Les bleuets sauvages sont un fruit très populaire et nutritif au Canada. Cependant, leur disponibilité en tant que fruits frais est limitée à une période de deux mois par an. Pour assurer une consommation toute l'année, les bleuets sauvages sont congelés puis transformés en une variété de produits alimentaires, y compris le jus. Ce travail vise à améliorer le processus de fabrication du jus. Deux plans d'expérience (DOE) ont été développés pour optimiser le processus d'extraction du jus. Les lots de jus produits dans diverses conditions de fonctionnement (c'est-à-dire, temps de décongélation, type d'extraction, vitesse de centrifugation et traitement enzymatique) ont été caractérisés par des méthodes sensorielles, physico-chimiques et phytochimiques. De plus, une comparaison des marques de jus commerciales a été réalisée. L'analyse quantitative descriptive (AQD) a permis d'identifier les descripteurs sensoriels importants du jus de bleuet sauvage. Plus précisément, sept descripteurs d'arôme, quatre descripteurs de sensation en bouche et trois descripteurs de goût ont été identifiés. Ces descripteurs peuvent être utilisés pour évaluer spécifiquement la qualité du jus de bleuet sauvage. L'ajout de la pectinase dans le processus a augmenté le rendement du jus et la teneur en anthocyanes, mais a également augmenté les attributs sensoriels de l'astringence et de l'aigreur. L'arôme terreux a été corrélé à des composés volatils tels que le 3-octen-1-ol, le 2-octen-1-ol, le 2(E)-décénal et l'heptanal. Les conditions optimales pour la sélection des variables physicochimiques (solides totaux solubles (%TSS), turbidité et rendement), des variables phytochimiques (anthocyanes) et des variables sensorielles (arôme de bleuet, agrumes, terre, acide, et enrobage de la bouche) ont été obtenues par décongélation au four (40 °C, 8 min), avec l'utilisation d'un extracteur conventionnel, l'utilisation d'une enzyme (pectinase), et de la pasteurisation à 90 °C pendant 1 min. Ces conditions ont été déterminées en fonction des variables et des facteurs évalués. / Wild blueberries are a highly popular and nutritious fruit in Canada. However, their availability as fresh fruits is confined to just a two-month period each year. To ensure year-round consumption, wild blueberries are frozen and subsequently processed into a variety of food products, juice included. This work aims to improve the juice-making process. Two designs of experiment (DOE) were developed to optimize the juice extraction process. The batches of juice produced under various operating conditions (i.e., thawing time, type of extraction, centrifugation speed, and enzymatic processing) were characterized by sensory, physicochemical, and phytochemical methods. Additionally, a comparison of commercial juice brands was conducted. Quantitative descriptive analysis (QDA) detected important sensory descriptors of wild blueberry juice. Specifically, seven aroma descriptors, four mouthfeel descriptors, and three taste descriptors were identified. These descriptors can be used to make specific assessments of wild blueberry juice quality. The use of pectinase in the process increased juice yield and anthocyanin content, although astringency and sourness sensory attributes were enhanced. The earthy aroma was found to be correlated with volatile compounds such as 3-octen-1-ol, 2-octen-1-ol, 2(E)-decenal, and heptanal. The optimal conditions for selecting physicochemical variables (i.e., total soluble solids (TSS %), turbidity, and yield), phytochemical content (i.e., anthocyanins), and sensorial attributes (i.e., blueberry aroma, citrus, earthy, sourness, and mouthcoating perceptions) were achieved through thawing using the oven at 40 °C for 8 min, employing an extractor, incorporating pectinase, and pasteurizing the juice at 90 °C for 1 min. These conditions were determined based on the evaluated variables and factors.

Les bleuets (Vaccinium sp. L.) gagnent en popularité en raison de leur richesse nutritionnelle. De plus, la production du bleuet en corymbe (Vaccinium corymbosum L.) cultivé en pots est en expansion puisqu'elle permet un meilleur contrôle des nutriments et de l'eau, améliorant ainsi la productivité et la qualité des fruits. Afin d'accroître la performance agronomique du bleuet cultivé hors-sol, une étude a été menée pour comparer, chez trois cultivars de bleuets (Draper, Duke et Liberty), quatre substrats de culture, amendés ou non avec des composantes dérivées du bois (écorce et fibre de bois) et une communauté microbienne synthétique (SynCom) de rhizobactéries favorisant la croissance des plantes et adaptées à de faibles pH. L'expérience, réalisée sur deux ans dans une ferme commerciale au Québec, a ainsi comparé en parcelles principales quatre substrats (GM1- CTL [témoin]: 33 % tourbe + 33 % coco ordinaire + 33 % perlite; GM2- 70 % tourbe + 30 % écorce ; GM3: 70 % tourbe + 30 % coco grossier; GM4: 52 % de tourbe + 13 % coco grossier + 23 % de fibres de bois + 12 % perlite), et en sous-parcelles, l'ajout ou non d'un consortium de rhizobactéries comprenant Bacillus velezensis, Pseudomonas protegens et P. fluorescens. Nos résultats ont démontré que malgré une activité microbienne plus élevée du substrat de culture amendé d'écorce de bois, une plus faible productivité a été observée. Par ailleurs, selon la saison de croissance ou le cultivar, le substrat amendé en fibre de bois a augmenté la disponibilité en certains éléments nutritifs (N et Mg) et a permis l'obtention de rendements et qualités des baies supérieurs ou similaires à ceux du substrat témoin. Bien que l'ajout d'un SynCom n'ait pas augmenté l'activité microbienne du substrat et la productivité des plantes, nos résultats ont montré qu'il pouvait augmenter la disponibilité de plusieurs éléments nutritifs dans le substrat de culture, ainsi que le contenu en N des feuilles et l'indice de croissance des plantes. À long terme, cela pourrait avoir un impact significatif sur la productivité. Selon le substrat et les cultivars, le SynCom a affecté différemment la teneur en sucres solubles, anthocyanines ou polyphénols des fruits. / Blueberries (Vaccinium sp. L.) are gaining popularity due to their rich nutritional content. Additionally, the production of highbush blueberries (Vaccinium corymbosum L.) cultivated in containers is expanding because it allows for better control of nutrients and water, thereby improving productivity and fruit quality. To enhance the agronomic performance and sustainability of the growing medium for soilless blueberry cultivation, a study was conducted to compare, in three blueberry cultivars (Draper, Duke, and Liberty), four growing media, with or without a synthetic microbial community (SynCom) of plant growth-promoting rhizobacteria adapted to low pH. The two-year experiment, conducted on a commercial farm in Quebec, has compared four growing media in the main plots (GM1- CTL [control]: 33% peat + 33% regular coco + 33% perlite; GM2- 70% peat + 30% bark; GM3: 70% peat + 30% coarse coco; GM4: 52% peat + 13% coarse coco + 23% wood fiber + 12% perlite), and in subplots, the addition or not of a consortium of rhizobacteria comprising Bacillus velezensis, Pseudomonas protegens, and P. fluorescens. Our results demonstrated that, despite the higher microbial activity observed in the growing medium amended with wood bark, lower productivity was observed. Additionally, depending on the growth season or cultivar, the wood fiber-amended substrate increased the availability of certain nutrients (N and Mg) and achieved berry yields and quality that were equal to or better than those of the control substrate. Although adding a SynCom did not enhance microbial activity in the substrate or plant productivity, our results indicated that it could increase the availability of several nutrients in the growing medium, as well as leaf nitrogen content and the plant growth index. Depending on the growing medium and cultivars, the SynCom differently affected the content of soluble sugars, anthocyanins, or polyphenols in the fruits.

Le bleuet sauvage (Vaccinium angustifolium ait.) se distingue des autres plantes agronomiques par le fait qu’elle est une plante pérenne, de sous-bois, dont les populations sont aménagées en bleuetière, après déboisement et élimination des autres espèces. Au Québec, et en particulier dans la région du Saguenay-Lac-Saint-Jean, la production du bleuet sauvage est importante mais reste très variable d'une année à l'autre. Les dégâts de gel et l’apparition de zones dénudées de végétation, où le bleuet ne s’établit plus, contribuent à diminuer cette production. Pour tenter d'améliorer les rendements et répondre à ces problématiques, ce projet de recherche vise à valoriser les traits fonctionnels du bleuet sauvage, c’est-à-dire ses caractéristiques morphologiques, physiologiques ou phénologiques. Une couche de neige permet au bleuet sauvage de survivre à la rigueur de l’hiver. Cependant, dans un contexte où les champs constituent d’importantes surfaces, celle-ci est balayée par les vents. L’utilisation de haies brise-vent est largement répandue dans la région et permet d’accumuler la neige au sol. Dans ce premier volet, nous cherchions à déterminer l’efficacité de ces haies brise-vents à protéger les plants de bleuets pendant l’hiver. Nous avons ainsi mesuré la profondeur de neige le long de transects perpendiculaires à différentes haies brise-vent, sur deux bleuetières du Saguenay-Lac-Saint-Jean, à l’hiver 2015 et 2016. A l’été 2015, nous avons ensuite mesuré les dégâts liés au gel sur les plants de bleuets situés aux mêmes endroits que les mesures de neige de l’hiver précédent. Nous avons d’abord trouvé un patron de distribution semblable entre les années pour la moitié des transects, ce qui confirme l’implication des haies brise-vent dans l’étalement de la neige. Nos résultats montrent ensuite que, pour au moins l’une des deux bleuetières, le gel hivernal pourrait être responsable des pertes de rendements et que l’architecture des haies brise-vent nécessite d’être améliorée. En effet, l’étalement de la neige était loin d’être uniforme et ne permettait pas d’assurer une protection pour l’ensemble du champ si cette distribution coïncide avec de faibles températures. L’efficacité des haies brise-vent est souvent évaluée par le rendement, mais ce dernier peut être influencé par plusieurs autres facteurs (pollinisation, ensoleillement, etc). D’après nos résultats, une seule mesure d’épaisseur de neige pendant l’hiver semble donner une bonne idée de l’efficacité de ces haies brise-vent et nous parait nécessaire avant d’entreprendre une étude sur leur architecture. Dans un second volet, nous cherchions à stimuler la croissance des rhizomes pour permettre leur propagation, en vue de recoloniser les zones dénudées en bleuetière. Deux dispositifs ont été implantés, un premier en mésocosme puis un second en champ. Pour recréer des conditions environnementales plus proches du milieu naturel que de celles rencontrées en champ, les traitements appliqués visaient à manipuler et à mesurer l’impact de deux facteurs sur la croissance du rhizome : l’intensité lumineuse et l’apport de matière organique. L’expérience en condition contrôlée n’a pas été probante et ne nous a pas permis de conclure quant à l’efficacité d’un traitement pour stimuler les rhizomes du bleuet sauvage. Les raisons sont discutées plus loin dans ce mémoire. L’expérience en champ apportera peut-être plus de résultats dans l’avenir.

Il est maintenant bien établi que le vieillissement est lié à l’apparition de troubles cognitifs. Ces altérations mnésiques liées à l’âge peuvent être mises en évidence à la fois chez l’Homme et l’animal. Plusieurs études ont pu mettre en évidence le rôle bénéfique des polyphénols sur les fonctions mnésiques et en particulier sur le déclin mnésique lié au vieillissement. Ainsi, le projet Neurophénols a pour objectif de mettre au point des actifs nutritionnels riches en polyphénols provenant de raisin et de bleuet, et d’objectiver leur rôle bénéfique sur le déclin cognitif lié à l’âge chez l’Homme et les animaux de compagnie. L’objectif de cette thèse était de mettre en évidence des effets bénéfiques d’un mélange de polyphénols de raisin et de bleuet, l’extrait Neurophenol®, sur les performances d’apprentissage et de mémoire chez la souris âgée et mieux comprendre les mécanismes neurobiologiques sous-tendant ces performances. Nous avons plus spécifiquement ciblé l’hippocampe, structure cérébrale clé impliquée dans les processus d’apprentissage et de mémoire, et particulièrement altérée au cours du vieillissement. Ces travaux précliniques permettront par la suite d’objectiver les résultats obtenus chez l’Homme. Nos principaux résultats montrent une altération des capacités d’apprentissage et de mémoire dépendant de l’hippocampe au cours du vieillissement qui sont récupérées par une supplémentation en polyphénols. Nous montrons également que ces troubles mnésiques liés à l’âge sont associés à une diminution d’expression de marqueurs moléculaires impliqués dans les voies de signalisation sous-tendant les processus mnésiques ainsi qu’à une diminution de la neurogenèse hippocampique. La supplémentation en polyphénols permet de rétablir les niveaux d’expression de certains gènes et également de sur-réguler l’expression de neurotrophines au niveau hippocampique. De plus, cette supplémentation a un effet bénéfique sur la neurogenèse hippocampique chez les souris âgées. Enfin, nous montrons qu’une supplémentation en Neurophenol® permet de réduire la mortalité des souris âgées. Ces résultats mettent en évidence l’efficacité du mélange Neurophenol® sur le maintien des performances mnésiques au cours du vieillissement chez la souris, via leur action sur la plasticité synaptique et la neurogenèse. Le développement d’une étude clinique visant à supplémenter des personnes âgées avec l’extrait Neurophenol® et à évaluer leurs performances mnésiques a également fait partie de ce travail de thèse et les résultats encourageant obtenus chez les souris âgées apportent des arguments favorables quant au bienfait des polyphénols sur la mémoire au cours du vieillissement. / It is now well accepted that aging is linked to the onset of cognitive impairments. Among them, age-related memory alterations can be brought in evidence both in humans and animals. Several studies have highlighted the beneficial role of polyphenols on memory functions and particularly on age-related memory decline. Thus, the Neurophenols project aims at developing nutritional assets rich in polyphenols from grape and blueberry, and to objectify their beneficial role on the age-related cognitive decline in humans and pets. The aim of this thesis was to highlight beneficial effects of a polyphenol mix from grape and blueberry, the Neurophenol TM extract, on learning and memory performances in aged mice and to better understand the neurobiological mechanisms underlying these performances. More specifically, we have focused on the hippocampus, a key brain structure involved in learning and memory processes that is particularly altered during aging. This preclinical work will subsequently objectify the results in humans. Our main results show that hippocampal-dependent learning and memory alterations during aging are recovered by a polyphenol supplementation. We also show that these age-related memory deficits are linked to a decrease of gene expression of proteins involved in signaling pathways underlying memory processes and to a decrease of hippocampal neurogenesis. The polyphenol supplementation can restore the expression level of some genes and up-regulate neurotrophin expression in the hippocampus. Moreover, this supplementation has a beneficial impact on hippocampal neurogenesis in aged mice. Finally, we show that a Neurophenol TM supplementation can reduce mortality in aged mice. These results demonstrate the efficiency of the mix Neurophenol TM on the maintenance of memory performances in mice during aging, through their action on synaptic plasticity and neurogenesis. These promising results in aged mice provide positive arguments on the benefits of polyphenols on memory during aging. Thus, it was also developed a clinical study aiming at supplementing elderly subjects with the Neurophenol TM extract in order to evaluate their memory performances.

Le bleuet démontre un potentiel thérapeutique dans le traitement du cancer et des maladies cardiovasculaires et neurodégénératives. Ces effets bénéfiques sont attribuables aux composés phénoliques abondants dans le bleuet, tels que les anthocyanines et les flavonoïdes. La biotransformation du jus de bleuet avec les bactéries Serratia vaccinii augmente sa teneur en composés phénoliques et son activité anti-oxydante, et modifie ses activités physiologiques. L’objectif de la présente étude est d’évaluer l’activité neuroprotectrice et le potentiel antidiabétique du jus de bleuet biostranformé (BJ). Le BJ est étudié dans différents tests dont : 1) La protection des neurones (N2a) contre le stress oxydatif (SO) induit par le peroxyde d’hydrogène; 2) La stimulation de la prise de glucose par les cellules musculaires (C2C12) et adipeuses (3T3-L1); 3) L’activité anti-hyperglycémique chez les souris obèses diabétiques KKAy. En effet, tandis que le jus de bleuet normal n’a aucun effet, le BJ augmente l’activité des enzymes anti-oxydantes, comme la catalase et la SOD (Superoxide Dimutase) et protège les neurones contre les changements de la signalisation des MAPKs et contre la toxicité induite par le peroxyde d’hydrogène. Le BJ augmente aussi la prise de glucose de 48% dans les cellules C2C12 et de 142% dans les cellules 3T3-L1. Cette augmentation n’est pas expliquée par une augmentation du calcium cytosolique mais plutôt par une stimulation de la phosphorylation de l’AMPK. De plus, le BJ inhibe l’adipogenèse chez les 3T3-L1. Le BJ diminue également l’hyperglycémie chez les souris obèses diabétiques KKAy et protège les jeunes souris pré-diabétiques contre le développement de l’obésité et du diabète. L’activité anti-hyperglycémique du BJ pourrait impliquer les adipokines puisque le BJ augmente le niveau d’adiponectine chez les souris diabétiques. Le BJ représente ainsi une approche prometteuse pour le traitement du diabète et les maladies neurodégénératives et une source de nouveaux agents thérapeutiques contre ces maladies. / Blueberry demonstrates therapeutic potential against cancer, cardiovascular and neurodegenerative diseases. These desirable effects are thought to involve abundant phenolic compounds in blueberry such as anthocyanins and flavonoids. Blueberry juice biotransformation by Serratia vaccinii bacteria increases its phenolics content, its antioxidant activity and modifies its physiological properties. The purpose of the present study was to evaluate the neuroprotection activity and the antidiabetic potential of biostranformed blueberry juice (BJ). BJ was studied for: 1) Protection of neurons (N2a) against oxidative stress caused by hydrogen peroxide; 2) Stimulation of glucose uptake by muscle cells (C2C12) and adipocytes (3T3-L1); 3) Anti-hyperglycemic activity in diabetic obese KKAy mice. Indeed, whereas normal blueberry juice did not show any effect, BJ increased antioxidant enzymes activities (catalase, SOD) and protected neurons against modifications in MAPKs pathways and toxicity induced by hydrogen peroxide. BJ also increased glucose uptake by 48% in C2C12 cells and by 142% in 3T3-L1 cells. Enhanced glucose uptake could not be explained by an increase of cytosolic calcium but was related to the stimulation of AMPK phosphorylation. Moreover, BJ inhibited 3T3-L1 adiopogenesis. BJ also reduced hyperglycemia of obese diabetic KKAy mice and protected pre-diabetic young mice against the development of obesity and diabetes mellitus. The anti-hyperglycemic effect of BJ may involve adipokine pathways since BJ increased adiponectin levels in diabetic mice. Thus, BJ represents a promising approach for the prevention and treatment of diabetes mellitus and possibly neurogenerative diseases as well as a source of novel therapeutic agents against these disorders.

Depuis les années 1950, l’intensification des pratiques agricoles concourt à une augmentation de la pression anthropique entraînant une raréfaction des espèces spécialistes des parcelles cultivées, ce qui contribue à l’érosion de la diversité biologique des agroécosystèmes. Parmi les espèces en déclin, on compte de nombreuses messicoles dont le bleuet (Centaurea cyanus L.), fleur emblématique des moissons. Or, cette espèce peut rendre des services écosystémiques comme hôte de prédateurs de ravageurs des cultures et ressource privilégiée de certains pollinisateurs qui justifieraient son maintien dans les champs. Nous étudions ici des facteurs biologiques qui pourraient potentiellement contribuer à son déclin : distribution spatiale, potentialité de croissance, diversité génétique des populations, survie des semences, système de reproduction. Nous avons montré, par deux campagnes de relevés, que C. cyanus n’est pas une espèce indicatrice de diversité floristique dans la parcelle cultivée. Toutefois, lorsque que le bleuet est rare dans une région, il est associé à d’autres messicoles peu fréquentes. Par contre, s’il est commun, il est associé aux zones ayant la plus forte diversité végétale. Une expérience de semis dans différents compartiments de l’agrosystème, en absence de traitements herbicides, a mis en évidence que la potentialité de croissance des bleuets est plus élevée dans le plein champ du blé que dans la moutarde et les interfaces blé/bordure. Cette croissance est limitée de manière variable par les communautés adventices présentes dans les compartiments hors champs (bordures). L’analyse de la diversité génétique à l’aide de marqueurs microsatellites de bleuets dans une petite zone agricole montre que les populations sont connectées par des flux de gènes importants. Les barrières écologiques telles que les chemins, semblent être des facteurs de structuration plus importants que la distance géographique séparant les populations. La répartition du bleuet dans le paysage agricole n’est donc pas aléatoire et apparaît dépendante de la fréquence de l’espèce dans la région ainsi que des différents éléments du paysage. Les caractéristiques du cycle biologique du bleuet ont été étudiées grâce à des expériences au champ et en serre. Nous avons montré que la longévité des akènes enfouis dans le sol chute rapidement après deux ans. Le cycle saisonnier de la dormance permet deux cohortes de levées (automne et printemps). L’étude du système de reproduction a permis de mettre en évidence que les pollinisateurs sont nécessaires pour la fécondation et que les populations sont majoritairement auto-incompatibles. Il existe cependant des individus pseudo auto-incompatibles mais leur fréquence n’est pas liée à la taille des populations ou à leur niveau d’isolement spatial. Par ailleurs, dès que le coefficient de consanguinité augmente dans les populations, la valeur phénotypique des individus baisse. La dépression de consanguinité s’exprime alors principalement pendant la phase de la germination. L’ensemble de ces caractéristiques biologiques peuvent s’avérer défavorables au bleuet dans les agroécosystèmes simplifiés actuels et ont pu entraîner son déclin dans certaines régions / Agroecosystems are currently experiencing high biodiversity loss, in particular among the plant species specifically adapted to this habitat. This decline results from cropping systems that have been intensified in Western Europe since the 1950s. The cornflower (Centaurea cyanus L.), considered as emblem of the flora associated with traditional cereals, appears as a species that may be at risk and should be monitored. Indeed, cornflower can serve as a host to predators of crop pests and is strongly attractive for the pollinators. This study examines the biological factors that could potentially cause the decline of this species: spatial distribution, potential for growth, population’s genetic diversity, seeds survival and mating system.We have shown that C. cyanus is not a biological indicator of the weed diversity of a field. However, when it is not frequent in a region, cornflower is associated with other rare segetal species. When it is common in a region, C. cyanus is present in areas with higher weed diversity. Sowing seeds in different components of the agrosystem, without herbicide application, shows that the growth of cornflower was higher in the centre of a wheat field than in mustard and the crop edge. Growth success in field margins was variably limited according to the weed communities in the field boundaries. The analysis of the genetic diversity using microarrays has shown that populations in a small agricultural area are connected by important genes flow. The ecological barriers as country road seem to be factors more determinant than geographical distance to structure and divide populations. Therefore, the cornflower distribution in the agricultural landscape is not random and appears to be linked to species frequency in the area and to landscape elements.The cornflower life cycle characteristics were studied through field and greenhouse experiments. We have shown that the longevity of achenes buried in the soil falls rapidly after two years. There is a seasonal dormancy cycle that allows the emergence of two seedling cohorts (fall and spring). Our study of the mating system highlights the fact that pollinators are required for fertilization and that cornflower is strongly self-incompatible. However, there are pseudo self-incompatible individuals, but their frequency is not related to the population size or the spatial isolation level. Individual fitness decreases as the inbreeding coefficient increases in a population. Inbreeding depression is mainly expressed during the germination stage. All these biological characteristics can be detrimental to the cornflower in current simplified agroecosystems and may have led to cornflower decline in some areas

Le bleuet démontre un potentiel thérapeutique dans le traitement du cancer et des maladies cardiovasculaires et neurodégénératives. Ces effets bénéfiques sont attribuables aux composés phénoliques abondants dans le bleuet, tels que les anthocyanines et les flavonoïdes. La biotransformation du jus de bleuet avec les bactéries Serratia vaccinii augmente sa teneur en composés phénoliques et son activité anti-oxydante, et modifie ses activités physiologiques. L’objectif de la présente étude est d’évaluer l’activité neuroprotectrice et le potentiel antidiabétique du jus de bleuet biostranformé (BJ). Le BJ est étudié dans différents tests dont : 1) La protection des neurones (N2a) contre le stress oxydatif (SO) induit par le peroxyde d’hydrogène; 2) La stimulation de la prise de glucose par les cellules musculaires (C2C12) et adipeuses (3T3-L1); 3) L’activité anti-hyperglycémique chez les souris obèses diabétiques KKAy. En effet, tandis que le jus de bleuet normal n’a aucun effet, le BJ augmente l’activité des enzymes anti-oxydantes, comme la catalase et la SOD (Superoxide Dimutase) et protège les neurones contre les changements de la signalisation des MAPKs et contre la toxicité induite par le peroxyde d’hydrogène. Le BJ augmente aussi la prise de glucose de 48% dans les cellules C2C12 et de 142% dans les cellules 3T3-L1. Cette augmentation n’est pas expliquée par une augmentation du calcium cytosolique mais plutôt par une stimulation de la phosphorylation de l’AMPK. De plus, le BJ inhibe l’adipogenèse chez les 3T3-L1. Le BJ diminue également l’hyperglycémie chez les souris obèses diabétiques KKAy et protège les jeunes souris pré-diabétiques contre le développement de l’obésité et du diabète. L’activité anti-hyperglycémique du BJ pourrait impliquer les adipokines puisque le BJ augmente le niveau d’adiponectine chez les souris diabétiques. Le BJ représente ainsi une approche prometteuse pour le traitement du diabète et les maladies neurodégénératives et une source de nouveaux agents thérapeutiques contre ces maladies. / Blueberry demonstrates therapeutic potential against cancer, cardiovascular and neurodegenerative diseases. These desirable effects are thought to involve abundant phenolic compounds in blueberry such as anthocyanins and flavonoids. Blueberry juice biotransformation by Serratia vaccinii bacteria increases its phenolics content, its antioxidant activity and modifies its physiological properties. The purpose of the present study was to evaluate the neuroprotection activity and the antidiabetic potential of biostranformed blueberry juice (BJ). BJ was studied for: 1) Protection of neurons (N2a) against oxidative stress caused by hydrogen peroxide; 2) Stimulation of glucose uptake by muscle cells (C2C12) and adipocytes (3T3-L1); 3) Anti-hyperglycemic activity in diabetic obese KKAy mice. Indeed, whereas normal blueberry juice did not show any effect, BJ increased antioxidant enzymes activities (catalase, SOD) and protected neurons against modifications in MAPKs pathways and toxicity induced by hydrogen peroxide. BJ also increased glucose uptake by 48% in C2C12 cells and by 142% in 3T3-L1 cells. Enhanced glucose uptake could not be explained by an increase of cytosolic calcium but was related to the stimulation of AMPK phosphorylation. Moreover, BJ inhibited 3T3-L1 adiopogenesis. BJ also reduced hyperglycemia of obese diabetic KKAy mice and protected pre-diabetic young mice against the development of obesity and diabetes mellitus. The anti-hyperglycemic effect of BJ may involve adipokine pathways since BJ increased adiponectin levels in diabetic mice. Thus, BJ represents a promising approach for the prevention and treatment of diabetes mellitus and possibly neurogenerative diseases as well as a source of novel therapeutic agents against these disorders.

Depuis les années 1950, l'intensification des pratiques agricoles concourt à une augmentation de la pression anthropique entraînant une raréfaction des espèces spécialistes des parcelles cultivées, ce qui contribue à l'érosion de la diversité biologique des agroécosystèmes. Parmi les espèces en déclin, on compte de nombreuses messicoles dont le bleuet (Centaurea cyanus L.), fleur emblématique des moissons. Or, cette espèce peut rendre des services écosystémiques comme hôte de prédateurs de ravageurs des cultures et ressource privilégiée de certains pollinisateurs qui justifieraient son maintien dans les champs. Nous étudions ici des facteurs biologiques qui pourraient potentiellement contribuer à son déclin : distribution spatiale, potentialité de croissance, diversité génétique des populations, survie des semences, système de reproduction. Nous avons montré, par deux campagnes de relevés, que C. cyanus n'est pas une espèce indicatrice de diversité floristique dans la parcelle cultivée. Toutefois, lorsque que le bleuet est rare dans une région, il est associé à d'autres messicoles peu fréquentes. Par contre, s'il est commun, il est associé aux zones ayant la plus forte diversité végétale. Une expérience de semis dans différents compartiments de l'agrosystème, en absence de traitements herbicides, a mis en évidence que la potentialité de croissance des bleuets est plus élevée dans le plein champ du blé que dans la moutarde et les interfaces blé/bordure. Cette croissance est limitée de manière variable par les communautés adventices présentes dans les compartiments hors champs (bordures). L'analyse de la diversité génétique à l'aide de marqueurs microsatellites de bleuets dans une petite zone agricole montre que les populations sont connectées par des flux de gènes importants. Les barrières écologiques telles que les chemins, semblent être des facteurs de structuration plus importants que la distance géographique séparant les populations. La répartition du bleuet dans le paysage agricole n'est donc pas aléatoire et apparaît dépendante de la fréquence de l'espèce dans la région ainsi que des différents éléments du paysage. Les caractéristiques du cycle biologique du bleuet ont été étudiées grâce à des expériences au champ et en serre. Nous avons montré que la longévité des akènes enfouis dans le sol chute rapidement après deux ans. Le cycle saisonnier de la dormance permet deux cohortes de levées (automne et printemps). L'étude du système de reproduction a permis de mettre en évidence que les pollinisateurs sont nécessaires pour la fécondation et que les populations sont majoritairement auto-incompatibles. Il existe cependant des individus pseudo auto-incompatibles mais leur fréquence n'est pas liée à la taille des populations ou à leur niveau d'isolement spatial. Par ailleurs, dès que le coefficient de consanguinité augmente dans les populations, la valeur phénotypique des individus baisse. La dépression de consanguinité s'exprime alors principalement pendant la phase de la germination. L'ensemble de ces caractéristiques biologiques peuvent s'avérer défavorables au bleuet dans les agroécosystèmes simplifiés actuels et ont pu entraîner son déclin dans certaines régions

Le diabète de type 2 est une maladie chronique dont l’incidence est en augmentation continuelle. Le risque de développer le diabète de type 2 chez les populations autochtones du Canada est de trois à cinq fois plus élevé que le reste de la population canadienne. La forêt boréale comporte plusieurs plantes médicinales ayant un potentiel pour le traitement ou la prévention du diabète. Certaines de ces plantes font partie de la médecine traditionnelle et alternative Crie. Des enquêtes ethnobotaniques ont amené notre équipe de recherche à identifier 17 extraits de plantes médicinales utilisées par les Cris d’Eeyou Istchee (Baie James, Québec) pour traiter les symptômes du diabète. Parmi ces extraits, certains ont montré des activités anti-diabétiques au niveau des cellules musculaires, des adipocytes et dans des études in vivo réalisées chez des animaux. Le but de cette thèse est d’élucider l’effet de ces 17 plantes sur l’homéostasie hépatique de glucose, d’identifier l’espèce la plus prometteuse et isoler ces constituants actifs. De même, le bleuet nain du genre Vaccinium angustifolium fait partie de la forêt boréale canadienne et est connu pour ses activités anti-diabétiques. Une biotransformation du jus de bleuet lui confère une activité antioxydante accrue et un profil biologique différent. Le deuxième but de cette thèse est d’élucider les mécanismes d’action par lesquels le jus de bleuet biotransformé (BJ) exerce son effet anti-diabétique et d’identifier ses principes actifs. Les résultats ont montré que trois extraits de plantes Cris se sont démarqués par leur effet sur l’homéostasie hépatique de glucose. Picea glauca exerce son effet en diminuant la production de glucose alors que Larix laricina agit en augmentant le stockage de glucose. Abies balsamea a montré le profil le plus prometteur, elle agit simultanément en diminuant l’activité de la Glucose-6-phosphatase (G6Pase) via la stimulation des voies insulino-dépendante et - indépendante et en augmentant l’activité de la Glycogène synthétase (GS) suite à la phosphorylation de la Glycogène synthase kinase-3. Le fractionnement de l’extrait d’Abies balsamea guidé par les deux bioessais a mené à l’isolation de trois composés actifs; l’acide abiétique (AA), l’acide déhydroabiétique (DAA) et le squalène (SQ). Les principes actifs ont montré le même mécanisme d’action que l’extrait brut en diminuant l’activité de la G6Pase et augmentant celle de la GS ainsi qu’en activant les voies de signalisation impliquées. Le DAA ii s’est démarqué par son effet le plus puissant et très comparable à celui de l’extrait d’Abies balsamea dans toutes les expériences. De son côté le BJ a montré un effet sur la diminution de la production hépatique de glucose, l’augmentation de son stockage ainsi que l’augmentation de son transport dans le muscle. Son fractionnement guidé par les bioessais a permis d’isoler sept fractions dont trois étaient les plus actives. L’identification des constituants de ces fractions actives a mené à isoler quatres composés phénoliques; l’acide chlorogénique, l’acide gallique, l’acide protocatéchique et le catéchol. Le catéchol s’est démarqué avec ses effets les plus puissants en diminuant l’activité de la G6Pase, augmentant celle de la GS et en stimulant le transport de glucose dans le muscle. Les résultats de cette thèse indiquent que la diminution de la production hépatique de glucose peut s’ajouter au profil anti-diabétique de certaines plantes médicinales Cries et surtout à celui d’A.balsamea dont les composés actifs peuvent aider dans le développement de nouvelles molécules anti-diabétiques. De plus, les résultats de cette thèse ont montré que l’activité antidiabétique du BJ implique le contrôle de l’homéostasie de glucose au niveau du foie et du muscle. L’identification du catéchol comme principe actif avec potentiel anti-diabétique prometteur pourra servir pour des fins thérapeutiques ultérieures. / Type 2 diabetes is a chronic disease for which incidence is continuously increasing. The risk of developing type 2 diabetes among Aboriginal people in Canada is three to five times higher than the rest of the Canadian population. The boreal forest has several medicinal plants with potential for the treatment or prevention of diabetes. Some of these plants are part of the Cree traditional and alternative medicine. Ethnobotanical surveys led our research team to identify 17 medicinal plant extracts used by the Crees of Eeyou Istchee (James Bay, Quebec) to treat symptoms of diabetes. Some extracts showed anti-diabetic activities in muscle cells, adipocytes and in vivo studies in animals. The aim of this thesis is to elucidate the effect of these 17 plants on hepatic glucose homeostasis, to identify the most promising species and isolate its active constituents. Similarly, Canadian lowbush blueberry, Vaccinium angustifolium.Ait, is part of the Canadian boreal forest and is known for its anti-diabetic activities. Biotransformation of blueberry juice gives it an increased antioxidant activity and a different biological profile. The second aim of this thesis is to elucidate the mechanisms of action by which biotransformed blueberry juice (BJ) exerts its anti-diabetic effect and identify its active constituents. The results showed that three Cree plants stood out with their effect on hepatic glucose homeostasis. Picea glauca exerts its effect by reducing glucose production whereas Larix laricina works by increasing its the storage. Abies balsamea showed the most promising profile, simultaneously and powerfully reducing glucose-6-phosphatase (G6Pase) involving both insulin-dependent and -independent pathways and stimulating Glycogen synthase (GS) via phosphorylation of Glycogen synthase kinase-3 (GSK-3). Bioassay-guided fractionation of Abies balsamea led to the isolation of three active compounds; Abietic acid (AA), dehydroabietic acid (DAA) and squalene (SQ). The active constituents have shown the same mechanism of action as the crude extract by decreasing the activity of G6Pase, increasing that of the GS and activating signaling pathways. DAA stood out for its most powerful effect close to that of the crude extract in all experiments. Our results showed that anti-diabetic activity of BJ involves decrease in hepatic glucose production, increase of storage and enhancement of glucose uptake in muscle. Its bioassayiv guided fractionation led to isolate seven fractions, three of which were the most active. Identification of components in the active fractions resulted in four isolated phenolic compounds; chlorogenic acid, gallic acid, protocatechuic acid and catechol. Catechol stood out with its most powerful effects by decreasing the activity of G6Pase, increasing the GS and stimulating glucose transport in muscle. Our results thus confirm that the reduction of hepatic glucose production likely contributes to the therapeutic potential of several anti-diabetic Cree traditional plant and especially that of Abies balsamea whose active compounds may help in the development of new anti-diabetic molecules. In addition, the results of this thesis showed that the anti-diabetic activity of BJ involves control of glucose homeostasis in the liver and muscle. Identification of catechol as an active compound with anti-diabetic promising potential can be used for future therapeutic purposes.

Le bleuet sauvage (Vaccinium angustifolium Ait. et V. myrtilloides Michaux) représente un marché en plein essor au Canada, premier pays producteur et exportateur mondial de ce fruit. Pour faire face à la demande, les producteurs cherchent continuellement à adapter leurs pratiques de production dans le but d’améliorer leur rendement et l'état de santé de leurs bleuetiers. Or, les micro-organismes présents dans les racines et dans le sol jouent un rôle non négligeable en lien avec la santé des plantes. Ce microbiote est donc d’intérêt d’un point de vue agronomique, pourtant, contrairement à d’autres cultures, très peu d’études se sont penchées spécifiquement sur le microbiote du milieu racinaire du bleuetier sauvage. Ce doctorat s’inscrit donc dans l’optique d’accroître les connaissances sur les communautés bactériennes et fongiques présentes dans les bleuetières au Québec. Les objectifs de ce projet sont de détecter les taxons qui pourraient avoir un impact sur les variables agronomiques des bleuetiers telles que le rendement; d’identifier les variables physico-chimiques du sol influençant ces communautés; et d’étudier les impacts que peuvent avoir les différentes pratiques agricoles, telles que la fertilisation et la fauche thermique, sur ces micro-organismes. Nous nous sommes appuyés sur le séquençage de nouvelle génération et le métacodage à barres de l’ADN environnemental de nos échantillons de racines et de sol afin d’obtenir une analyse des communautés bactériennes et fongiques de la rhizosphère et des racines des bleuetiers. Les analyses multivariées effectuées par la suite permettent de comparer ces communautés et de voir si certaines espèces sont spécifiques à une condition particulière. Dans l’ensemble, cette thèse a donc permis de caractériser les communautés fongiques et bactériennes du milieu racinaire du bleuetier sauvage in situ dans plusieurs bleuetières du Québec. De nombreuses espèces de champignons mycorhiziens éricoïdes ont été systématiquement identifiées dans les trois études et leur prédominance suggère leur importance pour le bleuetier sauvage. Nous avons également trouvé que l’ordre bactérien des Rhizobiales, connu pour sa capacité à fixer l’azote atmosphérique, occupait une part importante de la communauté bactérienne. Les études sur la fertilisation et la fauche thermique ont démontré que ces deux pratiques agricoles avaient peu d’impact significatif sur les communautés microbiennes étudiées. Enfin, cette thèse donne des pistes de réflexion sur la fixation d’azote par les communautés bactériennes et pose les premières bases pour des essais de bio-inoculation avec les espèces fongiques et bactériennes détectées ayant un potentiel impact bénéfique sur la culture des bleuets sauvages. / The wild blueberry (Vaccinium angustifolium Ait. and V. myrtilloides Michaux) market is booming in Canada, the world's leading producer and exporter of this fruit. In order to meet the demand, growers are constantly trying to adapt their production practices to improve their yields and the health of their blueberry fields. Micro-organisms present in the roots and in the soil play a significant role in the health of the plants. This microbiota is therefore of interest from an agronomic point of view, yet, contrary to other crops, very few studies have been conducted specifically on the microbiota of the root environment of wild blueberries. This doctoral project therefore aims at increasing our knowledge of the bacterial and fungal communities present in wild blueberry fields in Quebec. The objectives of this project are to detect taxa that could have an impact on agronomic variables of wild blueberry fields such as fruit yield; to identify soil physico-chemical variables influencing these communities; and to study the impacts that different agricultural practices, such as fertilization or thermal pruning, may have on these micro-organisms. We relied on next generation sequencing and metabarcoding of environmental DNA from our root and soil samples to obtain an analysis of the bacterial and fungal communities in the rhizosphere and roots of blueberry shrubs. Subsequent multivariate analyses allow us to compare these communities and see if certain species are specific to a particular condition. Overall, this thesis has characterized the fungal and bacterial communities in the root environment of wild blueberry in situ in several Quebec wild blueberry fields. Numerous species of ericoid mycorrhizal fungi were systematically identified in all three studies, and their predominance suggests their importance to wild blueberries. We also found that the bacterial order Rhizobiales, known for its ability to fix atmospheric nitrogen, occupied an important part of the bacterial community. Studies on fertilization and thermal mowing showed that these two agricultural practices have limited significant impacts on the microbial communities studied. Finally, this thesis provides insights into nitrogen fixation by bacterial communities and lays the groundwork for bio-inoculation trials with the fungal and bacterial species detected to have a potential beneficial impact on wild blueberry cultivation.