Développer de nouvelles méthodes pour l'étude des interactions entre les membranes cellulaires et diverses molécules bioactives telles que des peptides, des protéines ou des médicaments est d’une grande importance. Ces interactions sont primordiales dans l’activité de ces composés et leur meilleure compréhension pourrait permettre, entre autres, la mise au point de nouveaux médicaments, l’amélioration de leur efficacité et la diminution de leur toxicité. La spectroscopie RMN des solides est une technique de choix pour l’étude de telles interactions. Plus spécifiquement, l’utilisation de sondes membranaires est courante et permet d’accéder à de nouvelles expériences. Le projet de thèse principal porte sur la synthèse et l’étude de phospholipides monofluorés pour leur validation comme sonde membranaire modèle en RMN des solides. Le fluor possède de nombreuses caractéristiques chimiques et spectroscopiques d’intérêt pour son utilisation pour l’étude de complexes de biomolécules en spectroscopie RMN. La présente thèse rapporte d’abord les travaux de synthèse de trois nouveaux analogues monofluorés de la dimyristoylphosphatidylcholine (F-DMPC), ayant un atome de fluor sur la chaîne acyle en position 2 du glycérol, dans le but de mimer les membranes eucaryotes. L’étude des propriétés de ces trois nouveaux F-DMPC, ainsi que de trois dérivés synthétisés antérieurement, réalisée principalement en spectroscopie infrarouge et en RMN des solides, est aussi présentée. Dans l’ensemble, les résultats ont montré que l’incorporation d’un atome de fluor à la DMPC induit des perturbations significatives, mais que des mélanges F-DMPC/DMPC composés d’au maximum 25% de phospholipides monofluorés se comportent de façon similaire aux membranes de DMPC. Afin de valider ce nouveau modèle, l’orientation de deux peptides antimicrobiens au comportement connu a été estimée dans des membranes contenant 25% de F-DMPC. Pour tous les F-DMPC, la RMN de l’azote-15 a montré que l’orientation des peptides n’était pas affectée par la présence de DMPC monofluorée. De tels mélanges pourraient ainsi être utilisés comme sonde membranaire pour l’étude d’interactions entre ces membranes et différentes molécules bioactives par RMN des solides. La thèse présente aussi le développement d’une méthodologie de synthèse flexible de phosphatidylglycérols. Puisque des chaînes acyle identiques ou différentes et de longueur variée peuvent être incorporées, cette méthodologie permettra d’accéder aux F-DMPG en vue de mimer les cellules procaryotes. Le second projet de thèse porte sur l’étude de nouveaux peptides modèles afin de mettre au point un outil pour évaluer l’épaisseur des membranes biologiques. Une série de peptides analogues au peptide antimicrobien synthétique MSI-103 ayant différentes longueurs, appelés KIAn, a d’abord été synthétisée et étudiée afin d’étudier l’importance du concept de décalage hydrophobe dans la formation de pores transmembranaires et l’activité des peptides. Cette étude a démontré que la longueur est un facteur clé dans l’activité de ces peptides : ils doivent être suffisamment longs pour traverser l’épaisseur hydrophobe des bicouches lipidiques. Toutefois, dans le design de la série KIAn, les peptides plus longs sont davantage chargés et ce facteur peut aussi affecter la tendance observée. Cette thèse rapporte donc les travaux menés afin de vérifier l’influence de la charge cationique des peptides KIAn dans leur activité. Deux nouvelles séries de peptides de longueur variable (14 à 28 acides aminés) et de charge globale constante (+7), appelées KIA(7)n et KIXAn, ont été synthétisées et analysées par différentes techniques (dichroïsme circulaire, tests biologiques, spectroscopie de fluorescence, RMN de l’azote-15). Cette étude a permis de confirmer l’importance du principe de décalage hydrophobe et l’absence d’effet dû à la charge des peptides dans leur activité. Elle a ainsi permis de valider l’utilisation de ces peptides comme règle moléculaire afin d’estimer l’épaisseur des bicouches lipidiques. / The development of new methodologies to investigate interactions between cell membranes and various bioactive molecules such as peptides, proteins or drugs is of primary importance. These interactions are essential for the activity of those compounds and a better understanding would allow, among others, the development of new drugs, the improvement of their efficiency and the reduction of their toxicity. Solid-state NMR spectroscopy is a method of choice to study membranes – molecules interactions. Specifically, using membrane probes is common and allows to access new experiments. The main project within this thesis focuses on the synthesis and study of monofluorinated phospholipids for their validation as model membranes probe in solid-state NMR. Fluorine possesses numerous chemical and spectroscopic characteristics of interest for its use to study biomolecule complexes in NMR spectroscopy. This thesis reports the synthesis of three new monofluorinated analogs of dimyristoylphosphatidylcholine (F-DMPC), having one fluorine atom located on the acyl chain at position 2 of the glycerol, with the goal of mimicking eukaryotic membranes. Property studies of these three new F-DMPCs and of three previously synthesized derivatives are also presented. Overall, the results have shown that the incorporation of a fluorine atom into DMPC perturbs significantly the membrane properties, but that F-DMPC/DMPC mixtures containing 25% F-DMPC or less behave in a similar way to DMPC membranes. To validate this new model, the orientation of two antimicrobial peptides having a known behaviour in the presence of DMPC membranes has been estimated in F-DMPC/DMPC (1/3) membranes. For all F-DMPC, 15N NMR has shown that peptide orientation is not affected by the presence of monofluorinated DMPC. Such mixtures can therefore be used as membrane probes to study interactions between them and various bioactive molecules with solid-state NMR. This thesis also presents the development of a new and flexible synthetic methodology of phosphatidylglycerols. As identical or different acyl chains with various lengths can be incorporated, this methodology will allow access to F-DMPG in order to mimic prokaryotic cell membranes. The second thesis project focuses on the study of new model peptides in order to develop a new tool to evaluate biological membrane thickness. A series of peptides analogues to the antimicrobial synthetic peptide MSI-103, having various lengths and called KIAn, have first been synthesized and studied to investigate the importance of the hydrophobic mismatch in the formation of pores and in the activity of these peptides. This study showed that peptide length is a key factor in their activity: the length must be sufficient to span the hydrophobic thickness of the lipid bilayers. However, the design of KIAn peptides implies that longer peptides are more charged and this factor can also influence the observed tendency. Therefore, this thesis reports our study aimed at verifying the influence of global cationic charge of KIAn peptides on their activity. Two new peptide series of various lengths (14 to 28 amino acids) and of constant global charge (+7), called KIA(7)n and KIXAn, have been synthesized and analyzed with several techniques (circular dichroism, biological tests, fluorescence spectroscopy and 15N NMR). This study confirmed the importance of hydrophobic mismatch and the absence of charge effect in the activity of these peptides. It also validated the use of these peptides as molecular rulers to estimate the hydrophobic thickness of lipid bilayers.

Les plantes appartenant à la famille des Asparagaceae, notamment les asperges (Asparagus officinalis L.) contiennent une large gamme de molécules bioactives comme les polyphénols, les flavonoïdes et les saponines. Ces composés ont plusieurs propriétés santé : effets antioxydants, anticancéreux et cardioprotecteurs. De plus, la production d'asperge génère des quantités importantes de coproduits ce qui en fait un bon choix pour une valorisation par la production d’extraits bioactifs pour le marché des produits de santé. Dans cette étude, réalisée dans une optique de bioraffinage vert, nous utilisons seulement l’éthanol et l’eau sous des conditions optimales plutôt que les solvants pétrochimiques généralement adoptés en extraction de molécules bioactives et qui peuvent être nocifs pour la santé humaine. Les teneurs en polyphénols et flavonoïdes totaux ont été déterminées dans différents segments de la tige d'asperge (parties supérieure et inférieure), dans différentes variétés d’asperge ainsi que dans les coproduits de la variété Guelph Millenium. L’identification des polyphénols a été réalisée par UPLC-MS/MS et la quantification des saponines a été effectuée par une méthode spectrophotométrique. L'optimisation de l’extraction des polyphénols et des flavonoïdes a été accomplie en modulant la température, la concentration d'éthanol et le ratio solvant/soluté. Les résultats obtenus ont montré que les polyphénols présents dans l’asperge sont des flavonoïdes et des acides phénoliques avec une dominance pour la rutine (92%). Les polyphénols sont davantage concentrés dans la partie supérieure de l’asperge (1.15 %) et représentent 0.6 % pour les parties basales et 1.4 % pour les asperges de calibre inférieur, sur une base de matière sèche. Les paramètres d'extraction optimisés sont 80 % d’éthanol à 70 °C pour 3 heures avec un ratio soluté/solvant de 1:40. Cette étude ne se limite pas à protéger l’environnement en retirant des sites d’enfouissement des coproduits d’asperge, mais elle confère une valeur ajoutée à ces coproduits. Mots clés : Asperge, coproduits, optimisation, polyphénols, flavonoïdes, saponines, UPLCMS/MS. / Plants belonging to the family of Asparagaceae, especially asparagus (Asparagus officinalis L.) contain a wide range of bioactive molecules such as polyphenols, flavonoids and saponins. These compounds have several health properties: antioxidant, anticancer and cardioprotective effects. In addition to that asparagus production generates a significant amounts of co-products, making it a good choice for the valorisation through the production of bioactive extracts for the functional food market. In this study, carried out with a green biorefinery view, we used only ethanol and water under optimum conditions rather than other solvents sometimes adopted in extraction of bioactive molecules and which may be harmful for human health. Total polyphenol and flavonoid were determined in different segments of the asparagus stem (upper and lower parts), differents varieties of asparagus and co-products of the Guelph Millenium variety. Identification of polyphenols was performed by UPLC-MS/MS and quantification of saponins was performed by a spectrophotometric method. The optimization of the extraction of polyphenols and flavonoids was accomplished by modulating the temperature, the ethanol concentration and the solute/solvent ratio. The polyphenols present in asparagus are especially flavonoids and phenolic acids with a dominance for rutin (92%) .The polyphenols have been found to be more concentrated in the upper part of the asparagus stem (1.15 %) and represent 0.6 % for the basal parts of the stem and 1.4 % for the lower grade asparagus based on dry matter. The optimized extraction parameters are 80 % ethanol at 70 °C for 3 hours with a solute/solvent ratio of 1:40. This study is not limited to protect the environment by removing asparagus co-products from landfills, but adds values to these co-products. Key words : Asparagus, co-products, optimization, polyphenols, flavonoids, saponins, UPLC-MS/MS.

Les travaux présentés dans cette thèse concernent l'utilisation de la chimie ''click'' Diels-Alder pour la construction d'hétérocycles oxygénés bioactifs. Dans un premier temps, une nouvelle méthodologie de synthèse versatile menant à des anhydrides maléiques disubstitués est illustrée par la synthèse de l'anhydride chaetomélique A (2.31a, inhibiteur nanomolaire de la FTase) ainsi que la synthèse d'un agent inducteur de la germination (1.26) et d'un nouveau bis-anhydride (1.27) utilisé comme agent de réticulation pour la fixation de cellules ou de tissus. En débutant avec des alcynes commercialement disponibles ou facilement préparables, ces cibles sont assemblées en deux étapes par chimie "click " oxazole-alcyne cycloaddition-cycloréversion suivi par une oxyfonctionnalisation des furanes obtenus. Ensuite, une méthode de synthèse efficace, conciseet modulaire des cadiolides A, B et D est rapportée. Les étapes importantes comportent : (i) l'assemblage du motif β-aryl--benzoyl-buténolide en un seul pot via un tandem Diels-Alder cycloaddition-cycloréversion (oxazole-ynone) régiocontrolé de type "click-unclick"suivi parune hydrolyse du 2-alkoxyfuraneet (ii) une condensation de type Knoevenagel sans groupement protecteur permettant l'obtention rapide des cadiolides A, B et D à partir d'un même précurseur. Par la suite, la découverte inusitée du réarrangement des 3-acyl-2-alkoxyfuranes en furan-3-carboxylate d'alkyle estabordée. Cette transformation, une fois optimisée, permet l'obtention de 13 furan-3-carboxylates d'éthyle. De plus, elle est utilisée comme étape clé dans la synthèse du pumiloxyde aldéhyde, un labdane furfural rare isolé de Tarreanthus africanus, un arbre de la famille des méliacées utilisé au Cameroun pour traiter les vers intestinaux. Finalement, les derniers travaux présentés concernent la synthèse defuro[2,3-b]chromones par tandem Diels-Alder rétro Diels-Alder / addition-élimination oxa-Michael. Cette transformation permet la préparation de cinqfuro[2,3-b]chromones substituées en position C-3. Le potentiel remarquable de cette réaction est démontrée par la première synthèse du bothriofurane A, un produit naturel isoléde Bothriocline laxa. Bien que d'autres groupes de recherche se sont intéressés à la synthèse de ce type de composé, nos travaux constituent le premier exemple de synthèse d'une furo[2,3-b]chromone d'origine naturelle. / This work concerns the use of Diels-Alder ''click'' chemistry for the construction of biologically active oxygen containing heterocycles. First of all, aversatile pathway to substituted maleic anhydrides is illustrated by the synthesis of the nanomolar FTase inhibitor chaetomellic anhydride A(2.31a), a germination promoter(1.26), and a novel bis-anhydride (1.27) cross-linking reagent for cell or tissue fixation. Starting from commercial or easily prepared alkynes, these targets were assembled in two steps by click-unclick oxazole-alkyne cycloaddition-cycloreversion and furan oxyfunctionalization. Secondly, a concise, modular and efficient synthesis of cadiolides A, B, and Dis reported. Prominent steps include : (i) one-pot assembly of a key β-aryl--benzoylbutenolide building block by regiocontrolled "click-unclick"oxazole-ynone Diels-Alder cycloaddition-cycloreversion and ensuing 2-alkoxyfuran hydrolysis, and (ii) a protecting group-free vinylogous Knoevenagel condensation enabling rapid access to cadiolides A, B and D from a common precursor. Then, the unexpected discovery of the ring-degenerate rearrangement of 3-acyl-2-alkoxyfurans to 2-substituted 3-carboalkoxyfurans is described. This transformation, once optimized, enabled the rearrangement of 13 different substrates. The scaffolding power of this chemistry is demonstrated by the first synthesis of pumiloxide aldehyde, a rare labdane furfural isolated from Turreanthus africanus, a cameroonian medicinal treeused to treat intestinal worms. Finally, the synthesis of furo[2,3-b]chromones by a Diels-Alder retro Diels-Alder / oxa-Michael addition-elimination tandem is discussed. This new methodology gives access to 5 different 3-substituted furo[2,3-b]chromones. The remarkable service ability of this transformation is highlighted by the first synthesis of bothriofuran A, a natural product isolated from Bothriocline laxa. Even though many research groups demonstrateinterest in the synthesis of suchcompounds, our work represents the first exemple of a natural furo[2,3-b]chromone synthesis.

Le diabète de type 2 (DT2) est un trouble multifactoriel complexe de l’homéostasie du glucose. Cette maladie, bien qu’elle possède une composante génétique, est principalement induite par des causes socio-environnementales comme de mauvaises habitudes alimentaires. En dépit des mesures hygiéno-diététiques et des traitements médicaux utilisés pour prévenir et traiter la maladie, le DT2 ne cesse de progresser. L’identification et la production de peptides bioactifs à partir de sources naturelles offrent une alternative intéressante aux médicaments de synthèse, dont les préoccupations concernant les effets secondaires ne cessent d’augmenter. Ainsi, en raison de leur abondance et leur richesse en molécule bioactive, les coproduits de la transformation du poisson offrent une source presque inépuisable de peptides bioactifs. En effet, lors d’études précédentes, il a été démontré que des protéines de morue et de saumon permettaient d’améliorer la santé cardio-métabolique in vivo, et d’améliorer la captation du glucose musculaire, de diminuer la production du glucose hépatique et l’inflammation. De plus, avec un nombre de plus en plus important d’individus à nourrir, l’industrie de la transformation doit augmenter sa production, et les déchets ne cessent de s’accumuler. Néanmoins, afin d’exercer leur effet bioactif, il est nécessaire de libérer ces peptides bioactifs des structures protéiques au sein desquelles ils sont imbriqués et sous forme inactive générant ainsi des hydrolysats complexes. Par la suite, une ou plusieurs étapes de séparation sont utilisées afin de concentrer ces peptides dans des fractions plus actives, par exemple en fractionnant ces hydrolysats complexes par électrodialyse avec membranes d’ultrafiltration. En effet, Il a été démontré l’efficacité de l’électrodialyse avec membranes d’ultrafiltration pour la génération de fractions améliorant, in vitro, la captation du glucose à partir d’hydrolysats de protéines de soya et de saumon. Ainsi, l’objectif principal de cette thèse était de concentrer et d’identifier des peptides bioactifs par le fractionnement d’un hydrolysat de protéines issu d’un coproduit de saumon iv par l’électrodialyse avec membranes d’ultrafiltration, et d’étudier l’impact de ces fractions et peptides sur le DT2. Lors de la première étude, il a été démontré qu’un empilement judicieux de membranes permettait de fractionner les peptides issus d’un hydrolysat de coproduit de saumon, en générant des fractions possédant des peptides avec des propriétés physico-chimiques (charge et masse) différentes. De plus, cet empilement de trois membranes d’ultrafiltration de seuils de coupure différents a permis de moduler la réponse in vitro de la captation du glucose. En effet, des peptides cationiques de plus haut poids moléculaire ont amélioré la captation du glucose dans une étude in vitro, alors que les peptides cationiques de plus faible poids moléculaire ont démontré un effet inhibiteur de la bioactivité. Finalement, l’analyse par spectrométrie de masse des fractions a permis de caractériser (temps de rétention et charge) 17 peptides cationiques et 21 peptides anioniques, potentiellement responsables de l’effet bioactif des fractions. Lors de la deuxième étude, le fractionnement par EDUF des fractions finales récupérées lors de la précédente séparation et l’étude in vitro de la bioactivité de ces fractions (captation du glucose, production du glucose hépatique et inflammation) ont permis d’identifier deux fractions très prometteuses, démontrant un effet sur ces trois bioactivités. De plus, l’analyse par spectrométrie de masse en tandem de ces fractions a permis d’identifier, à l’aide de base de données, la séquence peptidique de 24 peptides anioniques, potentiellement responsables de ces effets bioactifs. Finalement, lors de la troisième étude, basées sur l’analyse des spectres obtenus par spectrométrie de masse en tandem, 13 peptides ont été sélectionnés et synthétisés, puis testés individuellement pour leurs capacités à augmenter l’absorption du glucose au niveau de cellules musculaires, à diminuer la production de glucose hépatique et finalement à diminuer la réponse inflammatoire de macrophages. Ainsi, pour la première fois, quatre nouveaux peptides ont été identifiés à partir de coproduits de saumon, et leurs propriétés glucorégulatrices in vitro ont été démontrées. / Type 2 diabetes (T2DM) is a complex multifactorial disorder of glucose homeostasis. This disease has a genetic basis but is mainly caused by socio-environmental behaviours, such as overeating and a lack of physical activity. Despite dietary measures and medical treatments used to prevent and treat the disease, T2D continues to progress. The identification and production of bioactive peptides from natural sources offer an interesting alternative to synthetic drugs, whose concerns about side effects are constantly increasing. Thus, because of their abundance and richness in bioactive molecules, fish processing co-products offer an almost inexhaustible source of bioactive peptides. Indeed, in previous studies, cod and salmon proteins have been shown to improve cardio-metabolic health in in vivo studies, and to improve muscle glucose uptake, decrease hepatic glucose production, and inflammation. In addition, with a growing number of people to feed, the processing industry is at its height, and waste continues to accumulate. Nevertheless, in order to exert their bioactive effect, it is necessary to release these bioactive peptides from native proteins. Subsequently, one or more separation, using for example electrodialysis with ultrafiltration membranes, are needed to concentrate these peptides and generate bioactive fractions. Indeed, it was previously demonstrated the effectiveness of electrodialysis with ultrafiltration membranes to generate bioactive fractions, from complex matrices, able to improve the glucose uptake in vitro, from soy and salmon protein hydrolysates. In this context, the main objective of this thesis was to concentrate and identify bioactive peptides, by fractionating a protein hydrolysate from a salmon co-product, by electrodialysis with ultrafiltration membranes, and to study the impact of these fractions and peptides on T2D. In the first study, results demonstrated that a triple size selective separation by EDUF allowed to generate peptide fractions with different physicochemical properties (charge and mass). Moreover, it was demonstrated that such a separation allowed to modulate the in vitro response of the fractions for glucose metabolism. Indeed, from a single EDUF separation, cationic peptides with higher molecular weights were concentrated and demonstrated to enhance their glucose uptake capacity. Whereas, cationic peptides with lower molecular weights have decreased the glucose uptake capacity. In addition, analyses by mass spectrometry of the vi fractions allowed to characterize (retention time and charge) 17 cationic peptides and 21 anionic peptides, potentially responsible for the bioactive effect of the fractions. In a second study, a second EDUF fractionation, using as feed solution the final fractions recovered during the previous separation was performed. The selectivity of the process was confirmed by liquid chromatography-mass spectrometry analyses. Moreover, in vitro study of the bioactivities (glucose uptake, hepatic glucose production and inflammation) effect of these fractions, led to the identification of two very promising fractions, demonstrating a simultaneous effect on all three bioactivities tested. In addition, the tandem mass spectrometry analysis of these fractions allowed the sequence identification of 24 anionic peptides, potentially responsible for these bioactive effects. Finally, in a third study, based on the analysis of the spectra obtained by tandem mass spectrometry, 13 peptides were selected and synthesized, then individually tested for their ability to increase glucose uptake in muscle cells, to reduce glucose production by hepatic cells, and to decrease the inflammatory response of macrophages. Thus, for the first time, four new peptides identified from salmon by-products, demonstrated in vitro glucoregulatory properties.

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.

Cette thèse porte sur la mise en œuvre de procédés innovants d'extraction de composés naturels bioactifs de plantes. Nous avons considéré ici l'extraction d'un composé anti-oxydant, l'acide rosmarinique, à partir du végétal mélisse (Melissa officinalis L.), qui contient également d'autres composés d'intérêt (citral et caryophyllène). Différentes techniques d'extraction-purification, soit à haute pression (extraction au CO2 supercritique) ou à pression atmosphérique (extraction Soxhlet, extraction batch, nanofiltration etc.) ont été envisagées. L'objectif de ce travail a été d'étudier expérimentalement l'influence des paramètres opératoires (débit, composition et concentration du solvant, taille des particules, pression et température) sur la cinétique des processus afin de sélectionner les meilleures conditions pour chaque opération. Les résultats expérimentaux ont été ensuite comparés avec plusieurs modèles mathématiques décrivant les phénomènes de transfert de masse et l'écoulement au travers du milieu poreux constitué par la matière végétale broyée. Cette démarche, à partir de la détermination des paramètres physiques du modèle, a fourni les éléments pour une extrapolation potentielle à l'échelle industrielle. Du point de vue du procédé complet d'extraction-purification, l'originalité du travail a été de proposer plusieurs scénarii d'enchainement d'opérations, couplant en synergie des opérations conventionnelles à pression atmosphériques (macération, nano-filtration etc.) et des opérations de traitement au CO2 supercritique avec co-solvant. / This thesis deals with the extraction of natural bioactive compounds from plants (case study with Lemon Balm (Melissa officinalis L.)) by using different separation techniques at high (supercritical extraction) and atmospheric pressure (Soxhlet extraction, batch extraction, nanofiltration etc.). The influence of main operational parameters (solvent composition and flow rate, particle size of the raw material, pressure, temperature) on the process kinetics is studied experimentally with the aim to determine appropriate operational conditions for better extraction. The experimental results are confronted to a number of mathematical models in order to estimate the applicability of different theoretical concepts to the particular process and to select and apply appropriate models for determination of important parameters, characterizing the mass transfer process and necessary for scale-up and design purposes. Coupling between different separation methods is also considered and a number of integrated process schemes are proposed resulting in better yield of the targeted compounds.

Cette étude porte sur le développement et la caractérisation d’un biomatériau d’ostéosynthèse bioactif, biorésorbable et présentant une tenue mécanique la plus élevée possible. Il a pour vocation de favoriser la repousse osseuse tout en remplaçant temporairement les fonctions mécaniques de l’os. Le matériau, élaboré à base d’un polyacide lactique et de verre bioactif, doit pouvoir être transformé par injection moulage de manière à obtenir des formes complexes de petites tailles telles que des vis, des ancres ou des plaques d’ostéosynthèse. Le bioverre permet au matériau de se lier facilement à l’os tandis que le polyacide lactique apporte des propriétés mécaniques essentielles pour des applications impliquant des contraintes et l’aptitude à la mise en oeuvre. Des biocomposites à base du bioverre 45S5 existent déjà mais leurs applications sont limitées du fait d’interactions bioverre/polymères partiellement incomprises qui provoquent une stabilité thermique très faible. Un contrôle systématique de la dégradation thermique des matériaux a permis d’établir la matrice polymère, le procédé d’élaboration composite et la granulométrie du bioverre optimaux pour l’obtention d’un composite de référence à base de 45S5. Par la suite, le suivi in vitro de composites élaborés à partir de nouveaux bioverres a permis de mieux comprendre l’influence de la composition des bio-verres ainsi que les interactions polymère/bioverre. Ces essais ont permis d’identifier une nouvelle formulation permettant d’allier bioactivité (formation d’hydroxyapatite au bout de 15 jours dans du SBF) et dégradation in vitro minimisée. Cette formulation a présenté des propriétés thermiques et rhéologiques similaires à celle du polymère permettant une mise en forme de petites pièces par injection moulage bien plus aisée qu’avec le composite 45S5. En outre, au bout de 4 mois d’immersion in vitro dans du PBS, les propriétés mécaniques en traction de ce matériau s’approchent de celles du polymère et sont largement supérieures à celles du composite à base de 45S5. / The elaboration and characterization of a bioresorbable and bioactive biomaterial with mechanical properties as high as possible for osteosynthesis applications is the purpose of this study. This biomaterial must promote bone healing while replacing temporarily its mechanical functions. It is made with a polylactic acid and a bioactive glass and it must be easy to process through plasturgy methods in order to obtain small complex shapes as screws, anchors or osteosynthesis plates. The bioactive glass enhances the bioactivity of the material allowing it to link with the bone and the polylactic acid brings good mechanical properties essential to the applications that imply stress support and process aptitude. Biocomposites elaborated with 45S5 bioactive glass already exist but their applications are limited because of poorly understood bioactive glass/polymer interactions implying a weak thermal stability. A systematic control of the thermal degradation of the materials allows to define the best polymer matrix, composite elaboration process and bioactive glass granulometry to obtain an optimized 45S5 composite which stands for reference composite. Then, the in vitro follow-up of composites made with new bioactive glasses enhances the comprehension of the influence of the composition of the bioac-tive glass as well as the polymer/bioactive glass interactions. Hence, a new optimal formulation was identified. This formulation showed bioactivity (hydroxyapatite formation after 15 days in SBF) and a minimized in vitro degradation. Moreover, it showed thermal and rheological properties similar to neat polymer’s, which allows the thermomanufacturing of small pieces easierly than with the 45S5 composite. Plus, after an in vitro degradation in PBS of 4 months, its tensile properties were close to polymers’ and largely superior to 45S5 composite’s.

Ce travail concerne l'élaboration, l'étude physico-chimique et l'évaluation biologique de verres bioactifs purs et dopés, sous forme massive ou poreuse. Trois éléments dopants (Mg, Zn et Sr) ont été introduits, séparément puis simultanément, dans la matrice vitreuse. Les différents verres du système SiO2-CaO-Na2O-P2O5, synthétisés par fusion à haute température, présentent une structure amorphe et homogène. Leur réactivité chimique a été évaluée lors de tests in vitro en l'absence puis en présence de cellules. La bioactivité des verres est avérée par la formation d'une couche d'hydroxyapatite à leur surface. L'introduction d'éléments dopants influe fortement sur la dissolution de la matrice vitreuse, ainsi que sur la cinétique de formation et la cristallisation de la couche d'hydroxyapatite. Ces résultats ont été obtenus par un ensemble de techniques de caractérisations, telles que la DRX, l'IR, le MEB-EDX ou l'ICP-OES. La non-cytotoxicité des verres et une bonne prolifération cellulaire à leur surface a également été mise en évidence. En outre, une étude structurale originale sur la bioactivité des verres par RMN du Solide a mis en évidence la formation de deux nouvelles espèces de tétraèdres SiO4 dans le réseau vitreux et l'apparition d'une nouvelle composante PO43-(HA), caractéristique de l'hydroxyapatite, lors des tests in vitro. Par ailleurs, deux phosphosilicates présentant une porosité macro et micrométrique ont été synthétisés par réaction entre un nitrure, tel que TiN, et les oxydes du verre. Cette porosité a été créée après une mise au point des différents paramètres thermiques nécessaires à ce phénomène.

Lorsque les verres bioactifs entrent en contact avec des tissus vivants, une série de réactions physico-chimiques (dissolution, précipitation...) ont lieu à l'interface matériau / os, et conduisent à la formation d'une couche phosphocalcique, dont la composition est proche de la phase minérale de l'os (hydroxyapatite). La couche d'apatite sert de site de minéralisation pour les cellules osseuses, ce qui permet in fine un lien intime entre le verre bioactif et les tissus osseux. Ce lien est caractéristique de la bioactivité, qui peut être modulée via plusieurs paramètres du verre comme la composition en éléments majeurs et traces ou les propriétés texturales (surface spécifique, porosité).Dans ce contexte, nous avons élaboré des verres bioactifs dans des systèmes binaires (SiO2-CaO) et ternaires (SiO2-CaO-P2O5). Ces verres ont été dopés en ions zinc et magnésium via la voie sol-gel. Grâce à l'emploi de tensioactifs, nous avons obtenu des verres mésostructurés. Enfin, en utilisant des méthodes dites " d'opale inverse ", des verres à macroporosité organisée ont été synthétisés. L'influence de ces paramètres sur la réactivité des verres au contact d'un milieu biologique (DMEM) a principalement été étudiée par des techniques utilisant des microfaisceaux d'ions. L'émission X induite par particules chargées (PIXE) combinée à la spectrométrie de rétrodiffusion Rutherford (RBS) a en effet démontré des effets évidents sur la cinétique, l'amplitude et la distribution spatiale des réactions physico-chimiques.

Les espèces du genre Colletotrichum sont majoritairement des agents pathogènes de nombreuses plantes et provoquent des dégâts importants aux cultures partout dans le monde. Colletotrichum higginsianum est un champignon phytopathogène hémibiotrophe capable d’infecter de nombreuses Brassicaceae dont la plante modèle Arabidopsis thaliana. L’intérêt du pathosystème C. higginsianum – A. thaliana réside dans la possibilité de manipuler génétiquement les deux partenaires. Par ailleurs, la disponibilité de très nombreuses lignées transgéniques et d’outils génétiques aide à disséquer les mécanismes de résistance et de sensibilité de la plante. Nous avons re-séquencé (technologie PacBio) le génome de C. higginsianum afin d’obtenir les séquences complètes des 12 chromosomes. L’analyse détaillée de cette seconde version du génome a permis de mettre en évidence l’un des plus grands arsenaux fongiques de gènes du MS et de résoudre les problèmes de fragmentation de la première version du génome. Afin d’identifier les métabolites secondaires que C. higginsianum produit au cours de l’infection de la plante, nous avons supprimé des répresseurs du MS qui modifient l’état de la chromatine (Kmt1, Kmt6, Hep1, CclA) et sur-exprimé des inducteurs du MS (LaeA, Sge1) décrits chez d’autres mycètes. Grâce à des analyses de transcriptomique (RNA-Seq), des gènes du MS différentiellement exprimés dans ces mutants ont pu être identifiés. Ensuite, par des analyses de chimie analytique nous avons pu identifier et caractériser deux familles de métabolites secondaires. Enfin, nous avons mis en évidence des activités inédites pour ces deux familles de composés. Ces résultats ouvrent de nouvelles perspectives pour aborder le déterminisme du pouvoir pathogène de C. higginsianum. / Colletotrichum spp. are major plant pathogens of numerous crops worldwide. Colletotrichum higginsianum uses a hemibiotrophic lifestyle to infect many members of the Brassicaceae including the model plant Arabidopsis thaliana. The C. higginsianum – A. thaliana pathosystem facilitates dissection of the mechanisms of plant resistance and susceptibility and the traits underlying fungal pathogenicity. Both partners can be genetically manipulated and powerful genetic tools and transgenic lines are available on the plant side. With a view to obtain a more complete inventory of C. higginsianum secondary metabolism (SM) genes, we re-sequenced the genome de novo using PacBio technology, providing 12 complete chromosome sequences. The in-depth analysis of this second version of the genome revealed one of the largest SM repertoires described to date for any ascomycete and solved numerous fragmentation problems in the first genome assembly. In order to identify secondary metabolites produced by C. higginsianum during plant infection, we deleted negative SM regulators that modify chromatin status (Kmt1, Kmt6, Hep1, CclA), and over-expressed positive SM regulators (LaeA, Sge1), all of which were well-described in other fungi. Using transcriptomics (RNASeq), we identified SM genes differentially expressed in these mutants. Using metabolite profiling, we also identified and characterised two families of secondary metabolites. Finally we describe novel biological activities for these compound families. These results provide new insights into the molecular basis of pathogenicity in C. higginsianum.