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.

Dans le présent travail, l’efficacité d’une solution d’acétate de potassium électro-activée combinée à un traitement thermique modéré sur la conservation des haricots en conserve a été démontrée. L’électro-activation d’une solution d’acétate de potassium 0,0625M pendant 60 min à une intensité de 200 mA a permis d’obtenir un pH de 3,8 et un potentiel redox de +989 mV. Combinée à un traitement thermique de 95°C pendant 10 min, cette solution électro-activée, utilisée à titre de saumure des haricots verts en conserve, a détruit complètement les spores et les bactéries de Clostridium sporogenes. L’efficacité de l’effet barrière est donc prouvée. Comparativement au traitement standard, la texture des haricots est largement améliorée; il est jusqu’à six fois plus ferme et croustillant. L’absence de sodium et de chlore dans la solution électro-activée fait d’elle un produit de l’avenir. Ce nouveau procédé permet une importante économie de temps et d’argent.

Le compostage permet de valoriser des résidus organiques frais en une matière organique stabilisée, soit l’humus. Cette étude a optimisé le cocompostage des résidus de ferme et agroalimentaires, avec de la paille de soya ou des écorces et en a étudié les produits; le compost et le lixiviat. L’évolution du compost a été suivie dans le temps, et après tamisage. Le lixiviat à des teneurs en NEPE1KLou NEPL3KL (avec E = engrais minéral; L = engrais du lixiviat) a été comparé à la dose optimale d’engrais minéraux en NEPEKE, ou en absence de fertilisation pour le maïs sucré. Les composts tamisés étaient de qualité. Le plastique provenant des emballages et étiquetages a été mesuré en quantité. La paille de soya a produit un bon compost. Pour un sol amendé en compost à l’automne, les traitements de lixiviat ont donné le même rendement que les traitements non fertilisé ou fertilisé avec des engrais minéraux.

Le secteur laitier suisse a été libéralisé en 2009 après 32 ans de contingentement. Le contingentement a alors été remplacé par une politique de contractualisation obligatoire entre les transformateurs et les producteurs. Ces derniers se sont regroupés, parfois avec des transformateurs, pour faciliter la négociation et la livraison du lait. Le passage d’une politique de régulation, le contingentement, vers une politique de coordination, la contractualisation, soulève des questions au sujet de l’atteinte des objectifs fixés par le gouvernement et des attentes des acteurs de la filière. Des entrevues semi-dirigées et l’étude de la revue de la littérature démontrent que les objectifs institutionnels ont été atteints. Aussi, les attentes des transformateurs semblent avoir été comblées, contrairement à celles des producteurs. Il apparaît donc qu’une politique de contractualisation devrait inclure des mécanismes de surveillance des contrats et des mesures de coercition afin d’assurer une meilleure équité pour tous les contractants. / The Swiss dairy sector ended its quotas of production in 2009 after 32 years of supply management. A policy of mandatory contracts between manufacturers and producers then took place. The producers regroup, sometimes with a manufacturer, to help in negotiation and in the deliveries. The passage of regulation policy, supply management, to a coordination policy, mandatory contracts, raises the issue of the capacity of the policy to achieve the goals set by the government and the requests of the industry. Thus, using semi-structured interviews and a review of the literature and the markets, it has been observed that the goals of institutions have been achieved. For the manufacturers, their requests seems to have been completed, unlike the producers’. Based on these results, it appears that a mandatory contract policy should include monitoring mechanisms and enforcement.

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.

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.

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.

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.