Le Québec produit 87 % des laitues et 38 % des oignons au Canada, essentiellement en sols organiques, mais la fertilisation azotée de ces cultures maraîchères est difficile à maîtriser. Les apports inadéquats en azote, peuvent générer de déséquilibres nutritionnels chez les plantes et augmenter les risques de contamination des eaux de surface et souterraines. Notre but est d’élaborer des modèles de diagnostic nutritif et des recommandations en N pour la laitue et l’oignon selon les teneurs en C et N disponibles dans le sol et des balances entre les macroéléments dans les tissus foliaires. Vingt-quatre et treize essais de fertilisation azotée de la laitue et de l’oignon, respectivement, ont été menés de 2002 à 2006 dans les sols organiques du sud-ouest du Québec. Chaque culture a reçu quatre doses de N de zéro à 150-180 kg N ha-1 appliquées avant le semis ou fractionnées. Les résultats des analyses C et N des sols et N, P, K, Ca et Mg foliaires ont été transformés en log ratios isométriques (ILRs) pour tenir compte des interactions entre les éléments et combiner en une valeur de remplissage (Fv) les autres composantes des cendres telles que, oligoéléments, S, O et H. Les ILRs sont orthogonaux les uns par rapport aux autres, et donc, une distance multivariée comme celle de Mahalanobis (M^2) peut être calculée par rapport à une composition de référence. Les ILRs peuvent être étalonnés sur la réponse des cultures en terme de rendements, puis classés en groupes des sols par méta-analyse pour les analyses de sol, et en groupes des «Vrais Négatifs» (VN), «Vrais Positifs» (VP), «Faux Négatifs» (FN) et «Faux Positifs» (FP) par la méthode Cate-Nelson dans le cas des analyses foliaires. Trois groupes de fertilité de sol ont été délimités pour la laitue de part et d’autre des valeurs de M^2 de 1,0 et 5,5, pour la conduite des méta-analyses en utilisant le ratio de réponse comme taille d’effet. Pour l’oignon, deux groupes ont été délimités de part et d’autre de la distance M^2 de 5,5. Un modèle quadratique pour la laitue et un modèle linéaire pour l’oignon ont été élaborés. Les valeurs de M^2 de 8,4 et de 19,6 sont les limites supérieures pour les modèles de recommandations de N pour la laitue et l’oignon, respectivement. Pour ce qui est des analyses foliaires, les groupes précédents permettent d’élaborer des normes d'équilibre des éléments nutritifs à haut rendement pour la laitue et l’oignon, ce qui facilite l'interprétation des interactions entre les éléments à l'aide d'un dendrogramme. Les seuils critiques de rendement étaient 44 Mg ha-1 pour la laitue et 50 Mg ha-1 pour l’oignon. Les distances de Mahalanobis critiques de 3,09 et 3,03 délimitaient l’équilibre du déséquilibre nutritif chez la laitue et l’oignon, respectivement. La technique de transformation de l’ILR a montré une plus grande précision diagnostique que le Système Intégré de Diagnostic et de Recommandation (DRIS), évaluée en 78% pour la laitue et 87% pour l’oignon. La balance [Fv / Quebec produces 87% of lettuces and 38% of onions in Canada, mostly in organic soils, but the nitrogen fertilization of these crops is difficult to manage. Inadequate nitrogen intake regardless of local conditions can generate nutritional imbalances in the plant and increase the risk of contamination of surface and ground waters. Our objective was to develop nutrient diagnostic models and N recommendations for lettuce and onion according to the contents of C and N in the soil and to balances between macronutrients in leaf tissues. Twenty-four and thirteen nitrogen fertilization trials were conducted on lettuce and onion crops, respectively, in organic soils of southwestern Quebec from 2002 to 2006. Every crop received four doses of N from zero to 150-180 kg N ha-1 applied before planting or split-applied. To account for interactions between elements, the results of C and N analyses in soils and N, P, K, Ca and Mg analyses in leaf tissues were completed by a filling value (Fv) to close the compositional vector then transformed into log isometric ratios (ILRs). Because ILRs are orthogonal to each other, a Mahalanobis distance (M^2) can be computed from a reference composition. The ILRs were calibrated against crop response and classified into soil groups by meta-analysis for soil analyses, as "True Negatives" (TN), "True Positives" (TP), "False negatives" (FN) and "False Positives" (FP) specimens by the Cate-Nelson method in the case of foliar analyses. A Mahalanobis distance (M^2) was computed between experimental ILRs and reference ILRs. We delineated three groups of soil fertility for lettuce about M^2 values of 1.0 and 5.5 to conduct meta-analysis using response ratio as effect size. For onion, we delineated two groups about the M^2 value of 5.5. The M^2 values of 8.4 and 19.6 were the upper limits for recommendation models N for lettuce and onion, respectively. We obtained a quadratic model for lettuce and a linear model for onion. Balance standards of nutrients were elaborate at from foliar analyses high yield for lettuce and onion using Cate-Nelson analysis. Nutrient interactions were arranged in a dendrogram. Yield critical thresholds were 44 Mg ha-1 for lettuce and 50 Mg ha-1 for onion. Mahalanobis distances of 3.09 and 3.03 delineated critical balance of imbalance for lettuce and onion, respectively. The ILR transformation technique showed greater diagnostic accuracy than DRIS, evaluated in 78% for lettuce and 87% for onion. Balance [Fv

Les activités humaines ont généré une augmentation importante de la concentration de gaz à effet de serre (GES) au cours des 150 dernières années, ce qui est relié à plusieurs problèmes environnementaux, tels que le réchauffement planétaire et les changements climatiques. Le secteur agricole contribue de 8 à 10% aux émissions totales de GES dans l'atmosphère, et les principaux GES émis sont le dioxyde de carbone (CO₂), le méthane (CH₄) et l’oxyde nitreux (N₂O). Le contrôle et la quantification de ces émissions requièrent des technologies qui permettent de les capturer et ou les dégrader, par exemple par adsorption. L'objectif du présent projet est de caractériser des matériaux qui puissent être utilisés comme adsorbants des GES et de décrire leurs cinétiques d’adsorption afin d’avoir l’information qui permette de sélectionner des adsorbants pour capturer le CH₄ et le N₂O à des basses concentrations et à température et pression ambiantes. Pour adsorber le CH₄, des adsorbants commerciaux et synthétiques ont été utilisés. Les adsorbants choisis ont été des zéolithes, un biocharbon conditionné au laboratoire et un ZIF (« Zeolitic imidazolate framework », ZIF-8) synthétisé au laboratoire. Ce dernier a été employé aussi pour adsorber du N₂O. La capacité d’adsorption de CH₄ et de N₂O a été évaluée pour chaque adsorbant par de tests dynamiques d’adsorption du gaz sous conditions ambiantes. Des zéolithes commerciales sous forme de billes ou d’extrudés et de poudre ont été caractérisées physiquement et chimiquement afin de corréler leurs propriétés avec la capacité d'adsorption de CH₄. L’effet de la structure et de la composition chimique sur la capacité d'adsorption de CH₄ ont été analysées. La capacité d'adsorption du CH₄ par les zéolithes commerciales a été étudiée à 30°C, à pression atmosphérique et à pressions partielles du CH₄ inférieures à 0,40 kPa (4000 ppm CH₄). L’isotherme d’adsorption de Freundlich a ajusté correctement aux données expérimentales. Il a été observé que la capacité d’adsorption du CH₄ augmentait avec la surface spécifique et le volume de pores, tandis qu’elle diminuait avec le rapport Si/Al et la température. Egalement, les zéolites sous forme de poudre ont présenté des capacités d’adsorption du CH₄ plus élevées que les zéolithes sous forme de billes ou d’extrudés. Du biocharbon obtenu par torréfaction du carton ciré a été traité chimiquement avec KOH et caractérisé. La caractérisation physique, chimique et thermique du carton ciré torréfié et des échantillons traités chimiquement permet de prédire la durabilité des échantillons et de corréler ses propriétés avec sa capacité d’adsorption. La capacité d'adsorption du CH₄ par le biocharbon a été étudiée à 30°C, à pression atmosphérique et à pressions partielles du CH₄ inférieures à 0,40 kPa (4000 ppm CH₄). L’isotherme d’adsorption de Freundlich a ajusté les données expérimentales. La capacité d'adsorption augmentait avec le temps de torréfaction et diminuait avec le traitement chimique. Le ZIF-8 a été obtenu par synthèse solvothermale et caractérisé physiquement et chimiquement afin de corréler ses propriétés avec sa capacité d'adsorption du CH₄ et du N₂O. La capacité d'adsorption du CH₄ et du N₂O a été étudiée à 30 °C et à pression atmosphérique, tandis que les pressions partielles du CH₄ et N₂O ont été inférieures à 0,40 kPa pour le CH₄ (4000 ppm CH₄) et à 0,10 kPa pour le N₂O (1000 ppm N₂O). L’isotherme d’adsorption de Freundlich ajuste correctement les donnés expérimentales. En plus, de l’adsorption d’un mélange de CH₄ et N₂O a été étudié et la courbe de percé du CH₄ est affecté pour le N₂O. Parmi les différents matériaux utilisés lors de l’adsorption du CH₄ à 30 ºC et à pressions partielles de CH₄ inférieures à 0,40 kPa (4000 ppm CH₄), les biocharbons présentent la capacité d’adsorption la plus élevée, suivis par le ZIF-8 et les zéolithes commerciales. / Human activities contributed with a significant increase in GHG concentrations over the past 150 years and they are related to environmental issues, such as global warming and climate change. The agricultural sector contributes 8 to 10% of total GHG emissions to the atmosphere, being carbon dioxide (CO₂), methane (CH₄) and nitrous oxide (N₂O) the main GHGs emitted. The control and quantification of these emissions requires technologies which can capture and or degrade these GHG, for example by adsorption. The objective of this project is to characterize adsorbents and to describe their adsorption kinetics in order to select the most suitable for the adsorption of CH₄ and N₂O at low concentration and at ambient temperature. For CH₄ adsorption, commercial and synthesized adsorbents were tested. The selected adsorbents were commercial zeolites, laboratory conditioned biochar and synthesized ZIF ("Zeolitic imidazolate framework"). ZIF was also used for N₂O adsorption. The adsorption capacity of CH₄ and N₂O for each adsorbent was evaluated by dynamic adsorption tests of the gas under atmospheric conditions. Commercial zeolites, in the form of pellets and powders, were physically and chemically characterized in order to correlate their properties with its CH₄ adsorption capacity. The effect of zeolites structure and chemical composition on the adsorption capacity of CH₄ was evaluated for zeolites in the form of pellets and powders. CH₄ adsorption capacity of commercial zeolites was studied at 30 °C, atmospheric pressure and at CH₄ partial pressures lower than 0.40 kPa (4000 ppm CH₄). Freundlich isotherm fitted the experimental data of CH₄ adsorption. The adsorption capacity of CH₄ increased with the surface area and pore volume, while decreased with the Si/Al ratio and temperature. Furthermore, the zeolites in powder form exhibited higher CH₄ adsorption capacities than those of zeolites in pellets. The torrefied cardboard was chemically treated with KOH and it was physically, chemically and thermally characterized to correlate its properties with its CH₄ adsorption capacity and to predict the durability of the samples. The adsorption capacity of CH₄ of torrefied cardboard was studied at 30 °C, atmospheric pressure and CH₄ partial pressures lower than 0.40 kPa (4000 ppm CH4). The Freundlich adsorption isotherm fitted correctly the experimental data. CH4 adsorption capacity increased with torrefaction time and decreased with chemical treatment. ZIF-8 was obtained by solvothermal synthesis and was physically and chemically characterized in order to correlate its properties with its adsorption capacity of CH₄ and N₂O. The adsorption capacity of CH₄ and N₂O was studied at 30 °C and atmospheric pressure, while the partial pressures of CH₄ and N₂O evaluated were lower than 0.40 kPa for CH₄ (4000 ppm CH₄) and lower than 0.10 kPa for N2O (1000 ppm N₂O). The experimental adsorption of CH₄ an N₂O was fitted by Freundlich isotherm. Furthermore, the adsorption of a mixture of CH₄ and N₂O was evaluated, being CH₄ breakthrough influenced in the presence of N₂O. Among the different materials used for CH₄ adsorption at 30 ºC and partial pressures lower than 0.40 kPa (4000 ppm CH₄), biocharbons presented the highest adsorption capacity, followed by ZIF- 8 and commercial zeolites.

Si l’objectif est d’optimiser l’utilisation des protéines par les volailles, l'utilisation d’un système d’acides aminés digestibles est probablement supérieure à la quantité totale d’acide aminé (tAA) présente dans le régime. Avec la quantité considérable d’informations présentes sur les valeurs nutritives d’acides aminés (AA) utilisées dans les régimes alimentaires de volailles, l’objectif de cette étude est de prédire la digestibilité d’AA basée sur une analyse proximale via une méta-analyse. Deux modèles ont été testés : 1) Y = digestibilité apparente des AA (AAdig, % diet) ; X = protéine brute (CP) (%) et 2) Y = AAdig (g/kg de DM) ; X = AA totaux analysés (tAA, g/kg de DM) dans lequel l’ordonnée à l’origine du graphique est la perte d’endogène (EL). Une base de données de 49 publications a été divisée en 5 sous-sections 1) céréales (orge, sorgho, blé et maïs), 2) tourteau de soja (SBM), 3) farines de viande et d’os (MBM) 4) La sous-section 1) ainsi que des fèves de faba et de pois pour étudier EL et 5) seulement des fèves de faba et des pois. L’étude et les ingrédients ont été inclus dans le modèle comme effets fixes. Pour les céréales, la prédiction des AAdig par CP est précise (R² de 0.68 pour Thr et de 0.92 pour Ala). La pente est différente selon le type de céréales (céréale x CP ; P < 0.05) pour la majorité des AA sauf pour le maïs qui n’a pas eu de relation significative avec CP (P > 0.05). Dans le SBM et MBM, l’effet étude améliore la précision des modèles. Des ordonnées à l’origine négatives, et significativement différent de 0 (P< 0.002), sont obtenus systématiquement avec les fèves de faba, les pois ainsi que l’orge. Ces derniers ont une haute EL probablement due à son contenu élevé en fibres ainsi qu’en facteurs antinutritionnels. Parmi les AA, les ordonnées à l’origine étaient plus élevées pour Glu, Leu, Ser, Thr, qui sont prédominants dans les digesta iléaux. En conclusion, la CP peut être un indicateur pour les AA digestibles dans la plupart des AA présents dans les céréales, mais pas pour les SBM et MBM. La perte endogène basale semble être influencée par les fibres brutes ainsi que les facteurs antinutritionnels. / The use of digestible amino acid system is certainly superior to total amino acids (tAA) in feed formulation, if the objective is optimizing protein use by birds. With considerable information reporting AA digestible values of ingredients used in broiler diets, the objective of this study was to predict amino acid (AA) digestibility based on proximal analysis of ingredient using a meta-analysis approach. Two models were performed: 1) Y = apparent digestible AA (AAdig, % diet); X = dietary CP (%) and 2) Y = AAdig (g/kg of DM); X = total analyzed AA (tAA, g/kg of DM) in which the intercept is the endogenous losses (EL). A database of 49 publications was divided in 5 sub-databases: 1) cereals (barley, sorghum, wheat and corn), 2) soybean meal (SBM), 3) meat and bone meal (MBM), 4) database 1 plus faba beans and peas to study El and 5) only peas and faba beans. The study and ingredient were included as fixed effects. In cereals, prediction of AAdig by CP was accurate (R² from 0.68 for Thr to 0.92 for Ala). The slope was different between cereals (cereal x CP; P < 0.05) for most AA, where corn did not respond to CP (P > 0.05). In SBM and MBM, the study effect improved the precision of the models. More negative intercepts, and significantly different from 0 (P< 0.002), were systematically obtained for faba beans, peas and barley indicating higher EL probably due to its high content of fiber and anti-nutritional factors. Among AA, intercepts were higher for Glu, Leu, Ser and Thr, which are predominant in the ileal digesta. In conclusion, CP can be a predictor of digestible AA of most AA for cereals, but not for SBM and MBM. Basal EL seems to be influenced by crude fiber and anti-nutritional factors.

Les épreuves d’endurance multisports font de plus en plus d’adeptes, et des athlètes de tous les niveaux tentent de compléter l’un de ces exigeants défis. Certains le font simplement pour le plaisir, alors que d’autres cherchent à se dépasser et à atteindre les plus hauts sommets en termes de performance. Fréquemment perçue comme un facteur associé à la performance, la gestion du poids corporel revêt une grande importance pour bon nombre de ces athlètes. Par contre, la prévalence et l’ampleur des troubles des conduites alimentaires dans ces populations restent inconnues, particulièrement chez les athlètes non élites. L’objectif de ce projet de maîtrise était donc de documenter la problématique des troubles des conduites alimentaires, ainsi que leur association avec la performance chez des athlètes non élites prenant part à des épreuves d’endurance multisports estivales et hivernales. Les résultats obtenus suggèrent que peu d’athlètes d’endurance multisports non élites rapportent souffrir des symptômes des troubles des conduites alimentaires. Par contre, le niveau de préoccupation face à l’alimentation et à l’image corporelle, même faible, semble associé à une diminution des performances, et ce malgré un IMC situé à l’intérieur des valeurs normales dans ce groupe d’athlètes non élites. / Multisport endurance events are gaining in popularity and athletes from various levels of performance get involved in these strenuous athletic challenges. Some will choose to participate just for fun, while others will try their best to reach the highest levels of performance. Optimal weight management is of particular importance among elite athletes involved in multisport endurance events. However, the prevalence and magnitude of concerns about food and body weight in non-elite multisport endurance athletes is unknown. The objective of this project was to evaluate the prevalence of disordered eating and its association with performance among non-elite athletes involved in multisport endurance summer and winter events. These findings suggest that the prevalence of self-reported symptoms and concerns about food and body image is low among non-elite multisport endurance athletes. However, greater concerns regarding food intake and body weight may be associated with poorer performance even among athletes with normal BMI values in this group of non-elite athletes.

Tableau d’honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2016-2017. / Les enfants ayant été exposés au diabète gestationnel (DG) in utero sont à risque de développer différentes complications de santé plus tard dans la vie telles que l’obésité, le diabète de type 2 et les maladies cardiovasculaires. Il devient donc nécessaire de déterminer de nouvelles stratégies de prévention des facteurs de risque de ces maladies chez cette population d’enfants. De plus en plus d’évidences scientifiques suggèrent que l’alimentation en bas âge serait impliquée dans des mécanismes de programmation de la santé à long terme. En ce sens, le but de ce projet était d’évaluer l’impact de l’alimentation du nourrisson, incluant la durée de l’allaitement maternel et le moment d’introduction des aliments solides, sur les profils anthropométriques et métaboliques des enfants d’âge préscolaire et scolaire ayant été exposés au DG in utero. Les résultats de ce projet de maitrise ont permis de déterminer qu’une exposition prolongée à l’allaitement maternel permet une amélioration du profil cardiométabolique des enfants ayant été exposés au DG pendant la grossesse via une réduction de leurs niveaux d’hémoglobine glyquée et de leur pourcentage de masse grasse pendant l’enfance. La durée de l’allaitement maternel exclusif ainsi que le moment d’introduction des aliments solides ne sont cependant pas associés au profil cardiométabolique des enfants. Ces résultats suggèrent donc que la promotion d’une durée d’allaitement maternel plus longue devrait être accentuée chez les femmes ayant un antécédent de DG dans le but de prévenir les complications de santé associées chez leurs enfants. / Children born from mothers with gestational diabetes mellitus (GDM) are at high risk of developing many health problems later in life such as obesity, type 2 diabetes and cardiovascular diseases. Thus, there is an urgent need to find new strategies to prevent risk factors associated with these diseases among this population of children. Increasing evidence suggests that nutrition during infancy could play a major role in long term health programming. Accordingly, this study aims to evaluate the association between early life nutrition, including breastfeeding duration and the timing of solid food introduction, on the anthropometric and metabolic profiles of children exposed to GDM in utero. Results of this study showed that prolonged exposure to breast milk was associated with a better cardiometabolic profile in childhood, demonstrated by a reduction in glycated hemoglobin levels and in fast mass percentage. However, exclusive breastfeeding duration and the timing of solid food introduction were not associated with the cardiometabolic profile of children. These results suggest that promoting breastfeeding among women with previous GDM could be a good strategy to prevent cardiometabolic alterations among this population of high-risk children.

L'objectif du présent projet de recherche était de déterminer la biodisponibilité de métabolites de polyphénols (PP) et de l'acide abscissique (ABA) suite à la consommation d'un breuvage à base d'extraits de fraises et de canneberge (fournissant 333mg de polyphénols et 200µg d'ABA) chez 17 sujets (hommes et femmes) en surpoids et résistants à l'insuline. Pour atteindre cet objectif, une analyse de corrélation a été réalisée entre les concentrations sanguines de divers métabolites de PP et d'ABA et différents paramètres du métabolisme du glucose chez ladite cohorte. Les paramètres concernant le métabolisme du glucose ont été mesurés par un clamp hyperinsulinémique-euglycémique et par un test oral de tolérance au glucose (OGTT) dans le cadre d'une étude plus large réalisée dans notre laboratoire. Dans le contexte de mon projet de maîtrise, des mesures de biodisponibilité ont été réalisées grâce à l'extraction, l'identification et la quantification de métabolites de polyphénols et d'ABA dans les échantillons du breuvage ainsi que dans les échantillons du plasma des participants après la consommation du breuvage. Par la suite, l'analyse de corrélation entre les métabolites plasmatiques mesurés et le métabolisme du glucose a été réalisée par régression linéaire multiple robuste. Les résultats ont montré que les concentrations plasmatiques de certaines molécules sont significativement supérieures dans le groupe traité par rapport au groupe contrôle, notamment la concentration plasmatique d'acide p-coumarique, d'acide m-coumarique, d'acide férulique, d'acide hydroxyhippurique, de cis-ABA, d'acide dihydroxyphaséique et d'ABA glucuronide. Seule la teneur en acide p-coumarique a été associée avec la prévention de l'hyperinsulinémie compensatoire lors de la première phase de sécrétion d'insuline, suggérant que cet acide organique serait impliqué dans le métabolisme du glucose chez des sujets résistants à l'insuline.

Ce projet de recherche visait à comprendre l'impact de l'utilisation de différents types de supplémentations protéiques dans des rations à base d'ensilage d'herbe sur les performances zootechniques de vaches laitières. Afin d'atteindre cet objectif, l'absorption des nutriments azotés et leur utilisation subséquente par les tissus hépatique et mammaire a été déterminée en mesurant les bilans nets de ces organes des nutriments azotés et le bilan azoté corporel. Ainsi, trois sources de protéines ont été comparées, soit le tourteau de soya (SBM), le tourteau de canola (CM) et le tourteau de canola additionné d'urée (CMU) avec une ration à base d'ensilage d'herbe. L'utilisation du CM n'a pas permis d'améliorer les performances laitières, ni l'ingestion de matière sèche par rapport au SBM. Cependant, CM avait tendance à convertir plus efficacement l'azote alimentaire en protéine du lait (N lait : N ingéré) (P = 0,10) et à réduire l'azote uréique dans le lait (MUN) et l'urine (UUN) (P = 0,09), ce qui a permis d'augmenter numériquement la proportion en protéine vraie de la protéine brute du lait comparativement au traitement SBM (P = 0,17), avec une concentration plasmatique en méthionine numériquement supérieure pour le CM (P = 0,18). Le traitement CMU a augmenté considérablement la concentration en ammoniac dans le rumen (P < 0,001), avec un MUN doublement supérieur au traitement témoin CM (P < 0,001) et un UUN augmentant de 15 % (P < 0,001). Ce traitement n'a toutefois pas affecté la disponibilité des acides aminés dans le foie ni les rendements en protéines du lait des vaches. En résumé, l'efficacité d'utilisation de l'azote avait tendance à être supérieure pour le CM que le traitement SBM, notamment suite à la réduction du MUN et UUN avec ce type de tourteau.

Les nucléotides cycliques sont des seconds messagers intracellulaires possédant une grande importance dans la signalisation cellulaire du follicule ovarien. Les niveaux intracellulaires en nucléotides cycliques tel que l'adénosine monophosphate cyclique (AMPc) dépendent de leur synthèse, assurée par l'adenylyl-cyclase (AC) ainsi que leur dégradation par les phosphodiéstérases (PDE). Ces dernières appartiennent à la superfamille des métalophosphohydrolases, elles hydrolysent le groupement phosphate en 3' des nucléotides cycliques pour produire un nucléotide 5' phosphate. Dans les cellules ovariennes, plusieurs familles de PDE ont été identifiées, agissant comme modulateurs des taux intracellulaires de nucléotides cycliques. Dans le présent projet, nous nous attarderons à étudier la signalisation cellulaire chez les cellules ovariennes impliquant l'AMPc. La régulation de ses concentrations intracellulaires affecte plusieurs processus physiologiques. Le projet s'intéresse particulièrement à une famille d'enzyme de dégradation de l'AMPc, la phosphodiestérase8A (PDE8A). Nous voulons donc valider la présence fonctionnelle de la famille de PDE8A dans les cellules ovariennes ainsi que la mitochondrie afin de comprendre l'implication de cette enzyme dans la physiologie cellulaire en s'attardant à la stéroïdogenèse, étant donné que les mitochondries sont un organite cellulaire essentiel pour la stéroïdogenèse parce qu'elles représentent le site de synthèses de plusieurs hormones stéroïdiennes. En effet, des récents travaux ont montré la famille PDE8 comme un régulateur de la stéroïdogenèse dans les cellules de Leydig. Dans cette étude, nous avons montré que le transcrit de PDE8A ainsi que sa protéine étaient exprimés dans les cellules de la granulosa, les cellules du cumulus et l'ovocyte chez le porc. Ainsi, la protéine PDE8a a été détectée par western blot dans des mitochondries isolées à partir des cellules de granulosa et des complexe ovocyte-cumulus (COC). Une co-localisation entre le signal immunoréactive de la PDE8A et le marquage réalisé par mitotracker a été observée dans les cellules de granulosa et des mitochondries isolées. De plus, la présence fonctionnelle de la PDE8 mesurée en tant qu'activité AMPc-PDE sensible au PF-04957325 a été détectée dans des cellules de la granulosa et des mitochondries isolées supportant la présence fonctionnelle de la PDE8A dans les mitochondries isolées. De ce fait, cette observation soutient encore la localisation fonctionnelle mitochondriale de la PDE8A. Une association entre la mitochondrie et la PDE8A a aussi été démontrée par immunomicroscopie électronique qui a confirmé l'ancrage de la protéine sur la membrane mitochondriale externe. Pour évaluer l'implication de la mitochondrie dans la stéroïdogenèse, l'effet de PDE8A sur la production de progestérone a été mesuré dans les complexes ovocyte-cumulus en utilisant le PF-04957325 comme un inhibiteur spécifique de PDE8. Lorsque les COC sont cultivés sans FSH, un niveau basal de progestérone est mesuré. Par contre en présence de FSH une augmentation significative de sécrétion de progestérone est observée. En utilisant un inhibiteur spécifique de la PDE8 (PF-04957325) avec la FSH nous avons obtenu une augmentation encore plus importante de la sécrétion de progestérone. Ces résultats démontrent la présence fonctionnelle de PDE8A dans les cellules de la granulosa et les complexes ovocyte-cumulus. Puisque les mitochondries sont l'une des localisations de PDE8A, l'effet de l'inhibiteur spécifique de PDE8 sur la sécrétion de progestérone soutient la contribution mitochondriale de PDE8 dans la stéroïdogenèse.

L’industrie maraichère génère une quantité importante de sous-produits pouvant être valorisés pour leurs contenus en biomolécules. Les composés phytochimiques issus des fruits et des légumes présentent des effets bénéfiques sur la santé humaine et animale, comme le rapporte la littérature. Cependant, une des problématiques majeures actuelle est que l’extraction des molécules naturelles utilisent des solvants pétrochimiques, issus de sources fossiles non renouvelables et présentant une certaine toxicité pour l’environnement, les consommateurs et aussi les opérateurs. L’épinard est un légume feuillu riche en composés bioactifs tels que les polyphénols, la lutéine et la chlorophylle. Ces deux derniers présentent des effets antioxydants, anti-inflammatoire, anti-génotoxique majoritairement au niveau des yeux pour la lutéine et du côlon pour la chlorophylle. Le présent projet a donc pour objectif principal de développer un procédé d'extraction et de séparation de deux biomolécules d’intérêts, la lutéine et la chlorophylle, à partir de sous-produits d’épinard. L’efficacité d’extraction des différents procédés a été comparée à l'extraction totale traditionnelle des molécules avec des solvants organiques peu polaires. Trois procédés écologiques ont été optimisés : une extraction à l’eau et à l’éthanol, un procédé utilisant une saponification pour permettre la séparation de la lutéine et de la chlorophylle et une extraction au CO₂ supercritique. Une modélisation permettant la prédiction de la solubilité des molécules dans le solvant supercritique a également été réalisée afin de limiter et de valider les essais expérimentaux. Aussi, le procédé montrant les meilleurs résultats a fait l’objet d’une analyse technico-économique afin d’étudier sa faisabilité à l’échelle industrielle. Les résultats montrent que l’extraction à l’eau et à l’éthanol est efficace à 70% et à 96% pour extraire respectivement la lutéine et la chlorophylle en utilisant les paramètres retenus par le modèle statistique avec un rendement en matière de 1,4%. Toutefois, ce procédé nécessite de nombreuses étapes, de grands volumes de solvant et ne sépare pas la lutéine et la chlorophylle. Le procédé utilisant la saponification permet une séparation efficace de ces deux molécules, mais engendre d’importantes dégradations de la lutéine (récupération de 27% de lutéine avec un rendement en matière de 0,63%). Il utilise aussi de grandes quantités de solvant, de nombreuses étapes et est en plus dangereux pour le personnel (utilisation de NaOH). L’extraction par fluide supercritique permet quant à elle, avec les paramètres retenus par le modèle statistique, un rendement de 70% en lutéine et de 50% en chlorophylle avec un rendement en matière de presque 3%, sans inconvénient majeur. La modélisation de la solubilité, utilisant la théorie de Charles Hansen adaptée aux conditions supercritique, rejoint les résultats obtenus expérimentalement et de fait s’avère efficace pour la prédiction de la solubilité des biomolécules dans le solvant supercritique. L’extraction par fluide supercritique est donc une méthode de choix pour l’extraction de la lutéine et de la chlorophylle et répond à tous les principes de la chimie verte. Dans notre cas, l’addition d’un co-solvant est nécessaire pour augmenter la solubilité de nos molécules dans le solvant supercritique. L'ajout de co-solvants est connu pour augmenter les coûts de production et d’investissement du procédé supercritique. Ainsi, la simulation du procédé à l’échelle industrielle et son analyse économique ont permis de conclure quant à sa faisabilité et sa rentabilité à l’échelle industrielle. Les résultats ont montré un coût d’investissement total de 5 555 000 USD, avec un prix fixe d’investissement de 4 721 240 USD. Le coût de production annuel a été estimé à 1 800 000 USD, correspondant à un coût spécifique de 1700 USD par kg d’extrait produit. Les résultats ont donc montré que tous les procédés développés répondaient aux objectifs de départs en respectant les principes de la chimie verte appliquée à l’extraction de composés phytochimiques. Toutefois, les meilleurs résultats ont été obtenus avec l’extraction par fluide supercritique. Néanmoins, cette technologie s’avère très couteuse à mettre en place dans une industrie. De fait, le procédé vert le plus applicable à l’échelle industrielle et permettant une séparation de la lutéine et de la chlorophylle est le procédé utilisant une étape de saponification. / Industrial vegetable by-products contain high levels of valuable phytochemicals that can be used as a rich source of biomolecules. Phytochemical compounds from fruits and vegetables exhibit several benefits on human and animal health, as reported in the literature. However, the extraction of these natural molecules is still carried out using petrochemical harmful solvents, from non-renewables fossil sources exhibiting environmental, and health toxicity. Spinach is a leafy vegetable highly concentrated in bioactive compounds such as polyphenols, lutein and chlorophyll. The latter two exhibit antioxidant, anti-inflammatory, anti-genotoxic effects. The main objective of this project was to develop an extraction process technology for the recovery of two highly valuables biomolecules, lutein and chlorophyll, using spinach by-products and respecting the main principles of green chemistry. This work focused on the development and optimization of 3 ecological extraction and separation processes of these phytochemicals, using conventional green extraction methods with green solvents (water and ethanol, NaOH) and innovative technologies, supercritical CO₂. The extraction efficiency has been compared to the total extraction of lutein and chlorophyll obtained with petrochemical solvents. Solubility prediction of the studied molecules in the supercritical solvent was also carried out in order to decrease the experimental tests number and validate the results. Finally, a technical-economic analysis was performed in order to evaluate the feasibility of an industrial scal-up of the most promising developed process. A green extraction method, using ethanol and water as extraction solvents was developed in order to extract these plant compounds from spinach by-products. The optimal extraction parameters predicted were 93% ethanol concentration, for 4.3 h at 43°C and a solvent to raw material ratio of 1/66. These parameters gave a recovery of 96% of chlorophyll and 70% of lutein, along with an extraction yield of 1.4%. However, this process was not efficient for the separation of the two compounds and furthermore, used high amount of extraction solvents. A saponification in an aqueous medium was carried out to hydroxylate the ester bond of the aliphatic chain of chlorophyll. Through this process, using the Derringer’s desirability function, the optimal conditions for separation were 16 h of saponification, at 60°C and with 3.9% of sodium hydroxide. The process can be streamlined in a commercial extraction process for these compounds. However, the saponification step resulted in a significant degradation of lutein (only 27% of lutein was recovered, with an extraction yield of 0.63%). Using supercritical fluid extraction along with ethanol as modifier, the optimal extraction parameters allowed the recovery of 70% of the lutein and 50% of the chlorophyll, with a yield of almost 3% without major drawback. The supercritical fluid extraction is therefore a valuable method for extracting lutein and chlorophyll while complying to all green chemistry tenet. The addition of modifier for the extraction of these phytochemicals was needed, known to increase the capital and production cost of SC-CO2 process. Thus, process design and economic analysis of the process was studied to conclude about the viability and the feasibility of the eventual SC-CO2 proposed process for the replacement of conventional one for the recovery of spinach extracts rich in lutein and chlorophyll. The results exhibited a total cost of investment (TCI) of 5,555,000 USD, along with a fixed cost of investment (FCI) of 4,721,240 USD. The yearly production cost was estimated at 1,800,000 USD. The optimization of the optimum extraction conditions requires a critical analysis. The objective of this project was also to develop a predictive approach based on the Hansen solubility theory to ascertain and optimize the solubility of solutes, in supercritical carbon dioxide (SC-CO2). The predictive approach was then considered an efficient tool regarding the solubility of solutes in SC-CO2 and can be used to estimate the condition for solutes-SC-CO2 optimum miscibility in a wide range of pressure. Finally, we showed that processes developed in this project respected all the green chemistry principles applied to the extraction of phytochemicals and thus meet the objective of the project. The best results are obtained with supercritical fluid extraction. However, this technology necessitates high investment which can limit the profitability of the technique. We thus recommend to adopt a process using a saponification step for the separation of lutein and chlorophyll.

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