Thèse ou mémoire avec insertion d'articles / Les macroalgues sont de nouveaux aliments en Occident et au Québec. Naturellement très abondantes dans les zones côtières québécoises, les macroalgues sont des aliments sains avec une composition nutritionnelle et bioactive favorable ainsi qu'une saveur distinctive. Cependant ces caractéristiques peuvent varier selon l'espèce, l'environnement de croissance ou les transformations alimentaires. Différentes études ont déjà été menées pour investiguer ces impacts, mais elles ne sont pas exhaustives et méritent d'être approfondies. De plus, pour que les macroalgues prennent une place d'aliment à part entière, elles doivent être étudiées de la ressource dans son milieu naturel à l'assiette et intégrer dans la démarche les producteurs de macroalgues, les professionnels de la gastronomie et les consommateurs. Ainsi, l'objectif de cette thèse était donc d'évaluer l'impact des paramètres environnementaux de croissance et des transformations alimentaires sur la qualité nutritionnelle, le potentiel bioactif et le profil aromatique de différentes macroalgues du Québec et de déterminer l'effet d'un atelier culinaire sur les compétences culinaires et le comportement de consommateurs québécois. Dans un premier temps, les espèces *Saccharina latissima* et *Palmaria palmata* du Québec ont été étudiées. Ainsi, la macroalgue *S. latissima* a été cultivée sur filière, récoltée au mois de mai et juin et séchée, blanchie par immersion, blanchie par la vapeur ou conservée congelée à titre de témoin. Les résultats ont montré que les macroalgues *S. latissima* récoltées en mai contenaient plus de protéines, de minéraux, d'iode, de fer et de caroténoïdes, tandis que celles récoltées en juin présentaient plus de glucides et un potentiel antioxydant des extraits peptidiques plus élevé. Les macroalgues *S. latissima* blanchies par immersion contenaient plus de protéines et de glucides, et ce traitement tout comme le blanchiment par la vapeur favorisait un lessivage massif des minéraux. Le séchage de cette macroalgue permettait de préserver sa qualité nutritionnelle et de présenter un potentiel antioxydant des extraits peptidiques plus élevé. La macroalgue *P. palmata* a d'abord été récoltée à l'état sauvage en juin et octobre et séchée. Des spécimens congelés ont servi de témoin négatif. La composition nutritionnelle de la macroalgue *P. palmata* était plus appréciable en juin qu'en octobre et son séchage (en juin) s'est avéré être le meilleur traitement pour préserver sa qualité. Des recherches ont également été menées sur la macroalgue *P. palmata* cultivée en bassin. Ces essais ont permis de suivre sa croissance sur plusieurs semaines et sa composition en fonction de différentes irradiances et taux d'enrichissements en azote appliqués. Les résultats ont révélé une tendance à une croissance plus accrue lors de l'augmentation de l'intensité lumineuse. Des fluctuations dans la composition de la macroalgue, notamment une augmentation de la synthèse des glucides en réponse à une irradiance plus intense, ainsi qu'une production accrue de protéines grâce à l'enrichissement en azote ont été observées. Dans un second temps, des participants ont été intégrés aux recherches. En collaboration avec les professionnels de la gastronomie, des analyses sensorielles rapides ont été menées sur les espèces *S. latissima*, *P. palmata* et *Ulva lactuca* du Québec réhydratées, blanchies par immersion et torréfiées. Le vocabulaire sensoriel généré a permis d'apprécier la diversité sensorielle des échantillons. Ainsi, la macroalgue *P. palmata* présentait un profil aromatique distinct des *S. latissima* et *U. lactuca*. La réhydratation et le blanchiment par immersion n'avaient pas d'impact significatif sur le profil sensoriel des espèces, alors que la torréfaction favorisait l'apparition d'arômes empyreumatiques chez toutes les espèces. Toujours avec l'entremise de participants, mais cette fois-ci en les mettant au centre de la recherche, des consommateurs québécois ont suivi un atelier culinaire sur les macroalgues. Leurs réponses à des questionnaires ainsi que la comparaison à un groupe témoin a permis de mettre en évidence les différents effets de cette intervention. Les résultats indiquent que l'atelier culinaire a significativement permis de renforcer les compétences culinaires des consommateurs et n'a pas eu d'effet négatif sur l'acceptation de macroalgues. Cependant, c'est l'exposition aux macroalgues qui semblait avoir majoritairement influencé leur introduction dans les habitudes alimentaires. En conclusion, l'approche globale adoptée dans cette thèse permet de mettre en avant les macroalgues et leur composition, de comprendre l'impact de leur environnement et des transformations alimentaires sur celles-ci, tout en intégrant l'avis des professionnels de la gastronomie et des consommateurs. Ce travail a permis la mise en place de recommandations, le tout dans le but de favoriser l'essor de ce produit alimentaire marin. / Macroalgae are a new food in the Western world and in Quebec. Naturally abundant in Quebec's coastal zones, macroalgae are a healthy food with a favorable nutritional and bioactive composition, and a distinctive flavor. However, these characteristics can vary according to species, growth environment or food processing. Some studies have already been carried out to investigate these impacts but are not exhaustive and further investigations are required. Furthermore, for macroalgae to become a full part food, they must be studied from the resource in its natural environment to the plate, involving macroalgae producers, culinary professionals, and consumers in the process. The aim of this thesis was therefore to assess the impact of environmental growth parameters and food processing on the nutritional quality, bioactive potential and aromatic profile of different Quebec macroalgae, and to determine the effect of a culinary workshop on the culinary skills and behavior of Quebec consumers. As a first step, the macroalgae *Saccharina latissima* and *Palmaria palmata* from Quebec were studied. Thus, the macroalga *S. latissima* was longline cultivated, harvested in May and June and dried, blanched, steamed or frozen as a control. Results showed that the macroalga *S. latissima* harvested in May contained more protein, minerals, iodine, iron and carotenoids, while those harvested in June had more carbohydrates and higher antioxidant potential of peptide extracts. Blanched macroalga *S. latissima* contained more protein and carbohydrates, but this treatment and steaming resulted in massive mineral leaching. Drying this macroalga preserved its nutritional quality and presented a higher antioxidant potential for peptide extracts. The macroalga *P. palmata* was first harvested from the wild in June and October and dried. Frozen specimens were used as the negative control. For the macroalga *P. palmata*, the nutritional composition was more appreciable in June than in October, and drying (in June) proved to be the best treatment for preserving the quality. Research was also carried out on the macroalga *P. palmata* cultivated in tanks. These trials monitored its growth over several weeks and its composition as a function of different irradiance and nitrogen enrichment rates were applied. The results showed a tendency for growth to increase with increasing light intensity. Fluctuations in macroalgal composition, including increased carbohydrate synthesis in response to higher irradiance, and increased protein production with nitrogen enrichment were also observed. As a second step, participants were integrated into the research. In collaboration with gastronomy professionals, rapid sensory analyses were carried out on rehydrated, blanched and roasted macroalgae *S. latissima*, *P. palmata* and *Ulva lactuca* from Quebec. The sensory vocabulary generated enabled to appreciate the sensory diversity of the samples. Thus, the macroalga *P. palmata* had a distinct aromatic profile compared to the macroalgae *S. latissima* and *U. lactuca*. Rehydration and blanching had no significant impact on the sensory profile of the species, while torrefaction favored the appearance of empyreumatic aromas in all species. Still working with participants, but this time putting them at the core of the research, Quebec consumers took part in a culinary workshop on macroalgae. Their responses to questionnaires and comparisons with a control group highlighted the different effects of this intervention. The results showed that the culinary workshop significantly enhanced consumers' culinary skills and had no negative effect on their acceptance of macroalgae. However, it was the exposure to macroalgae that seemed to have had the greatest influence on their introduction into dietary habits. In conclusion, the global approach adopted in this thesis highlights macroalgae and their composition, helps understand the influence of their environment and food processing on them, while considering the opinions of gastronomy professionals and consumers. This work has led to the establishment of recommendations, all with the aim of promoting the development of this marine food product.

Thèse en cotutelle : « Université Laval, Québec, Canada, Philosophiæ doctor (Ph. D.) et E Nat Sup Chim Paris, Paris, France » / Le contrôle des propriétés de surface des dispositifs médicaux implantés est essentiel pour leur succès clinique. Les procédés plasma à l'air libre sont de plus de plus populaires pour traiter efficacement ces surfaces. Ils offrent une alternative innovante, économique et écologique à certains procédés conventionnels de modification de surface tout en étant facilement automatisables à grande échelle. Dans cette thèse, deux procédés plasma à l'air libre ont été conçus, développés et validés pour contrôler les propriétés biologiques de surface de biomatériaux. Ils ont permis d'explorer les deux stratégies majoritaires utilisées pour produire des surfaces bioactives spécifiques : l'immobilisation covalente de molécules et la libération contrôlée d'agents bioactifs. Dans la première approche, des couches minces contenant des fonctions amines primaires (NH₂) qui servent à l'ancrage covalent de molécules ont été déposées avec une torche plasma à arc. Dans la seconde approche, des revêtements composites biodégradables libérant progressivement divers agents ont été déposées avec une décharge à barrière diélectrique en une seule étape. Dans les deux cas, l'impact des paramètres des procédés a été exploré et la nature des revêtements a été caractérisée et optimisée pour des applications biomédicales. Plusieurs phénomènes ouvrant de nouvelles perspectives pour l'innovation des procédés plasma à la pression atmosphérique ont été mis en évidence et explorés. Les plus importants concernent l'utilisation d'aérosols qui permet de préserver la structure chimique des précurseurs et des molécules dans le dépôt, habituellement plus dégradées dans les procédés plasma en phase vapeur. Cela a notamment permis le dépôt effectif de NH₂, d'anhydrides et d'esters, ainsi que de contrôler finement la nature des revêtements via la structure des précurseurs de polymérisation. Des perspectives sérieuses pour une meilleure compréhension mécanistique et une amélioration des procédés plasma ont été discutées, telles que l'exploitation de l'évaporation de solvants et des précurseurs, le contrôle de la température, l'impact de la cinétique de polymérisation sur la morphologie ou l'utilisation de systèmes de pulvérisation double. Les procédés à l'air libre développés ont montré une grande versatilité et flexibilité qui permettent d'adapter et de personnaliser les revêtements déposés. Ils ont principalement été explorés pour créer des surfaces antibactériennes mais ont le potentiel d'être utilisés pour d'autres applications biomédicales et en biotechnologie. / Controlling the surface properties of implanted biomedical devices is essential for their clinical success. Open-air plasma processes have gained popularity for effectively treating these surfaces. They offer an innovative, economical, and environmentally friendly alternative to certain conventional surface modification processes while being easily automated and scaled-up. In this thesis, two open-air plasma processes were designed, developed, and validated to tune the biological surface properties of biomaterials. These processes allowed to explore two major strategies for producing specific bioactive surfaces: covalent molecule grafting and controlled drug delivery. In the first approach, thin films containing primary amine (NH₂) groups for covalent molecules immobilization were deposited with an arc-plasma jet. In the second approach, composite biodegradable coatings capable of controlled release of various agents were deposited with a dielectric barrier discharge in a single step. In both processes, process parameters were explored, and the nature of the coatings was fully characterized and optimized for biomedical applications. Several phenomena opening new perspectives for the innovation of atmospheric pressure plasma processes were highlighted and investigated. The most important ones concern the use of aerosols, which allows the preservation of the chemical structure of the precursors and molecules in the coating, which are usually more degraded in vapor phase plasma processes. This has allowed the effective deposition of NH₂, anhydrides and esters as well as the fine control of the nature of the coatings via the structure of the polymerization precursors. Serious perspectives for a better mechanistic understanding and enhancement of plasma processes were discussed, including the benefit of solvent and precursor evaporation, temperature control, impact of polymerization kinetics on morphology and the use of dual spray systems. The developed open-air processes have shown great versatility and flexibility to adapt and customize the deposited coatings. They were mainly explored to create antibacterial surfaces but have the potential to be used for other biomedical and biotechnology applications.

Le lactosérum doux, un coproduit de l'industrie laitière, est principalement valorisé dans des applications alimentaires où les propriétés fonctionnelles et nutritionnelles de ses constituants sont exploitées. Or, pour de telles applications, la présence des phospholipides (PLs), des lipides résiduels, peut entraîner des limitations quant à l'utilisation du lactosérum. En outre, les PLs et les peptides issus de l'hydrolyse des protéines du lactosérum présentent des bioactivités rendant possible leur utilisation comme nutraceutiques, ce qui permettrait ainsi de viser de nouvelles voies de valorisation du lactosérum. De ce fait, l'objectif de cette thèse est de produire, de manière écoefficiente, des fractions phospholipidique et peptidique à partir du lactosérum doux en utilisant les procédés électrodialytiques. En effet, l'électrodialyse avec membranes bipolaires (ÉDMB) semble prometteuse pour délipider le lactosérum doux, alors que l'électrodialyse avec membranes d'ultrafiltration (ÉDUF) peut être utilisée pour séparer les peptides d'un hydrolysat protéique. Au cours de ces travaux, les premiers résultats obtenus ont démontré que, contrairement à la dilution appliquée après le traitement d'ÉDMB, le facteur de concentration du lactosérum avait un faible impact sur les taux de délipidation atteints et conséquemment sur la formation des complexes de lipoprotéines. Par ailleurs, les résultats ont permis de dégager un phénomène de précipitation protéique, qui dans ce cas, était influencé par le facteur de concentration. De ce fait, il ne semblait pas favorable d'utiliser un lactosérum fortement concentré pour le procédé de délipidation. Par la suite, différents facteurs de dilution subséquente au traitement d'ÉDMB ont été testés. Il a ainsi été démontré que les taux de délipidation atteignaient un plateau avec l'augmentation du facteur de dilution et que la formation des complexes de lipoprotéines était favorisée pour une réduction de la force ionique approchant 80 %. Pour la première fois, il a été possible de démontrer, dans le cadre de ces travaux, la faisabilité du procédé pour la récupération spécifique des PLs; une fraction phospholipidique, contenant notamment de la phosphatidylsérine et de la phosphatidyléthanolamine a pu être produite. De plus, afin de discriminer les différentes conditions testées, des scores d'écoefficience ont été utilisés, ce qui a permis de déterminer les conditions les plus prometteuses. Par ailleurs, comme la dilution réalisée après le traitement d'ÉDMB pour le procédé de délipidation du lactosérum doux entraînait certaines contraintes associées à l'augmentation des volumes produits, différents traitements ont été testés afin de remplacer la dilution (déminéralisation par électrodialyse conventionnelle et diafiltration). Ainsi, les résultats de cette étude ont démontré que la formation des complexes de lipoprotéines et conséquemment la récupération des PLs étaient tributaires non seulement de la réduction de la force ionique, mais aussi du retrait des cations divalents (calcium et magnésium, espèces ioniques pour lesquelles les PLs présentent des affinités). De ce fait, un procédé de délipidation combinant ÉDMB et électrodialyse conventionnelle apparaît comme étant la meilleure option pour produire une fraction phospholipidique. Pour terminer, un hydrolysat complexe de protéines du lactosérum a été séparé par ÉDUF à l'échelle semi-industrielle, dans l'optique de produire une fraction peptidique enrichie en peptides d'intérêt pour la santé humaine. Ainsi, la séparation, caractérisée par des paramètres de migration peptidique élevés, a permis de générer la production d'une fraction peptidique contenant 18 composés majoritaires (peptides). En plus de ces composés, la fraction renfermait aussi du lactose, ce qui a permis de mettre en évidence un phénomène de transfert de lactose au cours du procédé. Néanmoins, la fraction peptidique produite a démontré in vitro des activités inhibitrices de la dipeptidyl peptidase-IV et de l'enzyme de conversion de l'angiotensine supérieures à celles de l'hydrolysat initial, dû à la récupération de peptides bioactifs. Ainsi, le projet a permis de développer une voie de valorisation du lactosérum pour la production de fractions potentiellement bioactives utilisant les procédés électrodialytiques. Par ailleurs, ces procédés pourraient aisément être couplés : au cours d'une première phase, le lactosérum, serait délipidé, puis à la suite d'une concentration par ultrafiltration, le rétentat serait, dans une deuxième phase, hydrolysé et séparé par ÉDUF pour obtenir une fraction peptidique bioactive améliorée. Les travaux ont aussi donné l'opportunité d'enrichir les connaissances quant aux mécanismes reliés à la formation des complexes de lipoprotéines et aux phénomènes de migration et de colmatage pouvant se dérouler au cours des traitements d'ÉDMB et d'ÉDUF. / Sweet whey, a dairy coproduct, is mainly used in food applications, where its components' functional and nutritional properties are exploited. However, for such applications, phospholipids (PLs), residual lipids found in whey, may lead to limitations of its use. Furthermore, PLs and peptides from the hydrolysis of whey proteins demonstrate bioactivities that could make possible their use as nutraceuticals. Thereby, the objectives of this research was to ecoefficiently produce PL and peptide fractions from sweet whey using electrodialytic processes. Indeed, electrodialysis with bipolar membrane (EDBM) seems promising to defat sweet whey whereas electrodialysis with ultrafiltration membrane (EDUF) can be used to separate peptides from a hydrolysate. The first results obtained demonstrated that, unlike the dilution applied after EDBM treatment, the concentration factor of whey had a negligible impact on the defatting rates and consequently on the lipoprotein complex formation. Moreover, the results revealed a protein precipitation phenomenon, influenced by the concentration factor. Thereby, the use of a highly concentrated sweet whey was not favorable to the defatting process. There after, different dilution factors following EDBM treatment were tested. The defattingrates reached a plateau with the increase of the dilution factor and lipoprotein complex formation was favored by a decrease in ionic strength around 80 %. Moreover, it was possible to demonstrate that the process could be used to specifically recover PLs; a PL fraction containing mainly phosphatidylserine and phosphatidylethanolamine was produced. Also, to compare the different conditions tested, ecoefficiency scores were used to determine the most favorable conditions. Furthermore, the dilution applied after EDBM treatment for the defatting process led to constraints relative to the large volumes produced. Demineralization by conventional electrodialysis and diafiltration were tested to replace the dilution step. Thus, the results obtained demonstrated that the lipoprotein complex formation and consequently the PL recovery was, not only due to the decrease in ionic strength, but also to the greater removal of divalent cations (calcium and magnesium, ionic species for which PLs have affinity). There by, a defatting process combining EDBM and conventional electrodialysis appeared to be the best option to produce a PL fraction. Finally, to produce a peptide fraction enriched with bioactive peptide, a complex whey protein hydrolysate was separated by EDUF at a semi-industrial scale. The separation was characterized by high peptide migration parameters and allowed to generate a peptide fraction containing 18 main components (peptides). Along with these components, lactose was also recovered in the peptide fraction due to a lactose transfer phenomenon during process. Nevertheless, the peptide fraction produced exhibited in vitro inhibiting activities against dipeptidyl peptidase-IV and angiotensin converting enzyme higher that the ones reported for the initial hydrolysate. Thus, this project allowed to valorize sweet whey by the production of potential bioactive fractions using electrodialytic processes. Moreover, these two processes could be combined. In a first phase, sweet whey would be defatted, then after a concentration by ultrafiltration, the retentate would be hydrolyzed and separated by EDUF to produce a peptide fraction with improved bioactivities. Furthermore, new knowledge was acquired regarding the mechanisms involved inlipoprotein complex formation and the migration and fouling phenomena that could occur during EDBM and EDUF treatments.

La β-lactoglobuline (β-Lg) bovine contient plusieurs séquences peptidiques à activité biologique qui présentent un intérêt à titre d’ingrédients nutraceutiques. Toutefois, des études ont démontré que certains de ces peptides, actifs lors de tests in vitro, sont inefficaces suite à leur ingestion orale chez l’animal, suggérant leur dégradation lors du transit gastro-intestinal. L’objectif de ce travail était d’étudier les interactions β-Lg:peptide bioactif et d’évaluer l’impact de ces interactions sur la digestibilité in vitro des complexes. Premièrement, il a été démontré que l’hydrolyse pepsique et chymotrypsique de certains peptides bioactifs varie en fonction de la longueur de la chaîne peptidique, la nature du peptide et la présence d’autres peptides dans le milieu réactionnel. Par la suite, il a été démontré à l’aide d’une méthode d’ultrafiltration que les peptides β-Lg f102-105, f142-148 et f69-83 se lient en quantité significative à la β-Lg A, avec des taux de fixation de 1.5, 1.1 et 0.7 moles de peptides par mole de protéine respectivement. Ces résultats ont été validés par spectroscopie de fluorescence frontale. Les spectres d’émission de fluorescence ont démontré que la liaison de ces peptides à la β-Lg A modifie l’environnement des résidus tryptophane dans la structure de la protéine. De plus, une analyse par calorimétrie à titration isothermique a démontré que le peptide antihypertensif β-Lg f142-148 se lie à la β-Lg A selon un modèle de liaison séquentielle à trois sites. Pour ce peptide, les isothermes de liaison ont révélé des constantes d’association de 2 X 103, 1 X 103 et 0.4 X 103 M-1 pour le 1ier, 2ième et 3ième site de liaison, avec une enthalpie de liaison exothermique dans le cas des deux premiers sites, mais endothermique pour le troisième site. Enfin, l’hydrolyse in vitro de la protéine et des complexes à l’aide de pepsine, trypsine, chymotrypsine et pancréatine a démontré que le les complexes sont hydrolysés plus lentement que la protéine native par la chymotrypsine ou un mélange pepsine/chymotrypsine. L’ensemble de ces résultats supporte donc l’hypothèse que la liaison de peptides bioactifs à la β-Lg A pourrait permettre d’améliorer leur résistance à la protéolyse et ainsi, maintenir leur intégrité structurale et leur bioactivité lors du transit gastro-intestinal. / Bovine β-lactoglobulin (β-Lg) contains numerous peptide sequences with biological activities, which have a high potential as nutraceutical ingredients. However, studies have demonstrated that some of these peptides, which are active during in vitro tests, loose their activity in animal models following oral ingestion, suggesting their enzymatic degradation during gastrointestinal transit. The aim of this work was to study β-Lg:bioactive peptide interactions and to investigate the in vitro digestibility of the resulting complexes. Firstly, it was shown that pepsic and chymotryptic digestions of some bioactive peptides varied according to the peptide chain length, the nature of the peptide and the presence of other peptides in the reaction medium. Using an ultrafiltration method, it was demonstrated that peptides β-Lg f102-105, f142-148 and f69-83 bind to β-Lg A in significant amounts corresponding to 1.5, 1.1 and 0.7 moles of peptides per mole of protein respectively. These results were validated by front-face fluorescence spectroscopy, which also provided evidences that the binding of the three peptides to β-Lg A modified the polarity of tryptophan environment in the protein structure. In addition, binding isotherms obtained by isothermal titration calorimetry showed that the binding of the antihypertensive peptide β-Lg f142-148 to β-Lg A followed a sequential three-site binding model with constants of associations of 2 X 103, 1 X 103 and 0.4 X 103 M-1 for the 1st, 2nd, and 3rd binding sites respectively. The enthalpy of binding was exothermic for the 1st and 2nd binding sites and endothermic for the 3rd binding site. Lastly, the in vitro digestibility of the protein and the complexes with pepsin, trypsin, chymotrypsin, and pancreatin showed that the complexes were hydrolyzed more slowly than the native protein by chymotrypsin or pepsin/chymotrypsin. The overall results support the hypothesis that the binding of bioactive peptides to β-Lg A could improve their resistance to proteolysis, and thus could contribute to maintain their structural integrity and bioactivity during gastrointestinal transit.

Tableau d'honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2023 / Le sang d'abattoir est un sous-produit de valeur pour l'industrie de la viande, car de nombreux composés bioactifs peuvent en être dérivés. Sa fraction solide (cruor) se compose principalement d'hémoglobine (Hb), duquel une bonne source de peptides antimicrobiens et antioxydants qui peuvent être libérés par hydrolyse pepsique. Cette approche présente un grand potentiel pour l'industrie de la viande en raison du marché croissant des ingrédients bioactifs naturels et de leur utilisation potentielle pour la biopréservation des aliments. En effet, cette approche a été largement étudiée sur l'hémoglobine bovine (Hb-B), suivant un concept d'économie circulaire dans lequel les peptides bioactifs sont réutilisés pour conserver les produits carnés. Néanmoins, cette alternative de valorisation fait face à quelques défis tels que l'exploration d'autres sources importantes d'hémoglobine comme l'hémoglobine porcine (Hb-P), l'optimisation du processus d'hydrolyse, et la validation de ses propriétés bioactives afin d'obtenir une application à plus fort impact sur la durabilité de l'industrie de la viande. Dans ce contexte, il est nécessaire d'explorer à la fois de nouvelles sources d'hémoglobine et de nouvelles alternatives technologiques pour sa valorisation et son application de manière plus éco-efficiente. Ainsi, l'objectif principal de ce projet de recherche était d'évaluer la faisabilité de l'obtention de peptides antimicrobiens et antioxydants pour la biopréservation alimentaire à partir d'Hb-P par hydrolyse pepsique et traitements par champs électriques pulsés (CÉP), qui a été divisée en trois étapes principales. La première étape visait à établir les meilleures conditions pour l'hydrolyse pepsique de l'Hb-P et établir les similitudes avec la principale source de peptides antimicrobiens identifiés à ce jour (Hb-B). Par conséquent, au cours de cette étape a évalué l'influence du pH (pH 2, 3, 4 et 5) a été évaluée sur l'activité antimicrobienne et la population de peptides des hydrolysats pepsiques dérivés de Hb-P en comparaison avec Hb-B. Des similarités dans la population peptidique entre les hydrolysats d'Hb-B et d'Hb-P ont été observées, principalement lors de l'hydrolyse enzymatique à pH 2 et 3. Les hydrolysats bovins et porcins produits à pH 2 et 3 ont montré une activité antibactérienne contre *Listeria ivanovii* (CMI = 0,62 - 1,25 mg/mL) et une activité anti-levure contre *Rhodotorula mucilaginosa* (CMI = 0,31 - 1,25 mg/mL). À l'inverse, seule une activité antifongique contre *Mucor racemosus* dans l'hydrolysat de porc à pH 3 a été observée (CMI = 1,25 mg/mL). Cette étude a confirmé les similitudes de l'Hb-B et de l'Hb-P en termes de profils peptidiques et d'activité antimicrobienne, ce qui indique que l'Hb-P est également une source appropriée de peptides antimicrobiens ayant des activités antibactériennes, antifongiques et anti-levures. Après avoir étudié les possibilités d'améliorer les conditions de l'hydrolyse pepsique conventionnelle de l'Hb-P, l'utilisation de technologies non conventionnelles pour améliorer le processus enzymatique a aussi été explorée. Une deuxième étude a été menée pour évaluer l'impact des CÉP sur l'inactivation de la pepsine dans les hydrolysats d'Hb-P et d'Hb-B, caractériser les populations de peptides après l'inactivation de la pepsine par les CÉP, et évaluer les effets du traitement CÉP et du pH final (3, 7 et 10) sur les activités antimicrobiennes et antioxydantes des hydrolysats finaux. Dans ce cas, l'Hb-B et l'Hb-P ont été hydrolysées par la pepsine dans les conditions optimales établies précédemment (37 °C à pH 3,0 pendant 3 h) et traitées par CÉP (73 impulsions, 23,8 kV/cm, 90 Hz) pour inactiver l'enzyme. Le degré d'hydrolyse (DH) qui a été évalué, n'a montré aucun changement significatif après l'inactivation de la pepsine par les CÉP, alors que l'analyse de la population peptidique par RP-UPLC-MS/MS a mis en évidence quelques changements dans les hydrolysats traités par les CÉP au fil du temps, suggérant une activité résiduelle de la pepsine. Les traitements par CÉP n'ont pas montré d'impact significatif sur les activités antimicrobiennes (antibactériennes, antifongiques et anti-levures). Cependant, un pH final plus élevé (pH 10) a favorisé une plus forte activité anti-levure (*R. mucilaginosa*), tandis qu'un pH de 7 a favorisé l'activité antifongique (*M. racemosus*). Malgré certains changements observés dans la population de peptides, aucun effet positif ou négatif des CÉP n'a été constaté sur les activités antimicrobiennes et antioxydantes. Après l'évaluation des alternatives pour améliorer l'hydrolyse enzymatique de l'Hb-P, une troisième étape a été réalisée pour explorer les possibilités d'application des hydrolysats d'Hb-P dans le contrôle des microorganismes alimentaires indésirables tels que les organismes pathogènes d'origine alimentaire. Cette étape consistait à évaluer et à comparer la faisabilité d'utiliser des hydrolysats peptidiques dérivés de Hb-P et de cruor porcin (P-Cru) comme stratégie de biocontrôle de *Listeria monocytogenes* dans les produits carnés. À cette fin, des hydrolysats peptidiques ont été préparés à partir de Hb-P et de P-Cru à différentes conditions de température d'hydrolyse et de rapport enzyme/substrat (E/S). Ensuite, l'activité antimicrobienne (*in vitro* et *in situ*) des hydrolysats a été évaluée sur trois sérotypes différents de *L. monocytogenes*. Il a été établi que la réduction de la température et du rapport E/S de l'hydrolyse du P-Cru a affecté le rendement enzymatique, entraînant deux unités de pourcentage de moins de DH par rapport à l'hydrolysat d'Hb-P, ainsi que quelques différences dans la population de peptides. Cependant, l'activité antimicrobienne (*in situ*) n'a pas été affectée de manière significative, diminuant le nombre viable de *L. monocytogenes* de ~1-log et retardant sa croissance pendant 21 jours à 4 °C. Cette étude a prouvé, pour la première fois, la faisabilité de la production d'un agent de biopréservation pour le contrôle de *L. monocytogenes* dans un produit carné prêts-à-manger (PAM) à partir de cruor de porc comme une alternative pour la valorisation du sang d'abattoir dans une approche d'économie circulaire. En résumé, ce projet de recherche a confirmé que, comme l'Hb-B, l'Hb-P est une source appropriée pour la production de peptides antimicrobiens et antioxydants par hydrolyse pepsique. De plus, la faisabilité technologique de l'utilisation des traitements de CÉP pour arrêter l'hydrolyse enzymatique pendant la production de peptides bioactifs dérivés de l'hémoglobine a été validée. Enfin, l'utilisation potentielle des hydrolysats de Hb-P pure et de P-Cru pour la biopréservation des produits carnés PAM contre *L. monocytogenes* a été démontrée. / Slaughterhouse blood is a valuable by-product of the meat industry since multiple bioactive compounds can be derived from it. Its solid fraction (cruor) consists mainly of hemoglobin (Hb), a good source of antimicrobial and antioxidant peptides that can be released by peptic hydrolysis. This approach has great potential for the meat industry due to the growing market for natural bioactive ingredients and their potential use in food biopreservation. Indeed, this approach has been extensively studied on bovine hemoglobin (Hb-B), following a circular economy concept in which bioactive peptides are reused to preserve meat products. Nevertheless, this valorization alternative faces some challenges such as the exploration of other important sources of hemoglobin such as porcine hemoglobin (Hb-P), optimization of the hydrolysis process, and validation of its bioactive properties in order to achieve a higher impact application for the sustainability of the meat industry. In this context, it is necessary to explore both new sources of hemoglobin and new technological alternatives for its valorization and application in a more eco-efficient way. Thus, the main objective of this research project was to evaluate the feasibility of obtaining antimicrobial and antioxidant peptides for food biopreservation from Hb-P through peptic hydrolysis and pulsed electric fields (PEF) treatments, which was divided into three main stages. The first stage aimed at establishing the best conditions for peptic hydrolysis of Hb-P and establish the similarities with the main source of antimicrobial peptides identified to date (Hb-B). Therefore, this stage evaluated the influence of pH (pH 2, 3, 4, and 5) on the antimicrobial activity and the peptide population of peptic hydrolysates derived from Hb-P and compared in parallel with Hb-B. Similarities in the peptide population between Hb-B and Hb-P hydrolysates were observed, mainly in the enzymatic hydrolysis at pH 2 and 3. Both bovine and porcine hydrolysates produced at pH 2 and 3 showed antibacterial activity against *Listeria ivanovii* (MIC = 0.62 - 1.25 mg/mL) and anti-yeast activity against *Rhodotorula mucilaginosa* (MIC = 0.31 - 1.25 mg/mL). Conversely, only antifungal activity against *Mucor racemosus* in the porcine hydrolysate at pH 3 was observed (MIC = 1.25 mg/mL). This study confirmed the similarities of Hb-B and Hb-P in terms of peptide profiles and antimicrobial activity, which indicates Hb-P is also a suitable source of antimicrobial peptides with antibacterial, antifungal, and anti-yeast activities. Having studied the opportunities to improve the conditions of conventional peptic hydrolysis of Hb-P, the use of non-conventional technologies to improve the enzymatic process was also explored. A second study was conducted to evaluate the impact of PEF on pepsin inactivation in hydrolysates of Hb-P and Hb-B, characterize the peptide populations after pepsin inactivation by PEF treatment, and assess the effects of PEF treatment and final pH (3, 7, and 10) on the antimicrobial activities of the final hydrolysates. In this case, Hb-B and Hb-P were hydrolyzed with pepsin under the optimal conditions previously established (37 °C at pH 3.0 for 3 h) and treated with PEF (73 pulses, 23.8 kV/cm, 90 Hz) to inactivate the enzyme. The degree of hydrolysis (DH) was also evaluated, which did not show significant changes after PEF-inactivation of pepsin, whereas the peptide population analysis by RP-UPLC-MS/MS showed some changes in PEF-treated hydrolysates over time, suggesting a residual pepsin activity. PEF treatments did not show any significant impact on antimicrobial (antibacterial, antifungal, and anti-yeast activities). However, higher final pH (pH 10) fostered stronger anti-yeast activity (*R. mucilaginosa*), whereas pH 7 fostered antifungal activity (*M. racemosus*). Even though some changes were observed in the peptide population, no positive or negative effects of PEF were found for the antimicrobial and antioxidant activities. Upon evaluation of the alternatives for improving the enzymatic hydrolysis of Hb-P, a third stage was carried out to explore the opportunities for the application of Hb-P hydrolysates in the control of undesirable food microorganisms such as food-borne pathogens. This stage consisted of evaluating and comparing the feasibility of using peptic hydrolysates derived from Hb-P and porcine Cruor (P-Cru) as a strategy for biocontrol of *Listeria monocytogenes* in meat products. For this purpose, peptic hydrolysates were prepared from Hb-P and P-Cru at different conditions of hydrolysis temperature and enzyme/substrate (E/S) ratio. Then, the antimicrobial activity (*in vitro* and *in situ*) of hydrolysates was compared against three different serotypes of *L. monocytogenes*. As a result, it was established that the reduction of temperature and E/S ratio of P-Cru hydrolysis affected the enzymatic performance, resulting in two percentage units less DH compared to Hb-P hydrolysate, as well as some differences in peptide population. However, the antimicrobial activity (*in situ*) was not significantly affected, decreasing the viable count of *L. monocytogenes* by ~1-log and retarding its growth for 21 days at 4 °C. This study proved, for the first time, the feasibility of producing a biopreservative for the control of *L. monocytogenes* in a ready-to-eat (RTE) meat product from porcine cruor as an alternative for the valorization of slaughterhouse blood under a circular economy approach. To summarize, this research project has confirmed that, similar to Hb-B, Hb-P is a suitable source to produce antimicrobial and antioxidant peptides through peptic hydrolysis. Also, the technological feasibility of using PEF treatments to stop enzymatic hydrolysis during the production of hemoglobin-derived bioactive peptides has been validated. Furthermore, the potential use of both pure Hb-P and P-Cru hydrolysates as biopreservation of RTE meat products against L. monocytogenes has been demonstrated.

Le présent mémoire se divise en deux parties. La première décrit le développement d’une nouvelle méthodologie de synthèse de peptides analogues contraints par une sulfahydantoïne. La deuxième partie décrit la synthèse de nouveaux composés dérivés du motif sulfahydantoïne au potentiel antibactérien. Le premier chapitre est consacré à la description des agents thérapeutiques peptidiques et de leurs applications. Il est sujet également de l’intérêt de développer de nouveaux peptides contraints. Le deuxième chapitre décrit la synthèse du motif sulfahydantoïne ainsi que la synthèse de peptides analogues contraints sur support solide et en solution. Le troisième chapitre traite des résultats conformationnelles des peptides contraints obtenus à l’aide de la spectropolarimétrie de dichroïsme circulaire et par la spectroscopie de résonance magnétique nucléaire. Le quatrième et dernier chapitre porte sur la synthèse de nouveaux composés dérivés de la sulfahydantoïne et leur caractérisation. Finalement, les résultats des tests biologiques réalisés avec les composés sont présentés.

Tableau d'honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2018-2019 / Les résidus provenant de l’activité de l’industrie forestière canadienne sont estimés chaque année à plus de 20 millions de tonnes de matière sèche. Des extraits réalisés à partir des écorces de troncs retrouvés dans ces résidus et présentant d’intéressantes propriétés biologiques ont été présentés comme une opportunité de valorisation des produits forestiers vers des domaines de plus fortes valeurs ajoutées. Pourtant, les branches des arbres éliminées durant des éclaircies de peuplements forestiers ou pendant les campagnes d’élagage portent également d’autres tissus végétaux dont la composition chimique et les propriétés biologiques peuvent s’avérer distinctes de celles des écorces. Notre hypothèse de recherche est que les érables, espèces d’importance économique majeure et très répandues des forêts canadiennes, dont les bourgeons se retrouvent dans les résidus forestiers, peuvent également servir à la production d’ingrédients actifs pour les secteurs de l’agroalimentaire, des produits cosmétiques et même de la santé (médicaments, phyto-médicaments, nutraceutiques). En effet, du fait de leur caractère indifférencié, ces bourgeons pourraient contenir des métabolites différents de ceux des autres tissus. Notre projet de recherche a donc eu pour principal objectif, l’exploration des domaines potentiels de valorisation de produits naturels issus de bourgeons de l’érable à sucre et de l’érable rouge. Du fait de la quasi inexistence de données dans la littérature, notre étude a consisté essentiellement à acquérir des connaissances sur la composition chimique de cette matière végétale et à évaluer les effets biologiques in vitro d’extraits et / ou de molécules issues de bourgeons d’érable. Pour cela, différentes méthodes d’extractions et différents solvants peu toxiques et respectueux de l’environnement ont été envisagés. Des explorations chimiques par Chromatographie sur Couche Mince (CCM), des dosages colorimétriques et des déterminations d’activité antioxydante ont ensuite été utilisés pour caractériser et évaluer l’extrait le plus prometteur. La détermination de la nature chimique des constituants majeurs de ce dernier ainsi que des essais biologiques ont été conduits afin de mesurer son potentiel de valorisation dans divers domaines. Les rendements en extraits secs, la nature et quantité en certains types de composés ainsi que les résultats de tests chimiques d’activité antioxydante ont montré que l’extrait à l’eau chaude de bourgeons d’érable rouge présentait un réel potentiel de valorisation comme antioxydant naturel. L’identification des composés phénoliques contenus dans cet extrait et leur quantification ont permis de révéler une forte présence de gallo-tannins, mais également d’hétérosides de quercétine et de cyanidine qui ont été décrits pour la première fois dans cette espèce. L’exploration des effets de cet extrait sur les neutrophiles humains comme première approche n’a indiqué aucune toxicité ni modification significative de leur viabilité jusqu'à 100 μg/mL. Cependant pour des plus fortes concentrations, l’extrait a montré une capacité à accélérer la mort programmée de ces cellules majeures de l’inflammation et cette activité serait due à certains gallotanins. Cette propriété biologique mis en évidence pour la première fois ouvre le champ à de nombreuses voies de valorisation notamment dans la résolution du processus inflammatoire où la survie des neutrophiles est incontestablement liée au développement de pathologies chroniques / The residues from the activities of Canadian forest industry are estimated to be more than 20 million tons of dry matter per year. The extractives of trunk barks from these residues have been studied as a way to valorize these non- wood forest products in areas with higher added values based on their interesting biological properties for human health. However, branches of the trees removed during thinning or pruning also carry other plant tissues with chemical composition and biological properties distinct from barks. Our research hypothesis was that maples, the widespread trees with major economic value from Canadian forests, represent a source of important quantities of forest residues containing buds which could be used to produce active ingredients for food industry and healthcare (drugs, phytomedications, and nutraceuticals). Indeed, buds contain important amount of meristems, undifferentiated embryonic tissues that may be rich in some bioactive compounds that are often found only in small quantities in other plant parts. Thus, the main objective of our research project was to explore the potential areas of valorization of natural products derived from sugar and red maple buds No data dealing with the chemical composition of this plant material nor biological effects of extracts and / or molecules derived from maple buds were found in scientific literature. The extracts of maple buds (therefore obtained with not toxic and environment- respectful solvents), were analysed by qualitative approach by Thin Layer Chromatography (TLC) assays for screening of phytochemicals. The quantitative assays and antioxidant activity assessment were used to characterize and evaluate the best promising extract. The major phytochemicals of the latter were identified, along with the biological tests undertaken in order to measure its potential of valorization in several fields The yields of dry matter, the nature and quantity of some potential bioactive compounds and the results on antioxidant activities evaluation showed that the hot water extract of red maple buds has a real potential for development as natural antioxidant. The identification of the major phenolic compounds contained in this extract and their quantification revealed an important concentration of gallo-tannins, along with quercetin and cyanidin glycosides, determined in this study for the first time in this species. Exploration of the effects of water extract from red maple buds on human neutrophils as a first approach indicated no toxicity nor significant modification of their viability up to 100 μg / mL. However, for higher concentrations, the extract showed an ability to accelerate the programmed death of these major cells of inflammation. Further studies revealed that this activity was due to particular gallotannins. This biological property highlighted for the first time opens the field to several ways of valorization especially for the resolution of inflammatory processes in which neutrophil survival is undoubtedly linked to the development of chronic pathologies.

Les lichens produisent une variété de métabolites secondaires de défense en réponse à un stimulus externe (intensité lumineuse, prédation, pathogène, conditions climatiques, etc.) afin de protéger les partenaires symbiotiques. Plusieurs activités biologiques sont associées à ces métabolites de défense : antitumorale, antipyrétique, anti-inflammatoire, antioxydante, antimycobactérienne, antimicrobienne et analgésique. Les décoctions de lichens étaient d'ailleurs utilisées en médecine traditionnelle pour traiter les maladies respiratoires (irritation de la gorge, toux, asthme et tuberculose), le diabète et les infections intestinales. L'objectif du projet consiste à isoler et identifier de nouveaux produits naturels bioactifs issus des lichens du grand du nord du Québec qui vivent des stress uniques au monde. La diversité moléculaire des lichens Stereocaulon paschale et Cladonia stellaris provenant de la région d'Umiujaq a été étudiée. Pour ce faire, des tests in vitro indicatifs de l'inhibition des étapes majeures de la carcinogenèse (initiation, promotion et progression) et anti-inflammatoires ont été réalisés lors du criblage biologique des extraits bruts pour identifier de nouveaux agents chimiopréventifs du cancer. Afin de localiser les composés actifs directement sur le chromatogramme, les extraits bruts ont été microfractionnés par chromatographie liquide à haute performance (HPLC), puis les fractions ont été soumises aux tests biologiques. Parallèlement, un premier criblage chimique des extraits bruts a été fait par HPLC-UV-TOF-HRMS. L'isolation à l'échelle du milligramme des produits naturels a ensuite été effectuée par chromatographie liquide à moyenne pression (MPLC). Puis, la structure des composés purs a été élucidée par une variété de méthodes spectroscopiques telles que la RMN, HRMS, IR, etc.

Myrianthus arboreus est une essence de la forêt tropicale d’Afrique dont les tissus contiennent des molécules bioactives intéressantes. Les données ethnopharmacologiques africaines attribuent à l’extrait aqueux d’écorces de racines de M. arboreus des effets thérapeutiques notamment antidiabétique. Le but de cette thèse était de valider ce potentiel à travers trois séries des bioessais cellulaires in vitro, d’identifier les principes actifs et d’élucider les mécanismes d’actions par lesquels la plante exerce son activité sur le diabète. Une étude préliminaire sur les différents extraits et fractions obtenus à partir de solvants de force de polarité croissante (dichlorométhane, éthanol, méthanol, eau) a été menée et a démontré un excellent potentiel antioxydant de l’extrait éthanolique et de sa fraction acétate d’éthyle comparable à celui de l’Oligopin®, un extrait commercial riche en proanthocyanidines. Ces résultats ont corrélé avec les teneurs en acides hydroxicimiques et en proanthocyanidines, deux classes de polyphénols présentes dans l’extrait et la fraction acétate d’éthyle. Ensuite, les résultats des bioessais cellulaires indiquent qu’aucun extrait ou fraction n’a été capable de stimuler le transport de glucose dans les cellules musculaires C2C12. A l’inverse, l’extrait éthanolique, sa fraction hexanique et sa fraction enrichie en alcaloïdes se sont démarqués par leur effet sur le contrôle de l’homéostasie hépatique du glucose. Parallèlement, la fraction acétate d’éthyle a uniquement démontré un profil plus prometteur en diminuant la production de glucose dans le foie. Plus précisément, ces extraits et fractions ont significativement inhibé l’activité du glucose-6-phostaptase (G6Pase) via la stimulation des voies insulino-dépendante (Akt) et – indépendante (AMPK), à l’exception de la fraction EAc qui n’active que l’AMPK. Ce dernier mécanisme est semblable à celui de la metformine, l’hypoglycémiant oral le plus utilisé dans le monde. D’autre part, les extraits et fractions bioactifs ont également augmenté l’activité de la glycogène synthétase (GS) suite à la phosphorylation de la glycogène synthase kinase-3. Le sous-fractionnement de la fraction hexanique guidé par les deux bioessais a conduit à l’isolation de sept composés majeurs, dont quatre nouveaux triterpènes pentacycliques ayant un fragment férulate. L’acide 3β-O-trans-féruloyl-2α, 19α- dihydroxyurs-12-en-28-oïque (H1), l’acide 2α-acetoxy-3-β-0-trans-féruloryl-19α-hydroxyl- 12-en-28-oïque (H3) et l’acide ursolique (H5) sont responsables, en grande partie, de l’activité antidiabétique de la fraction hexanique. Ils ont démontré le même mécanisme d’action que l’extrait éthanolique en diminuant l’activité de la G6Pase et en augmentant celle de la GS ainsi qu’en activant les voies de signalisation impliquées. Le H3 s’est démarqué par son effet le plus puissant et comparable à celui de l’extrait éthanolique et sa fraction hexanique dans toutes les expériences. D’autre part, le sous-fractionnement de la fraction acétate d’éthyle guidé par les même bioessais a permis d’isoler cinq composés phénoliques, dont deux regioisomères Cglycosyl flavone à savoir isoorientine et orientine, ainsi que trois composés phénoliques très connus tels que l’acide chlorogénique, l’acide protocatéchique et l’aldéhyde protocatéchique. Dans tous les bioessais, isoorientine s’est démarqué avec ses effets remarquables en diminuant l’activité de la G6Pase, et augmentant celle de la GS, comparable à la fraction acétate d’éthyle. En conclusion, les résultats de cette thèse soutiennent le potentiel antidiabétique de M. arboreus rapporté dans la médecine traditionnelle africaine. Cette activité implique essentiellement le contrôle de l’homéostasie de glucose au niveau du foie à travers les voies de signalisation médiées par l’Akt, l’AMPK et la GSK-3. Les composés actifs tels que les dérivés féruliques de triterpène (H1 et H3) ainsi que le C-glycoside du flavones l’isoorientine (E1), avec un potentiel anti-diabétique prometteur pourront servir comme nouveaux candidats thérapeutiques des préparations traditionnelles ou pour des fins thérapeutiques ultérieures. Ces molécules bioactives vont représenter les marqueurs importants pour toute homologation future de cet extrait naturel de l’ethnopharmacologie congolaise. / Myrianthus arboreus is a tree of the tropical rainforest of Africa the tissues of which contain promising bioactive compounds. African ethnopharmacological data attribute to the aqueous extract of M. arboreus root bark therapeutic effects including antidiabetic. The aim of this thesis was to validate this potential through three series of cell-bioassays, to identify the principle responsible for this activity and to elucidate the mechanisms of actions by which this plant extract exerts its antidiabetic activity. A preliminary study on different extracts and fractions performed with solvent of increasing polarity (dichloromethane, ethanol, methanol and water) has revealed an excellent antioxidant potential of ethanol extract and of its ethyl acetate fraction comparable to that of Oligopin®, a commercial extract rich in proanthocyanidins. This result was well correlated with the levels of hydroxycinnamic acids and proanthocyanins, two classes of polyphenols present in the extract and its antioxidant fraction. In addition, the results of cell bioassays indicate that no extract or fraction was able to stimulate glucose transport in C2C12 muscle cells. In contrast, the ethanolic extract, its hexane and the alkaloid-enriched fractions stood out by their effect on the control of hepatic glucose homeostasis. Similarly, the ethyl acetate fraction only demonstrated a more promising profile by decreasing glucose production in the liver. Specifically, these extracts and fractions significantly inhibited glucose-6-phostaptase (G6Pase) activity via insulindependent (Akt) and -independent (AMPK) pathway stimulation, except for the ethyl acetate ethanolic fraction which only activated AMPK. The latter mechanism is similar to that of metformin, the most widely used oral hypoglycemic drug in the world. On the other hand, bioactive extracts and fractions also increased the activity of glycogen synthase (GS) through the phosphorylation of glycogen synthase kinase-3. Sub-fractionation of the hexane fraction guided by the two bioassays resulted in the isolation of seven major compounds, including new pentacyclic triterpenes having a ferulate fragment. 3β-O-trans-feruloyl-2α, 19α-dihydroxyurs-12-en-28-oic acid (H1), 2α-acetoxy-3- β-O-trans-feruloryl-19α-hydroxyl-acid 12-en-28- oic acid (H3) and ursolic acid (H5) which are responsible, to a large extent, for the antidiabetic activity of the hexane fraction. The active constituents exhibit the same mechanism of action as the EtOH extract by decreasing the activity of G6Pase, increasing that of GS and activating signaling pathways involved. The H3 stood out for its most powerful effect which was determined to be comparable to that of the ethanolic extract and to its Hexane fraction in all experiments. On the other hand, bioassay-guided fractionation of ethyl acetate fraction led to the isolation of five phenolic compounds, including two regioisomers C-glycosyl flavons namely isoorientin and orientin, along with three well-known phenolic compounds, chlorogenic acid, protocatechuic acid and protoctehuic aldehyde. In all experiments, isoorientin (E1) stood out with its most powerful effects, by decreasing the activity of G6Pase and increasing the GS. Altogether, the results of the present thesis support the antidiabetic potential of M. arboreus reported by African folk medicine, which involves control of glucose homeostasis in the liver via Akt, AMPK and GSK-3 phosphorylation. The bioactive molecules ferulic derivatives of triterpenes (H1 and H3), and C-glycosyl flavone E1 determined in studied extracts and fractions were determined to have a promising anti-diabetic activity, can be used as new therapeutic candidates for traditional preparations or for future therapeutic purposes. These molecules can also be used as markers for future authentifications of the natural products based on Myrianthus arboreus root bark extracts.

L’adsorption de protéines adhésives telles que la fibronectine (Fn) à la surface d’un dispositif médical suivant son introduction dans le corps joue un rôle critique dans la réponse biologique. Afin de moduler cette réponse, la création de revêtements bioactifs à la surface des matériaux représente une stratégie à adopter. Dans ce contexte, ce projet de recherche vise à développer des revêtements capables de promouvoir des interactions cellulaires spécifiques. Ainsi, des revêtements de fibronectine ont été développés à la surface de polymères présentant un potentiel pour être utilisés comme biomatériau : le film de fluorocarbone (CFx) et des polyetherurethanes (PEUs) à surface modifiée. Le film de CFx est un nano-recouvrement déposé par traitement plasma sur l’acier inoxydable, et a été développé pour éviter la corrosion du métal lors d’un contact à long terme avec le sang. Les modifications surfaciques des PEUs ont quant à elles montré leur capacité à réduire l’adhérence plaquettaire par l’ajout d’oligomères fluorés au PEU de base, ou à promouvoir l’adhérence cellulaire, par l’ajout d’oligomères anioniques. La stabilité de revêtements de fibronectine adsorbée ou greffée à la surface de CFx a tout d’abord été analysée sous différentes contraintes (déformation, condition statique et sous flux). Les résultats ont révélé une homogénéité plus importante pour la Fn greffée que pour l’adsorbée. Les essais biologiques effectués par la suite sur les PEUs ont indiqué que la fibronectine jouait un rôle majeur dans la coagulation sanguine et dans l’activation des cellules inflammatoires. Par conséquent, ce projet de recherche a permis de mieux comprendre les mécanismes d’interaction entre la Fn et la surface des polymères. La pertinence du développement de revêtements stables à la surface de matériaux destinés à être en contact avec le sang et de leur rôle dans l’interaction cellulaire a été mise en évidence comme pouvant influencer la cicatrisation et le succès des implants. / After the introduction of a medical device into the body, adhesive proteins such as fibronectin (Fn) adsorb to the surface of the material and play a critical role in the mediation of biological responses. To modulate these responses, one strategy consists in developing bioactive coatings at the surface of materials. With the aim of promoting cell interactions, this research project focuses on developing fibronectin coatings on different polymeric materials, which presented suitable properties for blood-contacting applications: fluorocarbonated film (CFx) and surface-modified polyuetherurethanes (PEUs). The CFx film is a nano-coating deposited by plasma treatment on stainless steel substrates developed in order to avoid metal corrosion after long-term blood contact. The PEUs surfaces are modified by oligomer blending: a fluorinated oligomer, reducing platelet adhesion, or an anionic one, promoting cell adhesion, were selected for their ability to modulate cell responses. Firstly, fibronectin was adsorbed or grafted on CFx and characterized under different constraints (plastic deformation, static conditions, and under pseudo-physiological fluid flow). The interaction of fibronectin with the CFx nano-coating enabled to evaluate the stability of the coatings and to validate the relevance of their development. The results revealed greater homogeneity for grafted Fn compared to adsorbed Fn. The influence of Fn adsorption on the surface-modified PEUs towards the response of inflammatory cells and the thrombogenic nature of the surfaces were then investigated. The biological tests indicated that fibronectin played a prominent role in thrombus formation and showed differentiated effect on inflammatory cell activity when coated onto the different polymeric substrates. This research increased our knowledge on the surface interactions between Fn and polymers. The relevance for the development of stable biomolecule coatings at the surface of materials for blood-contacting applications and regarding the role of biomolecule coatings on subsequent cell interactions was shown and focused on the possible influence of the wound healing process and on the final outcomes of implants.