La demande de blé d’automne est en hausse mais la production au Québec ne peut combler cette demande à cause des faibles survies à l’hiver. L’objectif du projet était de déterminer les dates et densités de semis optimales du blé d'automne en vue d'augmenter la survie à l'hiver et le rendement en contexte québécois. Les essais ont été entrepris entre 2014 et 2016 sur quatre stations dans trois zones de production céréalière du Québec, soit à St-Mathieu-de- Beloeil (BE) en zone 1, à Princeville (PR) et St-Augustin-de-Desmaures (SA) en zone 2 et à Normandin (NO) en zone 3. Trois cultivars ont été implantés à quatre dates de semis (mi-août à fin septembre (NO); début septembre à mi-octobre (BE, PR, SA)) et à quatre densités de semis (250, 350, 450 et 550 grains m-2). La première année, le blé a survécu à deux stations sur quatre (82 à 100 % de survie) tandis que la deuxième année, toutes les stations ont eu une bonne survie (69 à 99 %). En zone 2, la survie était meilleure aux dates hâtives que tardives et l’augmentation de la densité de semis aux dates tardives a amélioré la survie. Il n’y a pas eu d’effet de dates de semis sur la survie en zones 1 et 3. Les rendements maximaux ont été atteints, entre la mi-septembre et la fin septembre en zone 1, du début-septembre à la mi-septembre en zone 2, et de la mi-août à la mi-septembre en zone 3. L’augmentation de la densité de semis de 250 à 550 grains m-2 a permis un gain de rendement moyen de 9 % en zones 2 et 3 mais aucun gain en zone 1. Le cultivar Warthog a obtenu une moins bonne survie à l’hiver tandis que le blé Carnaval a atteint de meilleurs rendements.

La fabrication du Cheddar repose sur plusieurs facteurs, le choix du ferment est l’un des plus déterminants pour la formation du caillé. Les ferments utilisés peuvent être des mélanges de souches, qui n’ont pas toutes les mêmes performances, ce qui entrainent une grande variation dans la qualité du fromage obtenu. L’objectif de cette étude est d’examiner chez 19 souches de Lactococcus lactis ssp. cremoris, certaines caractéristiques d’intérêt technologique tel que l’acidification, la protéolyse et l’autolyse afin d’évaluer leur potentiel pour un éventuel usage dans des ferments dans le but d’optimiser la qualité du fromage avec des caractéristiques constantes. Le test de Pearce est utilisé pour se rapprocher le plus des conditions fromagères. À la suite de ce test, les activités enzymatiques (protéolytique et autolytique) ont été mesurées. L’activité autolytique varie de 424 mU/ml pour la souche 73 à 47 mU/ml pour la souche 83. Pour l’activité protéolytique, on a utilisé deux substrats, MS-Arg et S-Glu. Deux souches (SK11 et E2) se sont distinguées par une activité S-Glu (2,81 et 4,40 mU/ml) plus élevée que Ms-Arg (0 et 0,55mU/ml) dans un tampon sans le NaCl, alors que pour les autres souches, l’activité d’hydrolyse de Ms-Arg était supérieure. La souche E2 a la meilleure activité PepN (14,43 mU/ml) alors que ce sont les souches 83 et E2 qui ont la plus forte activité PepX (40,01 et 20,29 mU/ml). En se basant sur ces résultats, 12 ferments constitués de 3 souches ont été formulés. Les paramètres recherchés pour avoir un ferment considéré comme idéal sont une production d'acide lactique rapide, une activité peptidasique sans génération d'amertume et une capacité d'autolyse dans le fromage. Dans cette étude, une méthode simple et rapide est utilisèe pour caractériser les activités enzymatiques des souches, qui pourrait être utilisée par l’industrie et les résultats obtenus pourraient servir à l’élaboration de nouveaux ferments. / The manufacture of Cheddar is based on several factors; the choice of the ferment is one of the most determining factors for the formation of the curd. The ferments used may be mixtures of strains, which do not all have the same performance, which results in a large variation in the quality of the cheese obtained. The objective of this study was to examine 19 strains of Lactococcus lactis ssp. cremoris, certain characteristics of technological interest such as acidification, proteolysis and autolysis in order to evaluate their potential for eventual use in ferments in order to optimize the quality of the cheese with constant characteristics. The Pearce test is used to get closer to cheese conditions by following a temperature diagram specific to the manufacture of Cheddar. Following this test, enzymatic activities (proteolytic and autolytic) were measured. Autolytic activity varies from 424 mU / ml for strain 73 to 47 mU / ml for strain 83. For proteolytic activity, two substrates, MS-Arg and S-Glu, were used. Two strains (SK11 and E2) were distinguished by higher S-Glu activity (2.81 and 4.40 mU / ml) than Ms-Arg (0 and 0.55 mU / ml) in buffer without NaCl, whereas for the other strains the Ms-Arg hydrolysis activity was greater. The E2 strain has the best PepN activity (14.43 mU / ml) whereas strains 83 and E2 have the highest PepX activity (40.01 and 20.29 mU / ml). Based on these results, 12 ferments consisting of 3 strains were formulated. The desired parameters for a ferment considered as ideal are a rapid lactic acid production, a peptidase activity without generation of bitterness and an autolysis capacity in the cheese. In this study, a simple and rapid method was used to characterize the enzymatic activities of the strains, which could be used by the industry and the results obtained, could be used to develop new ferments.

Tableau d'honneur de la Faculté des études supérieures et post-doctorales, 2017-2018 / Depuis des décennies, la canneberge est reconnue comme un aliment fonctionnel grâce à ses bienfaits sur la santé humaine. Cependant, ce petit fruit, très riche en acides organiques, peut engendrer à long terme des troubles gastro-intestinaux chez certains consommateurs. L’objectif principal de ce travail de thèse de doctorat était de démontrer qu’à partir d’un traitement du jus de canneberge par électrodialyse selon une certaine configuration, il était possible de diminuer la concentration en acides organiques dans le jus tout en permettant une réduction potentielle de l’inflammation intestinale et de conserver les composés bénéfiques (anthocyanes et proanthocyanidines) sur la santé humaine. Au cours de ces travaux, les premiers résultats ont démontré que la nature des membranes et un agencement judicieux de celles-ci permettaient de diminuer significativement la concentration en acides organiques dans le jus de canneberge tout en conservant les anthocyanes et les proanthocyanidines présentes dans le jus. En parallèle, cette étude a mise en évidence pour la première fois une sélectivité de migration des acides organiques lors de l’électrodialyse avec membrane bipolaire. Ainsi, l’étude de l’impact de la nature et de l’agencement des membranes sur la désacidification du jus de canneberge a montré que, parmi les configurations testées, seule la configuration possédant deux membranes bipolaires et une membrane anionique résultait en un taux de désacidification du jus de canneberge optimal en termes de paramètres électrodialytiques et physico-chimiques. Par la suite, l’étude in vitro sur l’impact du taux de désacidification du jus de canneberge sur la barrière intestinale a démontré qu’une diminution suffisante des acides organiques dans le jus de canneberge permettait de protéger la barrière intestinale. L’acide quinique n’a montré aucun impact sur l’intégrité de la barrière intestinale à la différence des acides citrique et malique. Néanmoins, l’effet des acides citrique et malique seuls sur l’intégrité de la barriére intestinale n’a pas été démontré. Cette étude a mis en évidence pour la première fois l’impact des acides organiques présents dans le jus de canneberge sur l’intégrité de la barrière intestinale. Enfin, l’approche mathématique a permis de mieux comprendre le comportement et le transfert des acides organiques à travers la membrane échangeuse d’anions durant le procédé d’électrodialyse. Ainsi, une compétition entre les fractions anioniques des acides organiques et les H+ produits par la membrane bipolaire a pu être déterminée. Enfin, un brevet a été déposé à la fois sur le procédé et le produit en lui même menant dans un futur proche à l’apparition d’un nouveau breuvage de canneberge sur le marché. / For decades, cranberry has been recognized as a functional food due to its beneficial effects on human health. However, cranberry, which possesses a very high organic acid content, may potentially cause gastrointestinal disorders following a longterm consumption. The main objective of this doctoral thesis was to demonstrate that through an electrodialysis treatment of cranberry juice using a specific configuration, it is possible to decrease the organic acid concentration, while conserving compounds beneficial to human health and potentially decreasing organic acid impact on intestinal inflammation. The results of the first study demonstrated that the membrane’s nature and stacking (ion-exchange, bipolar or ultrafiltration membranes) allowed for a significant decrease of the organic acid concentration while preserving anthocyanins and proanthocyanidins in the juice. In addition, this study highlighted for the first time a migration selectivity of organic acids during the ED treatment. This study showed that only the configuration possessing two bipolar membranes and one anion exchange membrane produced an optimal rate of deacidification in cranberry juice in terms of electrodialytic and physico-chemical parameters. In the second study, it was demonstrated that a deacidification rate of at least 37% was necessary to protect the intestinal barrier in vitro. Quinic acid has no impact on the intestinal barrier’s integrity as opposed to citric and malic acids. However, the effect of citric or malic acids alone on the integrity of the intestinal barrier has not been demonstrated. Notably, this is the first time a study demonstrated the impact of organic acids present in cranberry juice on the integrity of the intestinal barrier. Finally, the mathematical approach led to a better understanding of the behaviour and transport of organic acids through the anion exchange membrane during VI the ED treatment. A competition between the anionic fractions of organic acids and the H+ produced by the bipolar membrane during the ED process was demonstrated. These results showed that electrodialysis with bipolar membrane deacidified cranberry juice while preserving the beneficial compounds such as anthocyanins and proanthocyanidins, and potentially decreasing the impact on intestinal inflammation. Additionally, a better understanding of the migration of organic acids through the anion exchange membrane during the process has been shown. A patent concerning the process and the final product was submitted. We hope this work will lead in a close future to the commercial availability on the market of a new cranberry juice beverage.

Le résidu issu de la production de fromage est le lactosérum, lequel a une demande biologique en oxygène (DBO) comprise entre 40 000 et 60 000 mg/L. Cependant, selon les normes prescrites par le ministère du Développement durable, de l’Environnement et de la Lutte contre les changements climatiques, la DBO des effluents pouvant être rejeté dans les cours d’eau ne peut dépasser 10 mg/L. Le haut contenu de lactose représente une charge environnementale importante qui rend obligatoire leur gestion. Le séchage du lactosérum, la valorisation de ses protéines ou du lactose, la production de méthane constituent quelques alternatives de valorisation. Peu de travaux de recherche ont été réalisés jusqu’à maintenant pour évaluer l’impact environnemental de la valorisation de lactosérum. L’objectif de ce projet était d’évaluer et de comparer l’impact environnemental de quatre scénarios de gestion du lactosérum. Les quatre scénarios considérés ont été : la production de lactosérum écrémé, la production de lactosérum en poudre, la production de méthane et la production de diols. Les données en provenance de fromageries québécoises concernant la consommation énergétique ainsi que la quantité et la nature des matières premières utilisées ont permis de déterminer l’impact environnemental de chaque procédé de valorisation. Selon la méthodologie d’analyse de cycle de vie (ACV) l’impact environnemental a été quantifié sur les changements climatiques (CC), la qualité des écosystèmes (QE), la santé humaine (SH) et les ressources (R). Les résultats ont montré que le procédé qui génère plus d’impact environnemental est la production de diols, suivi de la production de lactosérum en poudre. La production de lactosérum écrémé et de méthane résulte en une réduction de l’impact sur les CC et R. Les données obtenues dans le cadre de ce projet pourraient permettre d’orienter les industriels dans leur choix de processus de gestion du lactosérum et du perméat dans un contexte d’éco-efficience. / The residue from cheese production is whey, which has a biological oxygen demand (BOD) of between 40,000 and 60,000 mg/L. However, according to the standards prescribed by the Ministry of Sustainable Development, Environment and the Fight against Climate Change the effluent BOD cannot exceed 10 mg/L. The high content of lactose represents an important environmental burden which obliges them to be managed. The drying of whey, the valorization of its proteins or lactose, the production of methane constitute some alternatives of valorization’s pathways. To date, few studies have been done to evaluate the environmental impact of whey valorization. The objective of this project was to assess and compare the environmental impact of four whey management scenarios. The scenarios considered were: the production of skimmed whey; the production of whey powder; the production of methane and the production of diols. Data from cheese dairies in Québec concerning energy consumption and the quantity and nature of the raw materials used made it possible to determine the environmental impact of each evaluation procedure. According to the Life Cycle Assessment (LCA) methodology, the environmental impact was quantified on climate change (CC), ecosystem quality (QE), human health (SH) and resources (R). The results showed that the production of diols generates more environmental impact followed by the production of whey powder. The production of skimmed whey and methane results in a reduction of the impact on CC and R. The data obtained in this project could help to guide industrialists in their choice of processes for managing whey and permeate in a context of eco-efficiency.

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Les mycotoxines, comme la déoxynivalénol (DON), sont connues pour affecter les performances de croissance des porcs, principalement par une réduction de la prise alimentaire. Il est également reconnu que DON peut modifier la réponse immunitaire, incluant la réponse vaccinale, ainsi que le statut oxydatif des animaux exposés. La présente étude visait donc à déterminer les effets d'aliments contaminés par le DON et supplémentés en antioxydants ou en un additif antimycotoxine sur la réponse vaccinale des porcs contre le virus du syndrome reproducteur et respiratoire porcin (VSRRP) et le circovirus type 2 (PCV2). Trois cent trente-deux porcelets ont été nourris avec l'une des trois rations contaminées à 0,70, 1,5 et 2,50 mg/kg de DON ainsi que trois autres rations contenant 2,5 mg/kg de DON plus un supplément antimycotoxinique (aluminosilicate hydraté de sodium et de calcium), ou un supplément d'antioxydants (vitamines A et E (20 000 UI/kg et 200 UI/kg), sélénium organique en lieu et place du sélénite de sodium (levures enrichies en sélénium)) ou encore une combinaison des deux suppléments pendant une période de 35 jours. Les porcelets furent tous vaccinés 7 jours après l'exposition au DON contre le VSRRP et le PCV2. Le poids des porcelets a été mesuré et des échantillons sanguins ont été prélevés. Aucun effet significatif de DON sur la prise alimentaire quotidienne, l'efficacité alimentaire et le gain moyen quotidien des porcelets ne fut observé. Toutefois, le poids à jour 35 tendait à diminuer linéairement avec l'augmentation du DON (P=0,096) alors que l'ajout de la combinaison des suppléments à l'aliment contaminé au DON tendait à augmenter le poids à jour 35 (P=0,075). La contamination au DON a augmenté la prolifération lymphocytaire in vitro après stimulation par la concanavaline A avec une valeur maximale à 1,5 mg/kg de DON (effet quadratique, P=0,005). La prolifération in vitro des lymphocytes en présence de PCV2 tendait également à augmenter linéairement chez les porcs exposés au DON (P=0,081). Les porcs exposés au DON ont aussi eu un niveau d'anticorps contre le VSRRP plus élevé avec une valeur maximale à 1,5 mg/kg de DON (effet quadratique, P=0,017). De plus, l'ajout de la combinaison des suppléments a significativement augmenté le niveau d'anticorps contre le VSRRP comparativement au traitement 2,5 mg/kg de DON. Cette étude a montré qu'une concentration en DON de 1,5 mg/kg stimule la prolifération lymphocytaire et la réponse vaccinale contre le VSRRP et que la combinaison des suppléments en antioxydants et antimycotoxine peut aussi agir positivement sur cette réponse vaccinale au VSRRP. Mots clés : déoxynivalénol, porcs, antimycotoxine, antioxydant, VSRRP, PCV2, réponse vaccinale

Lors de la mise en place d’un projet de restauration, il est impératif de définir un écosystème de référence qui aidera à orienter les actions à poser. La restauration écologique des tourbières minérotrophes (fens) en est à ses débuts au Canada. À court terme, le but est d’introduire des communautés végétales qui ont le potentiel d’accélérer le retour de l’accumulation de la tourbe. Or, les connaissances actuelles des communautés végétales et des processus écosystémiques propres aux fens sont limitées. Cette recherche doctorale a pour objectif de définir un écosystème de référence pour des fens modérément riches à riches du sud-est du Canada et de cibler des communautés végétales préférentielles à l’atteinte des buts de restauration écologique des tourbières. Afin de consolider l’écosystème de référence, trois sources d’informations (temporelle, spatiale et empirique) ont été utilisées. L’analyse paléoécologique nous informe sur la dynamique de développement hydroséral, somme toute stable, d’un écosystème tourbeux sur une période de 8000 ans. Le comblement d’un plan d’eau est à l’origine de la tourbière où se sont succédées des communautés végétales de grandes cypéracées, puis des communautés dominées par les mousses brunes et les cypéracées basses. Les processus autogènes semblent avoir été prédominants dans l’évolution de la tourbière telle qu’elle est aujourd’hui. La caractérisation de treize fens naturels a résulté à l’identification de deux communautés végétales. La première est une communauté de grandes-cypéracées (magnocariçaie) associée à une production de biomasse et à un niveau d’eau élevés. La seconde est une communauté plus diversifiée de Sphagnum(warnstorfii)-Thuja. À l’exception du S. warnstorfii, cette communauté se compose davantage d’espèces généralistes des tourbières boréales qui croissent dans des habitats plus secs ou ombragés tels que les buttes ou les sous-bois. L’étude met aussi en lumière l’importance du Thuja occidentalis dans les fens régionaux. Sa présence, en densité modérée, devrait être favorisée à long terme. Trois fens naturelles ont été sélectionnées pour une étude approfondie des caractéristiques fonctionnelles de production primaire nette (PPN) et de taux de décomposition. La moyenne de PPN incluant toutes les strates de végétation est de 450 g m⁻² an⁻¹. Cette étude confirme l’importance des estimations de PPN du compartiment souterrain (45% de la biomasse totale), des bryophytes (21%) et des arbres (16%). Le S. warsntorfii est la mousse la plus productive (140 g m⁻² an⁻¹) et celle qui se décompose le plus lentement (valeur annuelle de décomposition exponentielle k de 0,07). La présence du S. warnstorfii contribue à l’augmentation du potentiel d’accumulation de tourbe. Les communautés du biotope des buttes ont également un meilleur potentiel d’accumulation de tourbe que celles des platières. Finalement, dans la partie expérimentale de la thèse, il a été conclu qu’il n’est pas nécessaire d’augmenter la diversité spécifique et structurelle pour accroître les chances de retour de l’accumulation de tourbe. La performance des variables mesurées est plutôt dépendante de l’identité des espèces composant les assemblages. La présence du Myrica gale, du Carex aquatilis ou du S. warnstorfii dans une communauté augmente significativement la production de biomasse sur le terrain. La présence d’une bryophyte augmente le recrutement de nouvelles espèces tandis que le M. gale ou le C. aquatilis le diminue. La complémentarité entre les espèces a été l’effet dominant sur la production de biomasse dans l’expérience terrain, tandis que l’effet de sélection a été observé en serre. On conclut qu’il existe des relations synergiques dans la décomposition de plusieurs litières mises en association. Une production de biomasse plus élevée devra ainsi être ciblée si le taux global de décomposition est prévu d’augmenter. Suite à la synthèse de ces trois chapitres, il est recommandé d’inclure des bryophytes dans les communautés à restaurer, en particulier le S. warnstorfii afin d’accélérer le retour des fonctions dans les tourbières restaurées et le recrutement de nouvelles espèces. Une communauté de grandes cypéracées est considérée lorsque l’introduction de bryophytes est hasardeuse. / When setting up a restoration project, it is imperative to define a reference ecosystem. This will determine the actions to be taken. In Canada, the ecological restoration of the minerotrophics peatlands (fens) is at its infancy stage. In the short term, the restoration goal is to introduce plant communities that have the potential to accelerate the return of peat accumulation. However, current knowledge of plant communities and ecosystem processes specific to fen are limited. The aim of this doctoral research is to define a reference ecosystem for moderately rich to rich fens in southeastern Canada and to target preferential plant communities to achieve the ecological restoration goals of peatlands. In order to consolidate the reference ecosystem, three sources of information were used: temporal, spatial, and empirical. Paleoecological analysis shows us the dynamics of the hydroseral development, notably how stable plant communities has been over a period of 8000 years. Terrestrialization was at the origin of the peatland development. Not long after body of water filled, tall cyperaceae community were followed by communities dominated by the brown mosses and the small cyperaceae. Autogenous processes seem to have been predominant in the evolution of the peatland. The characterization of thirteen natural fens has resulted in the grouping of two plant communities. The first is a tall cyperaceae (magnocaricion) community associated with high biomass production and high water level, the second is a more diverse community of Sphagnum (warnstorfii)–Thuja. With the exception of S. warnstorfii, this community is composed primarily of generalist species of boreal peatlands that grow in drier or shaded habitats, such as underwood or hummocks. The study also highlights the importance of Thuja occidentalis in regional fens. Over time and in moderate density, its presence should be promoted. Three natural fens were selected for an in-depth study of the functional characteristics of net primary production (NPP) and decomposition rates. The average production, including all vegetation layers, is 450 g m⁻² yr⁻¹. This study confirms the importance of the NPP estimations with regard to belowground (representing 45% of total biomass), bryophytes (21%) and trees (16%), among others. S. warsntorfii is the most productive bryophyte (140 g m⁻² yr⁻¹) and decomposes the slowest (annual exponential decomposition value k of 0.07). The presence of S. warnstorfii contributes to the increased potential for peat accumulation. The communities of the hummock biotope also have a better peat accumulation potential than those of lawns. Finally, in the experimental part of the thesis, it was concluded that there is no need to increase specific or structural diversity to increase the chances of return of peat accumulation. The performance of the measured variables is rather dependent on the identity of the species composing the assemblages. In the field, the presence of Myrica gale, Carex aquatilis or Sphagnum warnstorfii, individually or in combination, increases biomass production. The combination of these three species leads to transgressive overyielding for the production of aerial biomass. The presence of a bryophyte increases the recruitment of new species while M. gale or C. aquatilis will decrease it. The complementarity between species was the dominant effect on biomass production in the field experiment, while the selection effect was observed in greenhouses. Moreover, we concluded that there are synergistic relationships in the decomposition of litters when grouped. Higher biomass production should therefore be targeted if the overall rate of decomposition is predicted to increase. Following the synthesis of the three chapters, it is recommended to include bryophytes in the communities to be restored, in particular S. warnstorfii, in order to accelerate the return of functions in the restored peatlands, and the recruitment and establishment of new species. A community of tall cyperaceae could be considered when the introduction of bryophytes is hazardous and where water levels are forecasted to be high. In short, the preferential plant communities targeted in the reference will accelerate the return of the peat accumulation function and the revival of plant diversity.

Les produits fonctionnels et nutraceutiques ont pris une grande importance en raison de leur valeur ajoutée. Leur production requiert l’isolation et la concentration des composés tels que les acides aminés et les peptides bioactifs des hydrolysats de protéines. A cette fin, l’EDUF (Électrodialyse combinée à l’ultrafiltration), une nouvelle technique de séparation, a été proposée. Les paramètres importants pour optimiser le procédé tels que la force du champ électrique, le type de membrane, le seuil de coupure, le pH, la configuration du module, le débit de la solution et la surface effective de la membrane ont déjà été étudiés. Cependant, le paramètre concentration de l’hydrolysat n’a encore jamais été étudié. Le projet consistait à évaluer l’impact de l’augmentation de la concentration d’un hydrolysat de crabe des neiges sur la sélectivité et le taux de séparation des peptides anioniques et cationiques, ainsi que sur leur activité antimicrobienne. Pour évaluer l’impact de la concentration de l’hydrolysat, quatre valeurs de concentration en protéines (0.5%, 1%, 2% et 4%) ont été étudiées et les autres paramètres (pH, conductivité, différence de potentiel) du système ont été constants. Les résultats ont montré que l’augmentation de la concentration a un effet sur le taux de séparation des peptides et que le plus haut taux de concentration peptidique a été observé à 4% pour le compartiment anionique à 291.9 µg/mL et pour le compartiment cationique à 431.87 µg/mL. Par contre, l’augmentation de la concentration n’a pas d’effet sur la sélectivité qui reste sans changement. Le taux de migration a augmenté avec l’augmentation de la concentration alors qu’en parallèle l’énergie relative consommée baissait. Le plus haut taux de migration a ainsi été observé à 4% (16.2 g/m2.h et 7.8 g/m2.h respectivement, pour les compartiments cationique et anionique) avec une énergie relative consommée de 3.53 Wh/g. Les résultats ont aussi montré que l’augmentation de la concentration en peptides n’a eu aucun impact sur le colmatage et l’intégrité des membranes. Les différentes fractions (anionique et cationique) obtenues et l’hydrolysat initial testés et n’ont pas montré d’activité antimicrobienne contre Micrococcus luteus. / The importance of functional and nutraceutical products has grown tremendously due to their added value. Their production requires the isolation and concentration of compounds, such as amino acids and bioactive peptides from protein hydrolysates. Therefore, a new separation technique EDUF (electrodialysis with ultrafiltration) was used. To optimize the process, important parameters such as electric field strength, membrane material and molecular weight cut-off, pH, ionic strength and flow rate of the solutions as well as cell configuration have already been studied, except for the initial peptide concentration in the feed solution. The objective of this study was to determine the impact of peptides concentration of snow crab by-product hydrolysate on selectivity and separation rate of anionic and cationic peptides, and on their antimicrobial activity. To assess the impact of peptides concentration, four values of protein concentrations (0.5%; 1%; 2% and 4%) were studied with other parameters (pH, conductivity, potential difference) of the system kept constant. The results showed that increasing the peptides concentration has an effect on separation rate of the peptides. The highest rate was observed at 4% with 291.9 mg/mL and 431.87 mg/mL peptide concentration, respectively for the anionic and cationic compartment. Other results also showed that increasing the initial concentration has no effect on selectivity. The migration rate increased linearly with increasing feed solution concentration while the relative energy consumption decreased with increasing feed solution concentration. The highest migration rates of 16.2 g/m2.h and 7.8 g/m2.h for the cationic and anionic compartments respectively were observed at 4%, with relative energy consumption of 3.53 Wh/g. However, increasing the concentration had no effect on the fouling and membrane integrity. In terms of antimicrobial activity, different fractions (anionic and cationic) and the initial hydrolysate were tested and did not showed antimicrobial activity on Micrococcus luteus.

Les systèmes d’expression végétaux sont utilisés couramment pour la production hétérologue de protéines recombinantes complexes. Des contraintes biochimiques dans le système de sécrétion cellulaire, comme l’abondance de protéases peu spécifiques ou des variations de pH d’un organite à l’autre, compromettent toutefois l’expression de plusieurs protéines d’intérêt. Des approches ont été développées pour améliorer l’environnement intracellulaire dans la plante hôte de manière à accroître la qualité et le rendement des protéines sécrétées. Dans ce projet, nous avons évalué l’impact de l’homéostasie du pH dans le système de sécrétion cellulaire des feuilles du Nicotiana benthamiana sur l’expression et la stabilité des protéines recombinantes. Nous démontrons le potentiel du canal ionique M2 du virus de l’Influenza comme nouvel outil pour augmenter le pH des compartiments acides du système de sécrétion cellulaire, une approche éventuellement utile pour la stabilisation des protéines sensibles aux milieux acides. En lien avec l’influence bien documentée du pH sur l’activité des protéases cellulaires, nous montrons ensuite qu’une modification du pH induite par l’expression du canal M2 influence les profils de dégradation de protéines de fusion sensibles à la protéolyse, des observations qui confirment l’impact du pH sur l’activité protéolytique des cellules végétales et qui suggèrent le potentiel du canal ionique M2 comme protéine accessoire pour augmenter la stabilité et le rendement des protéines recombinantes in planta. Finalement, nous abordons l’impact du canal ionique M2 sur l’expression des protéines endogènes à l’échelle de la cellule. Nous démontrons qu’une altération du pH dans le système de sécrétion en réponse à l’expression du canal ionique a des effets étendus sur le protéome foliaire, affectant la teneur de protéines retrouvées dans plusieurs compartiments cellulaires incluant les chloroplastes, le cytosol et la vacuole. Nous rapportons aussi l’établissement d’un ‘protéome hybride’ dans les plantes exprimant M2, composé de protéines caractéristiques aussi bien de plantes témoins non infectées que de plantes agroinfectées exprimant activement des protéines de défense. En résumé, nos données mettent en évidence le rôle de l’homéostasie du pH sur le protéome des cellules végétales et l’impact significatif du gradient de pH dans le système de sécrétion cellulaire sur la stabilité et le rendement des protéines recombinantes sensibles à l’acidité ou à la protéolyse. / Plant expression systems are commonly used for the heterologous production of complex recombinant proteins. However, biochemical conditions in the plant cell secretory pathway, such as the presence of poorly-specific proteases or pH variations from one organelle to another, impair the expression of several potentially useful proteins. Approaches have been developed to improve the cellular environment of the host plant in such a way as to increase the quality and yield of secreted recombinant proteins. In this project, we assessed the impact of pH homoeostasis in the leaf cell secretory pathway of wild tobacco Nicotiana benthamiana on the expression and stability of recombinant proteins. We demonstrate the potential of Influenza virus proton channel M2 as a new tool to increase pH in acidic compartments of the cell secretory pathway, eventually useful to stabilize acid-labile recombinant proteins. In line with the well-established influence of pH on cell protease activities, we then show that pH modification induced by the expression of the M2 channel influences the degradation profile of fusion proteins susceptible to proteolysis, thus confirming the impact of pH on protease activities in plant cells and highlighting the potential of M2 as an accessory protein to increase the stability and yield of recombinant proteins in planta. Finally, we describe the impact of the M2 proton channel on the expression of endogenous proteins at the cellular scale. We show that pH alteration in the secretion system upon M2 expression has cell-wide effects on the leaf proteome, affecting the content of proteins found in various cell compartments including the chloroplast, the cytosol and the vacuole. We report the establishment of a ‘hybrid proteome’ in leaf cells expressing the proton channel, composed of protein clusters characteristic of both control, non-infected plants and agroinfected plants actively expressing defense-related proteins. Overall, our data highlight the central role of pH homeostasis on the proteome of plant cells and the strong impact of pH gradient in the cell secretory pathway on the stability and yield of acidic pH-labile and protease-susceptible recombinant proteins.

Le fromage cheddar est reconnu comme une excellente source de calcium. Outre son intérêt nutritionnel intrinsèque, le calcium favorise la lipolyse lors de la digestion. Cet effet s’explique par la formation de savons de calcium avec les acides gras saturés à longue chaîne, ce qui entraîne l’exposition de nouveau substrat à l’interphase huile-eau des gouttelettes de gras laitier, permettant à la lipase de continuer son action. En contrepartie, les savons de calcium limitent l'absorption des acides gras impliqués. D’un point de vue technologique, le calcium joue un rôle clé dans la structure du fromage car il participe à la formation du gel de paracaséine. Ayant un effet sur la matrice fromagère et sur la digestion des lipides, le calcium peut alors modifier la biodisponibilité du gras laitier. L’objectif de ce projet était de mieux comprendre l’effet du calcium sur la biodisponibilité du gras laitier à partir de fromages de type cheddar avec le but éventuel de développer des aliments pouvant contrôler la digestion et l’absorption des lipides. Dans un premier temps, des fromages de type cheddar enrichis en calcium par l’ajout de CaCl₂ ont été soumis à une digestion in vitro. L’analyse des chymes a permis de démontrer que les fromages enrichis se désintégraient plus lentement que leur contrôle sans calcium ajouté. D’une autre part, la libération d’acides gras des fromages enrichis progressait plus rapidement, mettant en évidence l’effet du calcium sur les mécanismes impliqués dans la lipolyse. Dans un second temps, des fromages de type cheddar ont été fabriqués à partir de lait standardisé avec des huiles de beurre contrôle, oléine et stéarine et salés avec ou sans CaCl₂. Les fromages ont été digérés in vitro pour étudier l’effet du calcium sur la lipolyse et la formation de savons de calcium avec les huiles de beurre ayant différents profils d’acides gras. Les fromages préparés avec la fraction stéarine (avec le rapport le plus élevé d’acides gras saturés à longue chaîne) étaient plus résistants à la désintégration physique et présentaient une lipolyse plus lente que les autres fromages, en raison du point de fusion élevé de cette matière grasse. Les fromages enrichis en calcium présentaient des taux de lipolyse supérieurs aux fromages sans enrichissement. Cette lipolyse accrue a été expliquée par la formation de savons de calcium avec des acides gras à longue chaîne. Ces composés insolubles pourraient toutefois réduire la biodisponibilité des acides gras impliqués en empêchant leur absorption. Pour confirmer l’effet du calcium et du type de matière grasse sur la biodisponibilité des lipides, les fromages ont été utilisés par la suite pour une étude chez le rat. La lipémie postprandiale des animaux a été mesurée suite à l’ingestion du fromage. Les matières fécales ont été analysées pour quantifier les acides gras excrétés sous forme de savons de calcium. Les fromages ont eu des effets différents au niveau de la lipémie postprandiale. L'enrichissement en calcium a entraîné une augmentation de la lipémie avec les fromages à l'oléine, alors qu'un pic différé a été observé avec les fromages à stéarine. Ceci s'explique par la formation de savons de calcium avec des acides gras saturés à longue chaîne, favorisant indirectement une lipolyse plus rapide de ceux à courtes et à moyennes chaînes. Le retard du pic pour les fromages à base de stéarine s’expliquait par leur teneur plus élevée en acides gras saturés à longue chaîne, qui formaient des savons avec le calcium et se retrouvaient dans les fèces. Les résultats confirment que le calcium affecte la digestion intestinale des lipides laitiers en augmentant le taux de lipolyse. Cependant, il limite également la bioaccessibilité des acides gras en produisant, au pH intestinal, des savons de calcium insolubles avec des acides gras saturés à longue chaîne. Ce projet démontre que la biodisponibilité des lipides peut être régulée par le calcium présent dans le fromage cheddar. Cette étude met en évidence l'interaction en cours de digestion du calcium et des lipides présents dans la matrice laitière et confirme sa répercussion physiologique. Ces effets sur la digestion et l'absorption des lipides sont d’intérêt pour la conception de matrices alimentaires pour la libération contrôlée de nutriments et bioactifs liposolubles. D'autres recherches dans ce domaine permettront de mieux comprendre le rôle joué par les aliments sur la santé humaine et d’habiliter le développement de produits laitiers pour contrôler la libération de nutriments afin de moduler les réponses métaboliques. Mots clés : fromage, gras laitier, digestion, lipolyse, savons de calcium. / Cheddar cheese is recognized as an excellent source of calcium. In addition to its intrinsic nutritional value, calcium promotes lipolysis during digestion. This lipolysis enhancing effect is explained by the formation of calcium soaps with saturated long-chain fatty acids, resulting in the exposure of new substrate to the oil-water interphase of the milk fat droplets, thus enabling lipase to continue its action. On the other hand, the formation of calcium soaps reduces the absorption of saturated long-chain fatty acids. From a technological point of view, calcium plays a key role in the cheese structure as it participates in the formation of the paracasein gel. By such effects on the cheese matrix and the digestion of lipids, calcium can modify the bioavailability of the dairy fat. The objective of this project was to better understand the effect of calcium on the bioavailability of dairy fat from Cheddar cheeses, in aim to developing food matrices for controlled digestion and absorption of lipids. In a first step, Cheddar cheeses enriched with calcium by the addition of CaCl₂ were subjected to digestion in vitro. Chyme analysis showed that calcium-enriched cheeses disintegrated less rapidly than the non-enriched control but that their lipolysis progressed more rapidly, demonstrating the effect of calcium on the factors that influence lipolysis. In a second step, Cheddar cheeses were made from standardized milk with control, olein and stearin butter oils and salted with or without CaCl₂. The cheeses were digested in vitro to study the effect of calcium on lipolysis and the formation of calcium soaps from butter oils with different fatty acid profiles. Cheeses prepared with the stearin fraction (with the highest ratio of saturated long-chain fatty acids) were more resistant to physical disintegration and presented slower lipolysis than the other cheeses because of the high melting point of this fat. Cheeses enriched with calcium had higher levels of lipolysis than cheeses without enrichment. This increased lipolysis was due to the formation of calcium soaps with saturated long-chain fatty acids. These insoluble compounds could reduce the bioavailability of the fatty acids involved by preventing their absorption. To confirm the effect of calcium and type of fat on lipid bioavailability, the cheeses were subsequently used for an in vivo study. Postprandial lipemia of Wistar rats was monitored following ingestion of the cheese. The feces were analyzed to quantify the fatty acids excreted as calcium soaps. The cheeses had different effects in postprandial lipemia. Calcium enrichment led to a higher lipemic peak for the cheeses with olein, while a delayed peak was observed for cheeses with the stearin. This was explained by the increased affinity of calcium for saturated long-chain fatty acids, indirectly allowing faster lipolysis of other fatty acids, such as those with short- and medium-chains. The delay for stearin cheeses was due to their high content of saturated long-chain fatty acids, which formed soaps with calcium, thus reducing their absorption and ending up in feces. The results confirm that calcium plays an important role in intestinal digestion of dairy lipids by increasing the rate of lipolysis. However, it also limits the bioaccessibility of fatty acids by producing insoluble calcium soaps with saturated long-chain fatty acids at intestinal pH conditions. This project demonstrates that the bioavailability of lipids can be regulated by calcium in Cheddar cheese. This study demonstrates the interaction of calcium and lipids present in the dairy matrix during digestion and confirms its physiological repercussion. These effects on digestion and lipid absorption are of interest for the design of food matrices for the controlled release of liposoluble nutrients or bioactive molecules. Further research in this area will provide a better understanding of the role of foods in human health and enable the development of dairy products to control the release of nutrients to modulate metabolic responses. Keywords: Cheese, milk fat, digestion, lipolysis, calcium soaps.