG chains and played a role of cross-linking agent. Gel structure and behavior can then be modified and tailored through the adjustment of βlg-XG ratio, biopolymer concentration, and ionic strength. The effect of acidification rate was studied using different quantities of glucono-delta-lactone (GDL). This approach allowed reducing the gelation time without modification in gel structure. In addition, Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) was used to study the conformation of proteins during gelation with the XG. It was found that the secondary conformation of βlg did not change during the electrostatic interaction with the XG. The involvement of hydrogen bonds (between βlg-XG, βlg-βlg) and hydrophobic interactions (between βlg-βlg) in gel stabilization upon thermal treatment of gel at 80°C for 30 minutes were determined. The heat treatment has not only improved the stability but also reduced gel syneresis. The results of this project should enable the food, biomedical, cosmetic, pharmaceutical industries to develop new functional semi-solid products or new interesting materials to incorporate active molecules.

Les bactériocines sont des composés de nature protéique dotés d'une activité antimicrobienne dirigée contre des bactéries phylogénétiquement proches de la souche productrice. Récemment, la production de bactériocines a été évoquée comme un mécanisme d'action important impliqué dans l'activité antimicrobienne des probiotiques au niveau gastro-intestinal. Ce projet de recherche avait pour objectif d’évaluer la capacité de certaines bactéries lactiques bactériocinogènes à produire leur bactériocine dans les conditions physiologique et microbiologique du tractus digestif. Trois souches bactériocinogènes, à savoir Lactococcus lactis biovar diacetylactis UL719 (productrice de nisine Z), Pediococcus acidilactici UL5 (productrice de pédiocine PA-1) et L. lactis ATCC 11454 (productrice de nisine A) ont été utilisées comme modèle lors de ces travaux de thèse. Des expériences menées dans le simulateur de tractus digestif TIM-1 ont montré que P. acidilactici avait un taux de survie de 17 % aux stress rencontrés au niveau de l’estomac et de l’intestin grêle. Le transit dans la partie proximale du système digestif a eu peu d’effet sur l’activité inhibitrice de cette souche. Une légère surexpression des gènes de production de la bactériocine a même été observée à la sortie l’iléon. Contrairement à P. acidilactici UL5, L. lactis ATCC 11454 était moins résistante au stress digestif, avec un taux de survie inférieur à 1 %. Par ailleurs, les trois souches bactériocinogènes étudiées se sont révélées capables de croitre et de produire leur bactériocine dans un milieu de culture simulant le milieu colique. Dans le cas de P. acidilactici, nous avons démontré une inhibition significative de Listeria directement corrélée avec la production de pédiocine puisqu’aucune inhibition n’a été observée avec un mutant non producteur. Enfin, nous avons étudié la capacité de la souche P. acidilactici à survivre et à produire sa bactériocine au niveau iléaque de même que l’impact de cette activité inhibitrice sur l’équilibre du microbiote iléaque chez l’humain. Les analyses microbiologiques ont révélé que P. acidilactici survivait au transit bien qu’elle ne soit pas capable d’y croitre, probablement en raison d’un manque de compétitivité vis-à-vis du microbiote. Ces observations expliqueraient la faible activité inhibitrice de P. acidilactici contre L. monocytogenes que nous avons mesuré. / Bacteriocins are proteinaceous compound naturally produced by several bacterial strains with an inhibition activity directed against closely related bacteria. Recently, the production of bacteriocins was proposed as an important mechanism of action involved in the antimicrobial activity of probiotics in the gastrointestinal tract. This research aimed to evaluate the ability of some bacteriocin-producing lactic acid bacteria to produce their bacteriocins in the physiological and microbiological conditions of the digestive tract. Three strains, namely L. lactis biovar diacetylactis UL719 (producing nisin Z), P. acidilactici UL5 (producing pediocin PA- 1) and L. lactis ATCC 11454 (producing nisin A) were used as models throughout this thesis. Experiments performed with the TIM-1 digestive tract simulator have shown that P. acidilactici had a survival rate of 17 % in the stomach and small intestine. Passage in the proximal part of the digestive tract had little effect on the inhibitory activity of this strain. A slight over-expression of the genes encoding production of bacteriocin has been observed even at the end of the ileum. Unlike P. acidilactici UL5, L. lactis ATCC 11454 was less resistant to gastrointestinal stress, with a survival rate of less than 1 %. In addition, the three bacteriocin-producing strains considered in this study were proved able to grow and produce their bacteriocins in a culture medium simulating the colonic environment. In the case of P. acidilactici, we demonstrated significant inhibition of Listeria in the colonic medium and that this inhibition was directly correlated with the production of pediocin since no inhibition was observed with a non-producing mutant. Finally, we studied the ability of P. acidilactici to survive and produce its bacteriocin in the ileac conditions and the impact of this inhibitory activity on the balance of ileac microbiota of healthy humans. Microbiological analyzes revealed that P. acidilactici survived throughout the transit although it was not able to grow, probably due to a weak competitivity compared to the ileac microbiota. These observations may explain the low inhibitory activity of P. acidilactici against L. monocytogenes that we measured.