L’hypertension est probablement le plus important problème de santé dont souffrent les Canadiens (Statistiques Canada, 2010). Modifier l’alimentation est une façon de contrôler l’hypertension (OMS, 2013) (Statistiques Canada, 2010). Une autre possibilité serait la consommation d’acide gamma-aminobutyrique. L’acide gamma-aminobutyrique (GABA) est un composé hypotenseur présent dans certains aliments fermentés suite à sa production par certains microorganismes en condition de stress acide. La consommation quotidienne de 50 g de fromage de type Cheddar contenant 0,32 mg de GABA/g de fromage a entrainé une baisse de pression artérielle significative chez des hommes sujets à la préhypertension (Pouliot-Mathieu et al., 2013), mais non-significative par rapport au groupe témoin. Le Chester est un fromage à pâte semi-ferme, dont l’affinage dure plusieurs mois et dont le pH de 4,8 est obtenu naturellement, conditions qui favorisent la production de GABA. Le but de ce projet était de produire un fromage de type Chester en employant un ferment producteur de GABA qui permettrait l’obtention d’une concentration en GABA supérieure à 0,32 mg de GABA/g. La consommation de 50 g quotidienne de ce fromage pourrait alors entrainer une baisse de pression artérielle significative comparativement à un témoin sans GABA. La production de GABA a été confirmée chez les souches productrices Lc. lactis A23 et H13 et infirmée chez les souches de Lb. casei et Lb. paracasei testées. L’ajout du cofacteur de la réaction, le pyridoxal-5’-phosphate (PLP) a été évalué sur des caillés modèles, en plus de l’effet d’une combinaison des souches productrices de GABA, soit 50 % Lc. lactis H13/50% Lc. lactis A23. Le PLP n’a pas été ajouté lors de la fabrication des fromages de type Chester. Quatre ferments ont été employés et les fromages ont été affinés à 4°C, 8°C ou 12°C. À l’exception d’une humidité plus faible, la composition des fromages produits était semblable à celle d’un Chester traditionnel mais leur texture n’était pas aussi friable. La concentration maximale de GABA produite après 90 jours d’affinage à 12°C a été de 58mg/100g de fromage en utilisant un ferment composé de 25 % Lc. lactis H13 et de 75 % Lc. lactis A23.

Dans cette thèse, quelques problèmes courants rencontrés lors de l'électroraffinage et l'extraction par voie électrochimique du cuivre ont été étudiés à l'aide de la technique récente du bruit électrochimique (BE) effectuée dans la condition galvanostatique. Les travaux peuvent être divisés en deux sections soient la déposition cathodique et la dissolution anodique. Dans la section cathodique, l'électrodéposition du cuivre en présence de thiourée et de gélatine en tant qu'additifs a été étudiée par BE. Les analyses statistiques et spectrales du BE ont démontré que cette technique peut révéler des informations pertinentes concernant la morphologie et la qualité du dépôt, particulièrement la rugosité, étroitement reliée aux résultats des études macroscopiques et microscopiques. L'influence du sélénium comme impureté lors de la déposition du cuivre a également été investiguée par des mesures de BE dans le domaine du temps. Dans ce travail, une bonne corrélation a été établie entre la morphologie spongieuse et poreuse du dépôt et les résultats des analyses de signaux (skewness et kurtosis). La section anodique a été concentrée sur la passivation de différentes anodes d'alliages de cuivre. Les analyses statistiques, spectrales et ondelettes (wavelet) ont été effectuées sur les signaux du BE reliés aux courbes de chronopotentiogramme dans différentes régions de passivation. Différents paramètres de signaux ont été identifiés comme indicateur d'apparition de la passivation lors de la dissolution d'une anode de cuivre impur. Le potentiel de cette technique considéré comme étant un outil de suivi en continue de la passivation, indépendamment du type d'impuretés d'anode, a également été démontré dans cette thèse. Cette généralisation est importante pour examiner le phénomène d'apparition de la passivation et sa prévision au cours du processus. L'influence des additifs (2 mg/1 de gélatine et de 4 mg/1 de thiourée) sur la passivation de deux alliages de cuivre Cu-Pb et Cu-Sb a été évaluée en utilisant différentes techniques d'analyse du BE. Cette étude a montré que les analyses des signaux du BE sont utiles et prometteuses pour surveiller la passivation pour des études de la corrosion anodique dans des conditions de raffinage simulées en présence d'additifs. Finalement, des formes de corrosion possibles des anodes d'alliages de cuivre ont également été examinées dans différentes régions des courbes choronopotentiométrique correspondantes et ont été corrélées avec certains paramètres obtenus lors des analyses de signaux du BE.

Afin de contribuer à la préservation du patrimoine laitier libanais, l'objectif principal de cette étude a été de caractériser le fromage Darfiyeh, une variété traditionnelle fabriquée à partir de lait de chèvre cru et affinée dans une outre en peau de chèvre. Parallèlement à cet objectif, et pour mieux comprendre l'affinage du Darfiyeh, le transfert de composés d’arôme à travers la peau de chèvre a été étudié au moyen d’un dispositif expérimental original. Trois lots indépendants de production de Darfiyeh ont été analysés après 20, 40 et 60 jours d'affinage. Les résultats des analyses physico-chimiques ont montré que le Darfiyeh est un fromage à pâte mi-dure, caractérisé par une protéolyse et une lipolyse modérées. Le 3-méthyl butanal, le 1-phényl éthanol et le 1-octanol contribuent à la fraction aromatique particulière du Darfiyeh. Les analyses microbiologiques ont mis en évidence (Log cfu.g-1 fromage) des lactobacilles mésophiles (7,1-10,4), des bactéries lactiques (BL) thermophiles cocciformes (6,6-8,4) et des lactobacilles thermophiles (5,5-7,2). Afin d'explorer l'écosystème naturel du Darfiyeh, une combinaison d'approches classiques et moléculaires a été appliquée. L'identification classique a révélé des espèces appartenant aux genres Streptococcus, Enterococcus, Lactococcus et Lactobacillus. Les profils de Temporal Temperature Gel Electrophoresis (TTGE) ont révélé des bandes communes avec l'identification classique. Des analyses menées par PCR spécifiques de l'espèce bactérienne ont confirmé la présence of S. thermophilus, E. faecium, E. durans, Lc. lactis subsp. lactis et Lc. lactis subsp. cremoris. La PCR en temps réel a permis la quantification de S. thermophilus et d' E. faecium, avec un seuil de détection respectif de 104 ufc.g-1 de Darfiyeh et une gamme de 107-109 ufc.g-1 de Darfiyeh, respectivement. Pour le transfert d'arômes à travers la peau de chèvre, l'absorption et la perméabilité de trois molécules aromatiques modèles (2-butanone, 2,3-butanedione, 2-butanol) dans un système solution aqueuse/peau de chèvre a été suivi, après 20, 40 et 60 jours d'exposition. Jusqu'à 40 j d'exposition, le transfert des molécules aromatiques était régi par leurs propriétés physico-chimiques et par le temps d'exposition. Après 60 j, le système solution aqueuse/peau s’est traduit par une tendance à la migration des molécules modèles depuis la peau vers la solution simulée de Darfiyeh. Autrement dit, le transfert de ces molécules modèles dans le système simulé paraît s’établir de façon cyclique. Ce travail est une première contribution scientifique et technique au secteur de la valorisation durable de la tradition fromagère libanaise / In order to contribute for the preservation of the Lebanese dairy heritage, the aim of this study was to characterize Darfiyeh cheese, a traditional variety made from raw goats' milk and ripened in goat's skin. Parallel to this objective, and for a better understanding of Darfiyeh ripening, aroma transfer towards goat skin was conducted through an experimental device. Three independent batches of Darfiyeh production were analyzed after 20, 40 and 60 days of ripening. Physico-chemical results showed that Darfiyeh is a semi-hard goat's milk cheese which undergoes a moderate proteolysis and lipolysis. 3-methyl butanal, 1-phenyl ethanol and 1-octanol contribute to the distinctive aromatic fraction of Darfiyeh. As for microbiological results, bacterial counts (Log cfu.g-1 cheese) for mesophilic lactobacilli (7.1-10.4), thermophilic coccal-shaped lactic acid bacteria (LAB) (6.6-8.4) and thermophilic lactobacilli (5.5-7.2) were found. In order to explore Darfiyeh natural ecosystem, a combination of classical and molecular approaches was applied. Classical identification revealed members of the genera Streptococcus, Enterococcus, Lactococcus and Lactobacillus. Temporal Temperature Gel Electrophoresis (TTGE) profiles revealed common bands between the classical identification. Species-specific polymerase chain reactions (PCR) confirmed the presence of S. thermophilus, E. faecium, E. durans, Lc. lactis subsp. lactis and Lc. lactis subsp. cremoris. Real time PCR enabled quantification of S. thermophilus and E. faecium, with a detection threshold of 104 ufc.g-1 of Darfiyeh and a range of 107-109 ufc.g-1 of Darfiyeh, respectively. As for aroma transfer towards goat skin, absorption and permeability of three model aroma molecules (2-butanone, 2,3-butanedione, 2-butanol) in aqueous solution/goat skin system were followed, after 20, 40 and 60 days of exposure. Until 40 days, the transfer of aroma molecules was dependent on their physico-chemical properties and exposure time. After 60 days, the molecules migrate from the skin to the aqueous solution. Therefore, in such a simulated system, aromatic molecules seem to move under a cyclic way. This work is a first scientific and technical contribution to the preservation of traditional Lebanese cheesemaking

Le CO2 est un produit des nombreuses voies métaboliques intervenant lors de l’affinage des fromages. Ce composé gazeux se dissous et diffuse dans les différents constituants du fromage (notamment phase grasse et phase aqueuse) et affecte la qualité finale du produit. La production et le gradient de CO2 sont considérés comme la force motrice de la croissance des « trous » ou « yeux » dans les fromages à pâte pressée non cuite sujet à fermentation propionique. Dans ce cas là, la perte de CO2 du fromage vers l'atmosphère pendant la phase de maturation est limitée par le conditionnement du produit dans un emballage barrière aux gaz. Malgré l’extrême importance de cette molécule lors de l'affinage de ce type de fromages, son taux de production, sa solubilité et sa diffusivité dans la pâte fromagère ont été très peu étudiés et abordés par la communauté scientifique travaillant dans le domaine. L'objectif de ce travail de thèse est donc de caractériser la solubilité, la diffusivité et le taux de production du CO2 dans des fromages modèles à pâte pressée non cuite. L’effet de la composition chimique du produit (teneur en sel, en eau, etc.) et de différentes variables de maturation (la température et le temps d’affinage) a été systématiquement évalué pour ces trois grandeurs. La perméabilité de l’emballage utilisé pour l’affinage a également été mesurée dans des conditions « industrielles » (emballage entier, incluant l’effet du scellage et de la rétraction à chaud, gradient d’humidité et de gaz correspondants à ceux rencontrés lors de l’usage, etc.). Toutes les variables de composition et de maturation de fromage étudiés ont montré un impact significatif mais d’amplitude variable sur la production de CO2 et les coefficients de transfert (diffusivité et solubilité). Par exemple la solubilité du CO2 dans le fromage diminue linéairement avec la température, tandis que la production de CO2 augmente exponentiellement et que la diffusion du CO2 suit une fonction quadratique. Les coefficients évalués ont été utilisés comme paramètres d'entrée d'un modèle mathématique développé dans le cadre de ce travail dans le but de décrire l’évolution des gradients de CO2 en fonction du temps au sein du fromage (fromage aveugle, i.e. sans « trous » mais avec fermentation propionique). Une analyse préalable effectuée sur les paramètres d'entrée du modèle a mis en évidence la très grande importance de la production du CO2 sur les gradients de CO2 formés dans le fromage par rapport aux autres paramètres de transfert. Nous avons développé le premier modèle couplant transfert de CO2 par perméation, transport et production de CO2 dans un produit dense, solide. Ce modèle a été validé expérimentalement sans ajustement d’aucun paramètre sur un fromage aveugle dans différentes conditions. Le modèle s’est révélé très robuste et prédictif des phénomènes de production et de diffusion de CO2 à l'intérieur de la pâte de fromage, ainsi que de la perméation à travers l’emballage. Ce modèle est une première étape vers plus de connaissances des mécanismes mis en jeu lors de l’affinage d’un fromage à pâte pressée non cuite et constitue un premier outil pour une meilleure prise de décision par les industriels dans le domaine de l’affinage fromager. / CO2 is an end product of numerous metabolic pathways of the cheese microflora taking place during ripening. This gaseous compound can affect the final quality of most cheeses, depending on its ability to diffuse and dissolve in both their water and fat phase. For example, CO2 is considered as the driving force for eye growth in cheeses with propionic acid fermentation. In such type of product, the loss of CO2 from the paste to the atmosphere during ripening may be limited by wrapping the cheese in a barrier packaging (foil ripening) to favour eyes growth. Despite the great importance of this molecule during cheese ripening, its production rate, solubility and diffusivity have scarcely been investigated in literature. The objective of this PhD work was to experimentally assess CO2 solubility, diffusivity and production rate in model semi-hard cheeses in relation to the main composition and ripening variables: salt and moisture content, temperature and cheese age, amongst others. The permeability of an industrial ripening foil was also assessed at different temperatures and in conditions of industrial relevance. All studied composition and ripening variables were found to significantly affect the CO2 production and transfer coefficients, but in a different way. For example increasing temperature was found to linearly decrease CO2 solubility in the cheese, while the CO2 production exponentially increased and CO2 diffusion was described with a quadratic function. The assessed coefficients were used as input parameters of a mathematical model with the goal of describing the CO2 gradients occurring in a blind semi-hard cheese during industrial ripening. A simplified sensitivity analysis performed on the model input parameters highlighted the greater importance of CO2 production on the CO2 gradients formed in the cheese compared to the other transfer coefficients. We developed the first experimentally validated model with the attempt of predicting the phenomena of CO2 production and diffusion inside the cheese paste, CO2 transfer at the rind interface and its permeation via an industrial packaging during ripening.

L'objectif de la thèse était de déterminer les paramètres impactant la croissance des bulles dans des fromages à pâte pressée non cuite et de les hiérarchiser. Ce travail s'est appuyé sur la confrontation de données complémentaires telles que la composition, les propriétés rhéologiques, le métabolisme bactérien, la microstructure et l'ouverture des fromages. La plupart des méthodologies mises en place étaient originales, notamment l'imagerie 3D couplée à un traitement d'images permettant d'obtenir le nombre et le volume des yeux mais aussi leur localisation dans les fromages et leur cinétique individuelle de croissance. Or un fort gradient de taille et de cinétique de croissance a été mis en exergue entre le centre et la périphérie des fromages, avec des bulles moins nombreuses, plus petites et croissant moins vite en périphérie qu'à cœur. Plusieurs pistes ont été explorées pour expliquer ces disparités. La microstructure des deux zones n'ayant pas présenté de différence significative, les seuls paramètres en mesure de provoquer le gradient d'ouverture étaient la teneur en sel et les propriétés rhéologiques. En effet, la périphérie des fromages est plus salée et plus dure que le centre. La combinaison d'IRM et de respirométrie a permis de démontrer que le sel influence le gradient d'ouverture des fromages via la production de CO2 en ralentissant la croissance et le métabolisme des bactéries et potentiellement via sa solubilité. La dureté plus élevée de la périphérie des fromages pourrait accentuer les écarts. Le facteur clef de contrôle du gradient d'ouverture dans les fromages type PPNC emballés serait donc le sel, bien que les étapes de procédé précédant l'affinage semblent également être un paramètre intéressant à étudier car elles déterminent l'état initial des fromages en entrée d'affinage. / The main objective of the PhD was to determine and prioritize the factors affecting the eye growth in semi-hard cheeses. To do so, a combination of protocols dedicated to the analysis of specific elements of cheese was developed: cheese composition, microstructure, and rheological properties, opening indicators and bacteria metabolism. Several methods were innovating, especially the 3D imaging techniques combined with an image processing allowing the determination of eye’s number and volume but also their location in cheese and their individual specific growth during ripening. Therefore, a strong opening gradient could be identified between under-rind and core zones, with smaller and fewer eyes under-rind, which were growing slower than in the center. Several leads were investigated to explain these differences. The microstructure of the cheese matrix in these two zones did not present any significant difference, so the only parameters left that could cause the opening gradient were the salt content and the rheological properties. Indeed, the salt content and the firmness were higher under-rind than in the center of cheese. The combination of MRI and gas pressure measurement demonstrated that the salt content influences the eye growth gradient through the CO2 production by slowing down the growth and metabolism of bacteria, and maybe also through its solubility in the cheese matrix. The higher firmness under-rind could increase the opening gradient. Therefore, the key factor to control the opening gradient in packaged semi-hard cheeses would be the salt content, even if the process steps occurring before ripening could also be interesting to study, as they set the initial state of cheeses entering ripening.

Le microbiote intestinal constitue un réservoir d'activités enzymatiques riche et varié dont l'expression fait partie intégrante de la physiologie de l'organisme et influe sur sa santé. La mise en évidence par méthodes culturales classiques des Archaea méthanogènes est difficile et n'a permis à ce jour que la mise en évidence de 2 Methanobacteriales hydrogénotrophes au sein de ce microbiote : Methanobrevibacter smithii et Methanosphaera stadtmanae. Les travaux de cette thèse ont eu pour but d'apporter une vision moléculaire nouvelle de la diversité des Archaea méthanogènes du microbiote et de rechercher l'influence de l'âge sur ces communautés. Ces travaux ont été menés par analyse d'une partie du cistron mcrA, marqueur moléculaire spécifique de la méthanogenèse, et du gène codant pour l'ARNr 16S. Ces études ont révélé une plus grande diversité des Archea colonisant cet écosystème et ont mis en évidence de nouveaux phylotypes ne pouvant être rattachés à aucun des 5 ordres méthanogènes précédemment décrits. Ils correspondent probablement à d'autres espèces méthanogènes affiliées aux Thermoplasmatales ou cohabitent avec des membres encore inconnus des Thermoplasmatales. Une étude réalisée sur 63 individus répartis en nouveau-nés, adultes et seniors a montré que la fréquence de ces nouveaux phylotypes augmente avec le vieillissement. Ces résultats interrogent à la fois sur l'origine de ces divers organismes et leur présence au sein du mcrobiote intestinal du sujet âgé et soulignent notre relative méconnaissance d'un des trois domaines du vivant.

L'objectif de la thèse était de déterminer les paramètres impactant la croissance des bulles dans des fromages à pâte pressée non cuite et de les hiérarchiser. Ce travail s'est appuyé sur la confrontation de données complémentaires telles que la composition, les propriétés rhéologiques, le métabolisme bactérien, la microstructure et l'ouverture des fromages. La plupart des méthodologies mises en place étaient originales, notamment l'imagerie 3D couplée à un traitement d'images permettant d'obtenir le nombre et le volume des yeux mais aussi leur localisation dans les fromages et leur cinétique individuelle de croissance. Or un fort gradient de taille et de cinétique de croissance a été mis en exergue entre le centre et la périphérie des fromages, avec des bulles moins nombreuses, plus petites et croissant moins vite en périphérie qu'à cœur. Plusieurs pistes ont été explorées pour expliquer ces disparités. La microstructure des deux zones n'ayant pas présenté de différence significative, les seuls paramètres en mesure de provoquer le gradient d'ouverture étaient la teneur en sel et les propriétés rhéologiques. En effet, la périphérie des fromages est plus salée et plus dure que le centre. La combinaison d'IRM et de respirométrie a permis de démontrer que le sel influence le gradient d'ouverture des fromages via la production de CO2 en ralentissant la croissance et le métabolisme des bactéries et potentiellement via sa solubilité. La dureté plus élevée de la périphérie des fromages pourrait accentuer les écarts. Le facteur clef de contrôle du gradient d'ouverture dans les fromages type PPNC emballés serait donc le sel, bien que les étapes de procédé précédant l'affinage semblent également être un paramètre intéressant à étudier car elles déterminent l'état initial des fromages en entrée d'affinage.