Les colonies d'abeilles domestiques, Apis mellifera L., sont affectées négativement par plusieurs facteurs. Le manque de diversité florale, dû à l'intensification de l'agriculture, est un des facteurs impliqué dans le dépérissement récent du cheptel d'abeilles domestiques nord américain. Au Québec, les colonies d'abeilles sont de plus en plus sollicitées pour assurer le bon rendement des cultures qui requièrent le service de pollinisateurs telles le bleuet nain et la canneberge. Ces deux cultures, souvent intensives, offrent une flore environnante de faible diversité aux abeilles. Ce projet de recherche visait à évaluer l'importance de la diversité florale sur le développement des colonies d'abeilles introduites de façon consécutive dans les bleuetières et les cannebergières, i.e. pendant la même saison apicole. Les résultats démontrent que les monocultures de bleuets nains ne semblent pas offrir une diversité florale adéquate pour le développement normal du couvain d'abeilles. Cette étude aura aussi permis d'acquérir des techniques d'identification de grains de pollen frais, une expertise rare.

: Entre 2007 et 2021, la consommation de canneberges a triplé au Canada. Outre les nombreux bienfaits de la consommation quotidienne de jus de canneberge, celle-ci peut également avoir des effets indésirables au niveau gastro-intestinal, en raison de sa forte concentration en acides organiques. C'est pourquoi l'électrodialyse avec membrane bipolaire (EDMB) a été développée pour désacidifier ce jus. Cette technologie verte permet d'éliminer les acides organiques du jus tout en préservant les polyphénols, responsables des bienfaits sur la santé humaine. Ce procédé électrochimique a déjà été utilisé sur des jus de 7-14 °Brix (dilués par rapport à un jus concentré à 50 °Brix), mais n'a jamais été testé sur des jus plus concentrés. Pourtant, l'utilisation de jus concentré lors de l'EDMB présenterait plusieurs avantages, comme la production d'un jus concentré en polyphénols ou/et l'augmentation de l'efficacité énergétique de l'EDMB. À notre connaissance, l'effet de la dilution sur le jus de canneberge concentré n'a jamais été rapporté. Dans ce contexte, l'objectif de ce travail est de déterminer l'impact de la dilution du jus de canneberge à 50 °Brix, sur ses propriétés physicochimiques et son comportement électrochimique. Nos résultats ont montré que la densité, la teneur en polyphénols, la viscosité et l'acidité titrable du jus diminuent proportionnellement avec la dilution. La viscosité du jus présente un point d'inflexion à 25-30 °Brix. Concernant la conductivité, un comportement hyperbolique a été observé au cours de la dilution, avec un maximum à 25-30 °Brix. Une courbe également surprenante a été observée pour la résistance globale du jus dans une cellule électrochimique, avec un minimum à 25-30 °Brix. Ces résultats suggèrent qu'il existerait une concentration optimale de jus de canneberge, à 25-30 °Brix, pour sa désacidification par électrodialyse. De plus, lors de la circulation du jus dans une cellule d'EDMB, nos résultats suggèrent qu'une dissociation des molécules d'eau se produirait à 5 °Brix. Ainsi, en plus d'une concentration optimale, il y aurait également une concentration minimale à respecter afin d'optimiser la désacidification du jus de canneberge par électrodialyse. / : From 2007 to 2021, cranberry consumption in Canada has tripled. In addition to the numerous health advantages associated with regular intake of cranberry juice, its high concentration of organic acids can also lead to adverse effects on the gastrointestinal system. Therefore, the development of electrodialysis with bipolar membrane (EDBM) was undertaken as a means to deacidify this juice. This environmentally friendly technology allows the removal of organic acids from the juice while retaining the polyphenols, responsible for human health benefits. This electrochemical process has already been used on juices at 7-14 °Brix (diluted from a concentrated juice at 50 °Brix), has never undergone testing with more concentrated juices. Thus, the use of concentrated juice during EDBM would present several advantages, such as the production of a polyphenol-rich juice or/and the increase of the energy efficiency of EDBM. To the best of our knowledge, the effect of dilution of concentrated cranberry juice has never been reported. In this context, the objective of this work is to assess how dilution of cranberry juice at 50 °Brix affects its physicochemical properties and electrochemical behavior. Our results showed that, as expected, the density, polyphenol content, viscosity and the titratable acidity of the juice decreased proportionally when the juice was diluted. The viscosity shows an inflection point at 25-30 °Brix. In addition, a hyperbolic relationship was observed between conductivity and dilution, with the former reaching its maximum at the same concentration of 25-30 °Brix. Such a surprising curve shape was observed for the juice global resistance, with a minimum at 25-30 °Brix. Hence, it can be inferred that there exists an optimal concentration range for cranberry juice, specifically at 25-30 °Brix, which is most effective for its deacidification through electrodialysis. Moreover, during the circulation of the juice in an EDBM cell, our results suggest that a dissociation of the water molecules would occur at 5 °Brix. Consequently, there would also exist a minimum concentration to achieve an optimal deacidification of cranberry juice by electrodialysis.

La culture de canneberges, étant intensément drainée souterrainement, peut accélérer le transport des particules fines dans le sol. Ce projet vise à évaluer la migration des particules fines dans les sols de canneberges. Cette expérience a été mise en place sur 3 sites (A, B, C) de production au Québec. Un traceur physique inerte, l'oxyde de zirconium (ZrO2), a été appliqué sur des parcelles de 25 x 25 cm au début de l'été 2014. Les parcelles étaient munies de puits d'observation de la nappe et de tensiomètres (TX3) positionnés sur le drain, au quart de l'écartement et à demi-écartement, à 10 et à 20 cm de profondeur. De plus, deux puits d'observation de la nappe supplémentaires par site ont été installés dans le milieu naturel à côté du champ. Des colonnes de sol de 60 cm de long et de 6 cm de diamètre ont été échantillonnées sur chacun des sites en août 2014 (T1) et juillet 2015 (T2), pour un total de 18 colonnes. Celles-ci ont été coupées et séchées en segments de 2 cm d'épaisseur, donnant ainsi 30 échantillons de sol par colonne. La concentration de ZrO2 a été mesurée par spectromètre de fluorescence rayon-X (EDXRF). La granulométrie a aussi été mesurée sur les mêmes segments afin d'identifier des zones d'accumulation de particules fines. Les résultats obtenus par EDXRF ont montré une migration de ZrO2 sur toutes les colonnes à 10 cm de profondeur au T1, soit la profondeur racinaire de la canneberge. Cependant au T2, les colonnes du site C ont montré une migration entre 15 à 30 cm de profondeur. Le site A et B sont plus susceptibles au problème de colmatage que le site C.

Tableau d'honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2017-2018 / La canneberge, petit fruit riche en composés phénoliques dont les anthocyanes et les proanthocyanidines, a de nombreux effets positifs sur la santé humaine. La consommation de jus de canneberge brut est un moyen d’en bénéficier, mais ce produit n’est pas toujours attrayant pour les consommateurs en raison de son manque de palatabilité et des possibles effets secondaires qu’il peut entraîner. Pour limiter ces désagréments, il est possible de désacidifier le jus de canneberge brut et parmi les méthodes actuellement disponibles, l’électrodialyse avec membranes bipolaires est particulièrement prometteuse. Jusqu’à présent les essais de désacidification du jus de canneberge par électrodialyse avec membranes bipolaires ont été réalisés sur des cellules à l’échelle laboratoire et en utilisant une nouvelle solution de récupération des acides organiques d’un essai à l’autre, ce qui limite son application à l’échelle industrielle. Le but de cette étude était, dans une optique d’industrialisation future, de tester le procédé à long terme sur une cellule semi-industrielle et de l’améliorer en réutilisant la solution de récupération d’un essai de désacidification à l’autre. Ainsi, des essais de désacidification du jus de canneberge ont été réalisés pour comptabiliser un total de 95 heures d’utilisation de la cellule semi-industrielle, sans poser de problème majeur au niveau de la résistance globale du système. De plus, le fait de réutiliser la solution de récupération des acides organiques n’a pas eu d’impact sur les caractéristiques physico-chimiques du jus désacidifié, et a permis des gains d’énergie allant jusqu’à 42,9 % après trois réutilisations, en plus de réduire les effluents du procédé. Ainsi, la mise à plus grande échelle et l’amélioration du procédé de désacidification du jus de canneberge par électrodialyse avec membranes bipolaires ont été concluantes et le transfert de la technologie en industrie est la prochaine étape à envisager. / Cranberry, a berry rich in phenolic compounds as anthocyanins and proanthocyanidins, has many beneficial effects on human health. To consume raw cranberry juice is a way to benefit from them, but that product presents a lack of palatability and can cause some side effects. To limit those inconveniences, raw juice can be deacidified and among all methods currently available, electrodialysis with bipolar membranes is very promising. Until now, essays to deacidify cranberry juice by electrodialysis with bipolar membranes were performed on laboratory scale cells using a fresh recovery solution from a deacidification essay to another. The aim of this work was to test the process on a larger scale for a longer period of time and to improve it by reusing the same recovery solution. Deacidification essays were performed in batch for a total of 95 hours on a semi-industrial cell and there was no major impact on the system global resistance. Furthermore, reusing the same recovery solution had no effect on the physicochemical properties of the deacidified juice, and energy savings up to 42.9% were recorded while the amount of waste produced was reduced. These positive results suggest the possibility to transfer the process at larger scale. Therefore, the next logical step for this project would be to scale-up the technology in factories for the industrial production of deacidified cranberry juice.

Dans un contexte évolutif où les changements climatiques entraîneront une augmentation du nombre d’événements climatiques extrêmes, la gestion de l’eau devra être optimisée afin d’éviter l’impact des stress environnementaux sur le rendement agronomique des cultures. Bien que les seuils où surviennent ces stress soient connus pour la majorité des espèces agricoles, ils demeurent pour la plupart inconnus pour la canneberge. Leur détermination est donc un prérequis à l’établissement d’une gestion de l’eau efficace et durable. Conséquemment, des expérimentations au champ et en cabinet de croissance ont été réalisées afin d’étudier l’impact des principaux stress abiotiques sur la canneberge et de proposer des stratégies innovatrices menant à une approche intégrée de la gestion de l’eau dans cette culture. En maintenant la nappe phréatique à une profondeur de 60 cm sous la surface du sol, les rendements ont été maximisés et l’application d’eau par aspersion a été minimisée. Cependant, les canneberges sont très sensibles aux problèmes de drainage. En effet, lors de deux études de cas, une diminution de rendement de 25 à 39% a été mesurée lorsque le système de drainage n’était pas entièrement fonctionnel. Puisque contrôler la nappe peut ralentir le drainage et entraîner une diminution de l’aération dans la rhizosphère suite à une précipitation, une expérience en cabinet de croissance a été réalisée afin de déterminer la tolérance de la canneberge aux conditions hypoxiques. Les résultats ont démontré une diminution de 28% de la photosynthèse après 24 heures en conditions saturées. Le système de drainage doit donc permettre d’évacuer rapidement les surplus d’eau afin d’éviter de telles conditions. Avec le contrôle de nappe, l’air entourant le feuillage est plus chaud et plus sec en comparaison avec l’irrigation par aspersion, ce qui peut entraîner davantage d’épisodes de stress thermique. Une expérimentation en cabinet de croissance a permis d’identifier qu’en comparaison à une température optimale de 29 °C, la photosynthèse diminue de 11% à 33 °C et de 22% à 37 °C. Refroidir le feuillage pendant 20 minutes lorsque la température y atteint 33 °C s’est alors avéré bénéfique pour éviter le stress thermique. En intégrant ces nouveaux paramètres de gestion de l’eau, les producteurs de canneberges pourront maximiser le rendement agronomique de leur culture et en réduire son impact environnemental. / In an evolving context where climate change will cause an increase in extreme weather events, agricultural water management will have to be optimized in order to limit the impact of environmental stresses on crop yields. Although critical thresholds where these stresses occur have been established for several plant species, little is known about these relationships in cranberry production. Hence, the determination of these thresholds is then a prerequisite for developing of a sustainable water management. Consequently, field and growth cabinet experiments were carried out to study the impact of the main abiotic stresses on cranberries and to propose innovating strategies leading to a holistic approach for water management. By controlling the water table at 60 cm depth below soil surface, yields were maximized and overhead irrigation was minimized. However, cranberries are very sensitive to poor drainage conditions. In two case studies, yield losses of 25 and 39% were associated to drainage problems. Because controlling water table depth may slow down drainage rate and lead to oxygen deficiency in the rhizosphere following rainfall, a growth cabinet experiment was needed for determining cranberry tolerance to hypoxic conditions. Because the results showed that photosynthesis declined by 28% after the 1st day of waterlogging, drainage systems should be fully efficient in avoiding such conditions. Managing water table depth leads to drier canopy conditions than sprinkler irrigation, and thus may increase the vapor pressure deficit near the foliage and the risk of heat stress. Under controlled conditions, the optimal temperature range for carbon assimilation was between 25 and 29 °C, with photosynthesis declining by 11% at 33 °C and by 22% at 37 °C. Under controlled environmental conditions, cooling the vines for 20 minutes when temperature reaches 33 °C was beneficial to limit heat stress and was able to reduce photosynthetic midday depression. By integrating these new parameters and strategies to water management, cranberry growers will maximize crop yields while reducing the crop environmental impact.

L’objectif principal de ce projet est de valoriser les résidus de canneberge dans le but d’en produire un jus secondaire riche en antioxydants. Pour cela, la matière sèche soluble extraite, riche en polyphénols et sucres, a été concentrée par cryoconcentration à une température de congélation de -20 ± 2 °C. Le premier objectif spécifique de cette étude consistait à déterminer le temps de congélation et de décongélation de solutions modèles de sucres qui sont naturellement présents dans la canneberge comme le sucrose, glucose, fructose et de leur mélange au ratio semblable à celui du jus de canneberge. Quant au deuxième objectif spécifique, il consistait à extraire la matière sèche soluble des résidus de canneberge et de la concentrer par cryoconcentration, puis d’en quantifier la teneur en polyphénols totaux et leur répartition dans les différentes phases lors du processus de décongélation de trois fractions dont chacune représente le tiers du volume initial de la solution. La cryoconcentration en cascade a été utilisée et trois fractions ont été récoltées. Pour les solutions modèles, le degré °Brix initial était fixé à 2,5, 5, 7,5 et 10 °Bx. Dans le cas des résidus de canneberge, des concentrations de 2,5 et 10 % des résidus de canneberge broyés et non broyés ont été utilisés. Les résultats obtenus ont montré que le temps de congélation du mélange des sucres simples (glucose + fructose) et du sucrose seul est plus court que celui des solutions individuelles de fructose et du glucose. Le degré Brix (°Brix) des solutions a été doublé dans la première fraction décongelée. Concernant le deuxième objectif spécifique de ce projet, deux volets ont été considérés : le volet 1 dont les résidus de canneberge n’ont pas été broyés et le volet 2 dont les résidus de canneberge ont été broyés. Les résultats relatifs au volet 1 ont montré que la concentration de la première fraction en polyphénols totaux est passée de 0,183 mg/ml à 0,238 mg/ml pour la solution initiale d’une concentration de 10 % et de 0,056 mg/ml à 0,067 mg/ml pour la solution initiale d’une concentration de 2,5 % de matière sèche totale. La matière sèche de la première fraction est passée de 1,09 ± 0,02 % à 2 ± 0,01 % pour la solution initiale dont la concentration était de 10 %. Concernant le volet 2, la teneur en polyphénols de la première fraction est passée de 0,187 mg/ml à 0,252 mg/ml avec une solution initiale d’une concentration de 2,5 % de matière sèche totale et de 0,475 mg/ml à 0,720 mg/ml pour la solution d’une concentration de 10 %. Pour ce qui est de la matière sèche, elle est passée de 0,94 ± 0,076 % à 1,86 ± 0,05 % pour la solution de canneberge dont la concentration en matière sèche totale était de 10 %. Le volet 1 et le volet 2 à 2,5 % ont montré des résultats presque constants de la matière sèche et des polyphénols totaux. S’agissant de la couleur, la première fraction de la cryoconcentration a iv montré une couleur plus vive par rapport à la couleur de la solution initiale. Ceci a été constaté au volet 1 et au volet 2 pour les mêmes concentrations. Ces résultats montrent qu’il est possible de produire un jus secondaire riche en polyphénols par la valorisation des résidus de canneberge dans un processus combinant l’extraction solide-liquide avec la cryoconcentration par congélation en bloc complet suivie d’une décongélation gravitationnelle. Pour améliorer la qualité du jus secondaire ainsi que la quantité produite (efficacité quantitative du procédé), une synergie entre l’affinité avec l’éthanol des polyphénols et la cryoconcentration pourrait être appliquée. En effet, cette combinaison pourrait permettre une augmentation de la quantité de sucre dans le jus avec une augmentation significative de la concentration des polyphénols dans la fraction cryoconcentrée. / The main objective of this project was to valorize the cranberry residues in order to produce a secondary juice rich in antioxidants. For this, the extracted soluble dry matter, rich in polyphenols and sugars, was concentrated by cryoconcentration at a freezing temperature of -20 ± 2 ° C. The first specific objective of this study was to determine the time of freezing and thawing of model solutions of sugars that are naturally present in cranberries such as sucrose, glucose, fructose and their mixture at a ratio similar to that of cranberry juice. The second specific objective was to extract the soluble dry matter from the cranberry residues and concentrate it by cryoconcentration, then to quantify the total polyphenol content and their distribution in the different phases during the thawing process of three fractions each of which represents one third of the initial volume of the solution. Cascade cryoconcentration was used and three fractions were harvested. For model solutions, the initial ° Brix degree was set at 2.5, 5, 7.5 and 10 ° Bx. For cranberry residues, 2.5% and 10% crushed and unmilled Cranberry residues were used. The results obtained showed that the freezing time of the mixture of sugars and sucrose is shorter than that of fructose and glucose. The degree Brix of the solutions were doubled to the first thawed fraction. Regarding the second specific objective of this project, two steps were considered: in the step # 1, cranberry residues were not crushed and in the step # 2, the cranberry residues were crushed. The results obtained in the step # 1 showed that the concentration of the total polyphenols in the thawed first fraction increased from 0.183 mg/ml to 0.238 mg/ml for the initial solution at a concentration of 10% of total dry matter, and from 0.056 mg/ml to 0.067 mg/ml for the initial solution with a concentration of 2.5% total dry matter. Moreover, the results showed that the dry matter of the thawed first fraction increased from 1.09 ± 0.02% to 2 ± 0.01% for the initial solution with a concentration of 10% total dry matter. Concerning the step # 2 of this specific objective, the polyphenol content of the thawed first fraction increased from 0.187 mg/ml to 0.252 mg/ml when the used initial solution was at a concentration of 2.5% total dry matter, and from 0.475 mg/ ml to 0.720 mg/ml for the initial solution with a concentration of 10% total dry matter. Regarding the total dry matter of the cryoconcentrated solutions, it increased from 0.94 ± 0.076% up to 1.86 ± 0.05% for the cranberry solution with an initial total dry matter concentration of 10%. The results obtained in the step # 1 and the step # 2 with the initial solution of 2.5% total dry matter showed almost constant results regarding the dry matter and total polyphenols. Regarding the color, the first thawed fraction of the vi cryoconcentration procedure showed a brighter color compared to the color of the initial solution. These results showed that it is possible to produce a secondary juice rich in polyphenols by valorizing cranberry residues combined with cryoconcentration. To improve the quality of the secondary juice as well as its yield, a synergy of ethanol and cryoconcentration could be applied. Indeed, this combination could allow an increase of the amount of total sugars and polyphenols in the cryoconcentrated secondary cranberry.

La canneberge est bien reconnue pour les effets bénéfiques qu’elle peut apporter à la santé humaine. Cependant, la consommation de jus de canneberge est limitée car le jus a une grande acidité (teneur élevée en acides organiques) qui cause des effets secondaires tels la diarrhée, des vomissements et ballonnements. Par conséquent l’acidité du jus de canneberge doit être réduite pour améliorer la palatabilité du jus et diminuer les effets secondaires dus à sa consommation. La désacidification des jus, tels le jus de fruit de la passion et le jus de canneberge, par électrodialyse conventionnelle et électrodialyse avec membranes bipolaires par application d’un courant direct et continu s’est montrée efficace en comparaison avec les autres méthodes de désacidification telles les résines échangeuses d’ions et la précipitation au sel de calcium. L’objectif global de cette étude était d’appliquer les champs électriques pulsés (CÉPs) pendant l’électrodialyse avec membranes bipolaires pour désacidifier le jus de canneberge efficacement au niveau énergétique. Le CÉP consiste à appliquer un courant (Ton) et une pause de courant (Toff) pendant un temps donné consécutivement. Neuf conditions différentes ont été testées: 10s/2s, 1s/0.1s, 10s/0.1s, 6s/2s, 10s/1s, 2s/2s, 1s/1s, 6s/0.1s, 6s/1s. La désacidification du jus de canneberge a été 15% plus rapide avec les conditions de CÉPs de 1s/1s et 2s/2s en comparaison avec la désacidification à courant direct et continu et les autres combinaisons de pulse-pause. Pour ces 2 conditions, les migrations d’acide citrique et d’acide malique étaient plus rapides, ce qui a engendré un taux plus important de désacidification. Pour préserver l’authenticité du jus de canneberge, l’acide quinique doit être conservé, ce qui est le cas dans cette étude puisque l’acide quinique ne migre pas significativement quelles que soit les conditions testées. De plus, les PACs, les anthocyanes et les polyphénols totaux ont été conservés dans toutes les conditions de CÉP. Pour la première fois, l’efficacité d’appliquer du CÉP dans la désacidification de jus a été démontrée. L’électrodialyse avec membranes bipolaires pourrait être une méthode alternative verte et durable pour désacidifier des jus de fruits tout en préservant leurs caractéristiques organoleptiques et physico-chimiques. / Cranberry is well recognized for its beneficial effects on human health, but the consumption of cranberry juice is limited due to its high acidity (high organic acid contents) which is the cause of undesirable side effects such as diarrhea, vomiting and bloating. Therefore, the acidity should be reduced to improve the palatability of the juice and to decrease the side effects. The deacidification of juices, such as citric acid solutions, passion juice and cranberry juice, by conventional electrodialysis and electrodialysis with bipolar membranes (EDBM) with coutinuous direct current (DC), has shown to be very effective in comparison with chemical methods such as calcium salt precipitation or ion-exchange resine. Therefore, the objective of this project is to apply pulsed electric field (PEF) during EDBM to deacidify cranberry juice. The PEF procedure consists of introducing to the process an electric pulse and a pause consecutively for a given time. Nine different pulse/pause combinations were tested: 10s/2s, 1s/0.1s, 10s/0.1s, 6s/2s, 10s/1s, 2s/2s, 1s/1s, 6s/0.1s, 6s/1s. The deacidification of cranberry juice was about 15% faster with PEFs for 1s/1s and 2s/2s conditions in comparison with deacidification with DC and other pulse-pause combinations. In these two conditions, the migration of citric and malic acids was faster, thus producing a more important rate of deacidification. To preserve the authenticity of the juice, the quinic acid must be conserved, which is the case in this study since the quinic acid did not migrated significantly in every conditions. Also, the PACs, anthocyanins and total polyphenols were preserved whatever the PEF conditions. It’s the first time that the efficiency of applying PEF for deacidification of juice was demonstrated. EDBM under PEF would be a green and sustainable alternative process to deacidify fruit juice and to preserve its organoleptic and physicochemical characteristics.

Tableau d'honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2006-2007 / Les parodontites sont des infections polymicrobiennes aux étiologies et pathogénies variées qui se traduisent par des destructions plus ou moins sévères des tissus parodontaux. Parmi plus de 500 espèces microbiennes dénombrées dans la plaque sousgingivale, un complexe bactérien nommé complexe rouge, composé de Porphyromonas gingivalis, Treponema denticola et Tannerella forsythia, a été fortement associé aux lésions parodontales avancées. L'évolution des parodontites- dépend à la fois de la virulence des bactéries parodontopathogènes et de l'intensité de la réponse immunologique de l'hôte. Certains patients atteints de parodontite chronique répondent d'une façon inadéquate au traitement classique de cette maladie consistant à éliminer la plaque bactérienne sous-gingivale. Par conséquent, des solutions thérapeutiques complémentaires visant à moduler la réponse de l'hôte ou à atténuer la virulence des bactéries parodontopathogènes pourraient être utiles pour traiter ces patients. Le but de cette étude était d'investiguer la capacité des bactéries parodontopathogènes à favoriser la réponse immunodestructrice de l'hôte ainsi que d'évaluer l'effet des constituants de la canneberge sur les mécanismes pathogéniques des parodontites. La capacité de P. gingivalis à moduler la production de médiateurs inflammatoires a été mise en évidence dans un modèle de co-culture de cellules épithéliales et de macrophages et dans un modèle ex vivo de sang complet. Nous avons aussi rapporté que les bactéries du complexe rouge agissaient de concert pour induire la production de cytokines, de prostaglandine E2 (PGE2) et de métalloprotéinase matricielle 9 (MMP-9). L'ensemble de ces résultats met en évidence le potentiel des bactéries parodontopathogènes à favoriser la réponse immunodestructrice de l'hôte. De plus, des effets synergiques entre l'hémoglobine et le lipopolysaccharide (LPS) de bactéries parodontopathogènes sur la réponse inflammatoire des macrophages ont été mis en évidence. Par ailleurs, la capacité d'une fraction de canneberge de haut poids moléculaire à diminuer la production de médiateurs inflammatoires (cytokines, chimiokines et PGE2), de MMP-3 et de MMP-9 par des macrophages et des fibroblastes gingivaux stimulés avec le LPS de bactéries parodontopathogènes a été démontrée. De plus, cette fraction de canneberge s'est avérée capable d'inhiber l'activité de la MMP-3, de la MMP-9 et de l'élastase. Enfin, cette fraction a également démontré une capacité à inhiber la formation du biofilm et l'adhérence de P. gingivalis aux protéines humaines ainsi que les activités protéolytiques des bactéries du complexe rouge. L'ensemble de ces résultats suggère que les polyphénols de la canneberge pourraient contribuer à atténuer la réponse immunodestructrice de l'hôte et la virulence des bactéries parodontopathogènes, offrant ainsi des perspectives prometteuses pour le développement d'un traitement complémentaire pour les parodontites. / Periodontitis are polymicrobial infections leading to destruction of the tooth supporting tissue. Among 500 bacterial species enumerated in the subgingival plaque, members of the red complex, which includes Porphyromonas gingivalis, Tannerella forsythia, and Treponema denticola, are strongly related to more advanced periodontal lesions. Two major factors are involved in the pathogenesis of periodontitis, bacteria themselves and the host immune response to these periodontopathogens. Some patients with periodontitis do not respond correctly to conventional therapy consisting in the removal of the subgingival plaque. Consequently, adjunctive therapeutic solutions based on the attenuation of periodontopathogens virulence or of host response may be useful for periodontitis treatment. The aim of this study was to investigate the capacity of periodontopathogens to favor the host immunodestructive response and to evaluate the potential beneficial effects of cranberry constituents on the pathogenic mechanisms of periodontitis. The capacity of P. gingivalis to modulate inflammatory mediator production was characterized in a macrophage/epithelial cell co-culture model as well as in a whole blood model. We have also reported that bacteria of the red complex act in concert to induce the production of cytokines, prostaglandin E2 (PGE2) and matrix metalloproteinases 9 (MMP-9). Moreover, synergistic effects between hemoglobin and lipopolysaccharides (LPS) from periodontopathogens on the macrophage inflammatory response were demonstrated. In addition, the capacity of a high molecular weight cranberry fraction to reduce the production of inflammatory mediators (cytokines, chemokines and PGE2) and MMPs (MMP-3 and MMP-9) by macrophages and fibroblasts stimulated with periodontopathogen LPS was shown. This fraction also inhibited the activity of MMP-3, MMP-9 and elastase. Finally, this cranberry fraction showed the capacity to inhibit adhesion and biofilm formation of P. gingivalis as well as proteolytic activities of bacteria of the red complex. These results suggest that cranberry polyphenols may contribute to limit the host immunodestructive response and periodontopathogen virulence, offering thus promising perspectives for the development of an adjunctive treatment for periodontitis.

La canneberge (Vaccinium macrocarpon) et ses produits dérivés renferment de fortes teneurs en composés phénoliques qui sont reconnus pour leurs bienfaits sur la santé buccodentaire. Cependant, la richesse en acides organiques du jus de canneberge lui confère une faible palatabilité et peut provoquer des effets secondaires indésirables. Le procédé d'électrodialyse avec membrane bipolaire (EDMB) permet le retrait sélectif des acides organiques du jus, et la production d'un jus pouvant être consommé sans dilution préalable. Ainsi, le projet de recherche visait à évaluer l'effet de la désacidification du jus de canneberge par EDMB sur les facteurs étiologiques des deux principales infections buccodentaires, soit la carie dentaire et la parodontite. À cet égard, les propriétés antibactériennes des jus brut et désacidifiés ont été évaluées vis-à-vis des colonisateurs primaires des tissus dentaires (Streptococcus gordonii, Streptococcus oralis, Streptococcus salivarius), des streptocoques cariogènes (Streptococcus mutans, Streptococcus sobrinus) et des bactéries parodontopathogènes clés (Aggregatibacter actinomycetemcomitans, Fusobacterium nucleatum, Porphyromonas gingivalis). De même, l'impact de la désacidification du jus de canneberge sur les défenses de l'hôte (la barrière épithéliale gingivale et la réponse immunitaire) a été évalué dans des modèles in vitro. Les résultats de ces travaux ont montré que le retrait des acides organiques du jus de canneberge diminue ses propriétés bactéricides contre certaines espèces bactériennes à l'étude. Cependant, consommer un jus désacidifié plutôt qu'un jus brut dilué pourrait diminuer l'adhésion des bactéries aux tissus buccodentaires. D'autre part, la désacidification du jus a préservé l'intégrité de la barrière épithéliale gingivale comparativement au produit brut. Néanmoins, bien que les jus de canneberge non dilués aient démontré des propriétés anti-inflammatoires, ces dernières sont réduites suite à la désacidification du produit. Les résultats indiquent que la désacidification modérée du jus de canneberge par EDMB représente une stratégie prometteuse pour la production d'un jus favorisant le maintien d'une bonne santé buccodentaire. / The high content in phenolic compounds found in cranberry (Vaccinium macrocarpon) is associated with well-known beneficial effects on oral health. However, cranberry juice (CJ) is rich in organic acids, which are responsible for the low palatability of the product and can cause gastrointestinal discomfort. Electrodialysis with bipolar membrane (EDBM) is an ecoefficient process that can be used for the deacidification of CJ, thus removing the requirement to dilute the product prior to consumption. This study aimed to evaluate how the deacidification of CJ by EDBM impacts its effects against the etiological factors of dental caries and periodontitis. The antibacterial activities of the raw and deacidifed CJ samples were assessed on commensal streptococci (Streptococcus gordonii, Streptococcus oralis, Streptococcus salivarius), cariogenic streptococci (Streptococcus mutans, Streptococcus sobrinus), and key periodontopathogenic bacteria (Aggregatibacter actinomycetemcomitans, Fusobacterium nucleatum, Porphyromonas gingivalis). Moreover, the impact of CJ deacidification on the host oral defenses (oral epithelial barrier function and host inflammatory response) was investigated in in vitro models. It appears from the results that removing organic acids from the product reduced the bactericidal activities of CJ against some bacterial species included in the study, though it should be noted that deacidified CJ had generally higher anti-adherence properties compared to its raw diluted counterpart. On the other hand, deacidification of CJ helped preserve the integrity of the oral epithelial barrier compared to the raw beverage. However, even though all undiluted CJ samples exerted anti-inflammatory properties, exposition to deacidified CJ appears to lower this property in an oral epithelial cell model. Overall, this work brought evidence that a moderate deacidification of CJ by EDBM could allow the production of cranberry juice that provides benefits with respect to the maintenance of oral health.

La canneberge (Vaccinium macrocarpon) et ses produits dérivés renferment de fortes teneurs en composés phénoliques qui sont reconnus pour leurs bienfaits sur la santé buccodentaire. Cependant, la richesse en acides organiques du jus de canneberge lui confère une faible palatabilité et peut provoquer des effets secondaires indésirables. Le procédé d'électrodialyse avec membrane bipolaire (EDMB) permet le retrait sélectif des acides organiques du jus, et la production d'un jus pouvant être consommé sans dilution préalable. Ainsi, le projet de recherche visait à évaluer l'effet de la désacidification du jus de canneberge par EDMB sur les facteurs étiologiques des deux principales infections buccodentaires, soit la carie dentaire et la parodontite. À cet égard, les propriétés antibactériennes des jus brut et désacidifiés ont été évaluées vis-à-vis des colonisateurs primaires des tissus dentaires (Streptococcus gordonii, Streptococcus oralis, Streptococcus salivarius), des streptocoques cariogènes (Streptococcus mutans, Streptococcus sobrinus) et des bactéries parodontopathogènes clés (Aggregatibacter actinomycetemcomitans, Fusobacterium nucleatum, Porphyromonas gingivalis). De même, l'impact de la désacidification du jus de canneberge sur les défenses de l'hôte (la barrière épithéliale gingivale et la réponse immunitaire) a été évalué dans des modèles in vitro. Les résultats de ces travaux ont montré que le retrait des acides organiques du jus de canneberge diminue ses propriétés bactéricides contre certaines espèces bactériennes à l'étude. Cependant, consommer un jus désacidifié plutôt qu'un jus brut dilué pourrait diminuer l'adhésion des bactéries aux tissus buccodentaires. D'autre part, la désacidification du jus a préservé l'intégrité de la barrière épithéliale gingivale comparativement au produit brut. Néanmoins, bien que les jus de canneberge non dilués aient démontré des propriétés anti-inflammatoires, ces dernières sont réduites suite à la désacidification du produit. Les résultats indiquent que la désacidification modérée du jus de canneberge par EDMB représente une stratégie prometteuse pour la production d'un jus favorisant le maintien d'une bonne santé buccodentaire. / The high content in phenolic compounds found in cranberry (Vaccinium macrocarpon) is associated with well-known beneficial effects on oral health. However, cranberry juice (CJ) is rich in organic acids, which are responsible for the low palatability of the product and can cause gastrointestinal discomfort. Electrodialysis with bipolar membrane (EDBM) is an ecoefficient process that can be used for the deacidification of CJ, thus removing the requirement to dilute the product prior to consumption. This study aimed to evaluate how the deacidification of CJ by EDBM impacts its effects against the etiological factors of dental caries and periodontitis. The antibacterial activities of the raw and deacidifed CJ samples were assessed on commensal streptococci (Streptococcus gordonii, Streptococcus oralis, Streptococcus salivarius), cariogenic streptococci (Streptococcus mutans, Streptococcus sobrinus), and key periodontopathogenic bacteria (Aggregatibacter actinomycetemcomitans, Fusobacterium nucleatum, Porphyromonas gingivalis). Moreover, the impact of CJ deacidification on the host oral defenses (oral epithelial barrier function and host inflammatory response) was investigated in in vitro models. It appears from the results that removing organic acids from the product reduced the bactericidal activities of CJ against some bacterial species included in the study, though it should be noted that deacidified CJ had generally higher anti-adherence properties compared to its raw diluted counterpart. On the other hand, deacidification of CJ helped preserve the integrity of the oral epithelial barrier compared to the raw beverage. However, even though all undiluted CJ samples exerted anti-inflammatory properties, exposition to deacidified CJ appears to lower this property in an oral epithelial cell model. Overall, this work brought evidence that a moderate deacidification of CJ by EDBM could allow the production of cranberry juice that provides benefits with respect to the maintenance of oral health.