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 est un petit fruit typique du continent Nord-Américain et sa consommation s'est popularisée auprès de nombreuses personnes du fait de ses bienfaits reconnus sur la santé humaine. Le jus de canneberge possède également des effets bénéfiques sur la santé grâce à sa richesse en anthocyanes et en proanthocyanidines (PACs). Cependant, son contenu élevé en acides citrique, malique et quinique pourrait induire des effets secondaires au niveau intestinal lors de sa consommation quotidienne. De plus, la composition d'un tel type de jus pourrait également induire des changements au niveau du microbiote intestinal. De ce fait, l'objectif principal de cette thèse était de démontrer les effets potentiels du retrait des acides organiques par électrodialyse avec membranes bipolaires (EDMB) du jus de canneberge, sur l'apparition de l'inflammation intestinale in vitro et in vivo ainsi que sur le microbiote intestinal, tout en identifiant le ou les acide(s) organique(s) responsable(s) de cette inflammation et leur évolution au cours de la digestion. Dans un premier temps, l'étude réalisée in vitro a permis de démontrer pour la première fois l'évolution compositionnelle du jus de canneberge à chaque étape de la digestion. Les résultats ont indiqué une perte d'anthocyanes et de PACs majoritairement lors de la phase gastrique tandis que les concentrations en acides citrique, malique et quinique restaient inchangées à la fin de la digestion. De plus, il a été mis en évidence que l'acide citrique, présent dans le jus de canneberge, était responsable de la perte d'intégrité des cellules épithéliales et pourrait ainsi déclencher l'inflammation intestinale. Dans un second temps, une première étude réalisée in vivo, a quant à elle permis de démontrer l'effet de la concentration en acides organiques contenus dans le jus de canneberge sur l'apparition de l'inflammation intestinale chez la souris. Les résultats ont indiqué qu'il existait une relation entre la concentration en acides organiques du jus et la sévérité de l'inflammation intestinale observée. Aussi, il a été démontré que l'action protectrice des polyphénols, aux concentrations de ce jus de canneberge, aurait été diminuée par la forte teneur en acides organiques. Dans un troisième temps, une seconde étude in vivo a permis de confirmer l'importance de la concentration en polyphénols contenus dans le jus de canneberge quant à la protection de l'intestin contre l'apparition de l'inflammation. Les expériences menées chez la souris n'ont pas démontré de signe d'inflammation intestinale modulée par la teneur en acides organiques du jus de canneberge, de par sa teneur élevée en polyphénols. De ce fait, l'effet de l'EDMB sur l'amélioration de l'inflammation intestinale par le retrait des acides organiques contenus dans le jus de canneberge, n'a pas pu être démontré. Cependant, il a pu être observé que le retrait de ces acides organiques, à différents niveaux, induisait une modulation de la composition et des fonctions du microbiote intestinal. L'ensemble de cette thèse a donc démontré l'importance de l'aspect compositionnel du jus de canneberge quant à l'apparition de l'inflammation intestinale et la modulation du microbiote intestinal lors d'une consommation quotidienne. Cette thèse a également contribué à l'avancement des connaissances concernant l'impact de l'EDMB appliquée au jus de canneberge et les effets santé associés aux polyphénols et au microbiote intestinal en découlant. / Cranberry is a typical fruit from North America and its consumption increased due toits beneficial effects on human health. Cranberry juice is also recognized for its health benefits due to its richness in anthocyanins and proanthocyanidins (PACs). However, its high content of citric, malic and quinic acids could induce intestinal side effects when daily consumed. In addition, the composition of such a type of juice could also induce changes in the gut microbiota. Therefore, the main objective of this thesis was to demonstrate the potential effects of the removal of organic acids by electrodialysis with bipolar membrane(EDBM) in cranberry juice, on the apparition of intestinal inflammation in vitro and in vivo,as well as on the gut microbiota, while identifying the organic acid(s) responsible for this inflammation and their evolution during digestion. Firstly, an in vitro study demonstrated, for the first time, the evolution of composition of cranberry juice at each step of the digestion. Results indicated a loss in anthocyanins and PACs mainly at the gastric step while the content in organic acids was stable at the end of the digestion. Further more, it was evidenced that the content in citric acid of cranberry juice was responsible for the loss of integrity of the epithelial cells and, thereby, could induce intestinal inflammation. Secondly, a first in vivo study has shown the effect of the organic acid content of cranberry juice on the apparition of intestinal inflammation in mice. Results indicated a relation between the concentration in organic acids and the severity of the intestinal inflammation observed. Furthermore, the protective action of polyphenols, at the concentration of the juice, was decreased by the high content in organic acids. Thirdly, a second in vivo study, demonstrated the significance of the concentrations of polyphenols of cranberry juice in protecting the intestine from the occurrence of the inflammation. Experiments conducted in mice could not evidence intestinal inflammation modulated by the content in organic acids of cranberry juice, due to its high content in polyphenols. Therefore, the effect of EDBM on improving intestinal inflammation by removing the organic acid content of cranberry juice, could not be demonstrated. However, it was observed that the removal of organic acids, at different levels, induced a modulation of the composition and the functions of the gut microbiota. Finally, this thesis demonstrated the importance of the compositional aspect of cranberry juice for the apparition of intestinal inflammation and the modulation of gut microbiota when daily consumed. This thesis has also contributed to the understanding of the impact of EDBM applied to cranberry juice and its following health effects.

Introduction: Les infections urinaires (UTI) sont parmi les infections bactériennes les plus communes chez les femmes. Actuellement, les antibiotiques sont le traitement de choix pour la prévention des UTIs. Pourtant, les produits dérivés de la canneberge sont souvent utilisés avec peu d’évidence de leur efficacité. Notre objectif était d’évaluer l’efficacité d’un extrait de canneberge standardisé en proanthocyanidines de type A (PAC) sur la prévention des UTI à répétition. Méthodes: 145 femmes âgées de 18 ans et plus avec antécédents d’UTI à répétition, définie par ≥ 2 UTIs dans les derniers 6 mois ou ≥ 3 UTIs dans les derniers 12 mois, ont participé à notre essai clinique randomisé à double insu. Soixante-douze femmes ont reçu une dose optimale d’extrait de canneberge quantifié et standardisé en PACs (2 x 18,5 mg PACs par jour) et 73 ont reçu une dose contrôle (2 x 1 mg PACs par jour). L’issue principale était le nombre moyen de nouvelles UTIs symptomatiques chez les participantes durant une période d’intervention de 6 mois. Les issues secondaires étaient : 1) évaluer le nombre moyen d’UTI avec pyurie et avec confirmation microbiologique; 2) décrire les effets secondaires d’une dose quotidienne d’extrait de canneberge. Résultats: Sur la période de suivi de 6 mois, le risque d'UTIs symptomatiques n’était pas significativement différent entre les deux groupes (rapport de taux d’incidence 0,76, 95% IC 0,51-1,11 ; rapport de taux d’incidence ajusté pour l’âge 0,85, 95%IC 0,57-1,26). Parmi les participantes ayant eu moins de 5 UTIs dans l’année précédant leur participation, la prise de 2x18,5 mg était associée à une diminution des UTIs symptomatiques comparativement à une prise de 2x1 mg PACs (rapport de taux d’incidence ajusté pour l’âge 0,57,, 95%IC 0,33-0,99). Aucun effet secondaire majeur n’a été rapporté. Conclusion: La prise d’un extrait de canneberge en teneur élevée de proanthocyanidins n’a pas été associée à une réduction du taux d’incidence d'infections urinaires symptomatiques par rapport à un extrait de proanthocyanidines à faible dose. Nos résultats post-hoc suggèrent que la prise d’une dose de 2x18,5 mg PAC par jour pourrait prévenir les UTIs symptomatiques chez les femmes ayant moins de 5 UTIs par année. / Background: Urinary tract infections (UTI) are amongst the most common bacterial infections affecting women. Although antibiotics are the treatment of choice for prevention of UTI, cranberry-derived products are often used by women to prevent UTIs, with limited evidence as to their efficacy. Our objective was to assess the efficacy of a cranberry extract capsule standardized in A-type linkage proanthocyanidins (PACs) for the prevention of recurrent UTI. Methods: 145 women aged 18 years or more with a history of recurrent UTI, defined as ≥ 2 UTIs in the past 6 months or ≥ 3 UTIs in the past 12 months were recruited in this randomized, controlled, double-blind clinical trial. Seventy-three women received an optimal dose of cranberry extract standardized in PACs (2 x 18.5 mg PACs daily) and 72 women received a control dose (2 x 1 mg PACs daily). The primary outcome for the trial was the mean number of new symptomatic UTIs in women during a 6-month intervention period. Secondary outcomes were: 1) To evaluate the mean number of new symptomatic UTIs with pyuria and with microbiological confirmation; 2) To describe the side effects of daily intake of cranberry extract. Results: No significant difference in the risk of UTI during the 24-week follow-up period was found between treatment groups (incidence rate ratio 0.75, 95%CI 0.51-1.11, age-adjusted incidence rate ratio 0.85, 95%CI 0.57-1.26). In women who experienced less than 5 UTIs in the year preceding enrolment, the daily consumption of 2x18.5 mg PACs was associated with a decrease in the risk of symptomatic UTIs reported compared to the control dose (age-adjusted incidence rate ratio 0.57, 95% confidence interval 0.33-0.99). No major side effects were reported. Conclusion: High dose twice daily proanthocyanidin extract was not associated with a reduction in the number of symptomatic urinary tract infections when compared to a low dose proanthocyanidin extract. Our post-hoc results reveal that this high dose of proanthocyanidins may have a preventive impact on symptomatic urinary tract infection recurrence in women who experienced less than 5 infections per year.

Une méthode optimale pour identifier les zones problématiques de drainage dans les champs de canneberges est d'un intérêt pratique pour les producteurs. Elle peut aider au développement de stratégies visant à améliorer le rendement des cultures. L'objectif de cette étude était de développer une méthodologie non intrusive de diagnostic d'un système de drainage en utilisant l'imagerie du géoradar ou Ground Penetrating Radar (GPR) ayant pour finalité de localiser les zones restrictives au drainage et de lier les scans du GPR à des propriétés du sol. Un système GPR muni d'une antenne monostatique a été utilisé pour acquérir des données dans deux champs de canneberges : un construit sur sol organique et l'autre sur sol minéral. La visualisation en trois dimensions de la stratification du champ a été possible après l'interpolation et l'analyse des faciès. La variabilité spatiale du rendement des cultures et la conductivité hydraulique saturée du sol ont été comparées aux données GPR par deux méthodes : calcul du pourcentage de différence et estimation de l'entropie. La visualisation des données couplée à leur analyse a permis de mettre en évidence la géométrie souterraine et des discontinuités importantes des champs. Les résultats montrent qu'il y a bonne corrélation entre les zones où la couche restrictive est plus superficielle et celle de faible rendement. Le niveau de similarité entre la conductivité hydraulique saturée et la profondeur de la couche restrictive confirme la présence de cette dernière. L'étape suivante a été la reconstruction de l'onde électromagnétique et son ajustement par modélisation inverse. Des informations quantitatives ont été extraites des scans : la permittivité diélectrique, la conductivité électrique et l'épaisseur des strates souterraines. Les permittivités diélectriques modélisées sont concordantes avec celles mesurées in-situ et celles de la littérature. Enfin, en permettant la caractérisation des discontinuités du sous-sol, les zones les plus pertinentes pour l'amélioration du drainage et d'irrigation ont été localisées, afin de maximiser le rendement.

Les parasitoïdes sont reconnus dans les agroécosystèmes pour jouer un rôle de régulation des insectes herbivores et favoriser un équilibre des communautés d’arthropodes aidant à réduire la dépendance aux pesticides. L'objectif principal consistait à effectuer une étude taxonomique des parasitoïdes des ravageurs lépidoptères de la canneberge (Vaccinium macrocarpon Aiton) dans les plantations commerciales au Centredu- Québec. Les objectifs spécifiques étaient de comparer la biodiversité des chenilles de lépidoptères et de leurs parasitoïdes entre les modes de gestion biologique et conventionnelle, ainsi que la densité et le parasitisme en champ de cinq ravageurs majeurs d’importance économique : Macaria sulphurea (Packard) (Geometridae), Macaria brunneata (Thunberg) (Geometridae), Xylena nupera (Linter) (Noctuidae), Rhopobota naevana (Hübner) (Tortricidae) et Sparganothis sulfureana (Clemens) (Tortricidae). Huit et 16 fermes ont été échantillonnées en 2012 et 2013 respectivement avec deux techniques complémentaires, le filet fauchoir et les observations visuelles directes. Les chenilles capturées (N = 1497), représentant 18 espèces, ont été mises en élevage individuellement sous conditions contrôlées pour détecter le parasitisme. Chaque année, les cinq ravageurs primaires composaient plus de 80% de la population larvaire. La biodiversité des ravageurs variait entre les deux modes de gestion; R. naevana était dominant sur les fermes biologiques alors qu’une plus grande richesse et équité de ravageurs ont été observées sur les fermes conventionnelles, M. sulphurea, M. brunneata et X. nupera étant les plus abondants. La communauté des parasitoïdes élevés (N = 171) était composée de 25 espèces ou taxons appartenant majoritairement aux genres Aleiodes, Meteorus, Microplitis, Oncophanes (Hymenoptera : Braconidae); Hyposoter, Exetastes, Phytodietus (Hymenoptera: Ichneumonidae); et Campylocheta, Nemorilla (Diptera: Tachinidae). Le parasitisme annuel était de l’ordre de 20 à 40% et variait en fonction des espèces hôtes et non des systèmes de gestion. Des quatre ravageurs primaires attaqués, celui le plus parasité a été X. nupera suivi de S. sulfureana, M. sulphurea et le moins parasité a été R. naevana. / Parasitoids are recognized as beneficial organisms in agro-ecosystems. They are known to play a role in the regulation of various herbivorous insects and their ecological function favors a balance of arthropod communities helping to reduce pesticides dependency. The main objective was to conduct a taxonomic study of the parasitoids of lepidopteran pests on commercial cranberry crop (Vaccinium macrocarpon Aiton) in Center-du-Québec. This study also aimed to compare the biodiversity of the caterpillars and their parasitoids under conventional vs organic managements as well as field density and parasitism of five major pest species of economic importance: Macaria sulphurea (Packard) (Geometridae), Macaria brunneata (Thunberg) (Geometridae), Xylena nupera (Linter) (Noctuidae), Rhopobota naevana (Hübner) (Tortricidae) and Sparganothis sulfureana (Clemens) (Tortricidae). Eight and 16 cranberry farms were sampled in 2012 and 2013, respectively, using two sampling techniques: sweep net and direct visual observations. A total of 1497 caterpillars, comprising 18 species, were captured and individually reared under controlled laboratory conditions to detect parasitism. The five primary pests made up more than 80% of the larval population each year. Pest biodiversity varied between the two pest managements: R. naevana was dominant on organic farms, whereas conventional farms had greater pest richness and evenness, M. sulphurea, M. brunneata and X. nupera being the most abundant. The reared parasitoid community (N = 171) was composed of 25 species or higher taxa and the most common species belong to the genera Aleiodes, Meteorus, Microplitis, Oncophanes (Hymenoptera: Braconidae); Hyposoter, Exetastes, Phytodietus (Hymenoptera: Ichneumonidae); and Campylocheta, Nemorilla (Diptera: Tachinidae). Parasitism differed depending on host biodiversity and not on farming systems. Among the four primary pests which were attacked, X. nupera was the most parasitized, followed by S. sulfureana, M. sulphurea and the least parasitized was R. naevana

Au cours des cinquantes dernières années, la maladie cardiovasculaire (MCV) est la principale cause de mortalité dans la plupart des pays industrialisées. En dépit des améliorations du traitement pharmacologique de cette condition, des modifications délétères dans les habitudes de vie des populations ont réduit leur impact sur la morbidité. Par conséquent, l'amélioration des habitudes de vie est au coeur des stratégies visant la prévention de la MCV. Les études épidémiologiques ont montré qu'une consommation riche en fruits et légumes réduisait le risque de souffrir de MCV. Cependant, les mécanismes d'action par lesquelles ces aliments exercent leurs bénéfices sont encore méconnus. Dans le cadre de la présente thèse, nous tenterons de déterminer l'impact d'un cocktail de jus de canneberges faible en calorie (CJC), un fruit reconnu pour son importante capacité antioxydante, sur des marqueurs de différentes fonctions clés impliquées dans le développement de l'athérosclérose. Brièvement, l'athérosclérose est initiée par une accumulation de lipides qui, après oxydation, enclenchent une réaction inflammatoire qui pourra entraîner une dysfonction endothéliale. Ensuite, peuvent succéder une augmentation de la rigidité artérielle, une diminution de la fonction vasodilatoire et la formation d'une chape fibreuse. La consommation de CJC n'a pas modifié les concentrations plasmatiques de LDL-cholestérol, ni la taille de ces particules, mais a diminué les niveaux plasmatiques des LDL oxydées. Les augmentations de la capacité antioxydante plasmatique observées parallèlement à ces diminutions ne corrélaient pas avec ces dernières. La consommation de CJC a également entraîné des diminutions de sICAM-1 et sVCAM-1, deux molécules impliquées dans le recrutement des monocytes à Tendothélium vasculaire et la réaction inflammatoire subséquente. La supplementation en CJC a diminué les concentrations plasmatiques de MMP-9, un marqueur de stabilité de la plaque mais n'a pas modifié la rigidité aortique ni la fonction vasodilatatoire. Finalement, la consommation de CJC a augmenté les niveaux de HDL-cholestérol. Nous avons montré que la quercétine, un composé antioxydant de la canneberge, augmentait l'efflux de cholestérol du macrophage humain, suggérant un ralentissement dans la progression de l'athérosclérose. Les résultats issus de la présente thèse apportent un éclairage nouveau sur les mécanismes potentiels par lesquel le CJC et, par extrapolation, les fruits et légumes pourraient exercer leurs bénéfices cardiométaboliques.

L’abeille domestique (Apis mellifera L.) participe à la pollinisation commerciale des cultures de bleuets à feuilles étroites (Vaccinium angustifolium Ait.) et de canneberges (Vaccinium macrocarpon Ait.). Ce service de pollinisation représente 27% des revenus associés aux activités des apiculteurs au Québec (Canada). En participant à la pollinisation commerciale, les abeilles domestiques sont ainsi souvent exposées à des sources de pollen moins diversifiées qui pourraient alors contribuer à engendrer des carences nutritionnelles. Dans cette étude, nous avons élaboré quatre stratégies d’aménagement apicole (SA) avec pollinisation commerciale et mesuré leur impact sur le développement et la santé des colonies d’abeilles domestiques. Les groupes expérimentaux utilisés étaient : A) SA avec production de miel seulement (témoin); B) SA avec pollinisation commerciale du bleuet à feuilles étroites; C) SA avec pollinisation commerciale de la canneberge et D) SA avec double pollinisation, bleuet suivi de la canneberge. Nos objectifs étaient de 1) réaliser le suivi de colonies pendant une saison apicole complète dans différentes situations selon les SA, 2) identifier et comparer la diversité florale et son attrait pour les abeilles domestiques entre les ruchers expérimentaux en utilisant un système d’information géographique et le pollen récolté, 3) mesurer périodiquement le contenu en protéines et acides aminés du pollen récolté par les butineuses, par le biais des pelotes de pollen et du pain d'abeilles dans différentes situations selon les SA, et 4) comparer le développement et la santé des colonies d’abeilles domestiques entre les différentes SA tout au long d’une saison apicole complète. Nos résultats démontrent que l’abondance florale et son attrait pour les abeilles domestiques sont significativement plus faibles lors des services de pollinisation de la canneberge comparé aux autres SA. D’autre part, la concentration de protéines dans le pollen et le pain d’abeilles était significativement plus faible lors des services de pollinisation du bleuet, ce qui a engendré une plus faible surface de couvain. Dans ces deux cas, plusieurs acides aminés étaient en déficits mais ceux-ci n’étaient pas toujours en lien avec les SA. De façon générale, plusieurs déficits d’acides aminés essentiels (pollen et pain d’abeilles) ont été trouvés dans les trois ruchers et les quatre stratégies d’aménagement. La SA avec double pollinisation (bleuet et canneberge) a eu pour impact de réduire significativement le gain de poids des colonies, la récolte de pollen et la surface de couvain, et a également causé une mortalité hivernale plus importante. Nous avons de plus mesuré une quantité plus significative du virus de la cellule royale noire, du virus du couvain sacciforme et de Nosema ceranae lors de la SA avec double pollinisation. / Commercial pollination in lowbush blueberry (Vaccinium angustifolium Ait.) and cranberry (Vaccinium macrocarpon Ait.) crops benefit the presence of honey bee (Apis mellifera L.) for pollination and this pollination service represents 27% of the revenues from all seasonal beekeeping activities in Quebec (Canada). While providing such services, honey bees are often exposed to undiversified pollen sources that may contribute to nutritional deficiencies. In this study, we investigated four beekeeping management strategies (MS) and measured their impact on honey bee colony health and development. Experimental groups were: A) Control farmland honey producing MS (control MS); B) Blueberry pollination MS (blueberry MS); C) Cranberry pollination MS (cranberry MS) and D) Double pollination MS, blueberry followed by cranberry (double MS). Our objectives were to 1) monitor honey bee colonies during one year in different situations (according to the MS) 2) compare floral abundance and attractiveness of foraging areas to honey bees between apiaries using a Geographic Information System and harvested pollen, 3) analyze the protein and essential amino acid content of collected and stored pollen (bee bread) and measure the nutritional impact of pollination services on honey bee colonies and 4) compare honey bee colony health status and population development between MS during a complete beekeeping season. Our study reveals that honey bees providing blueberry and/or cranberry pollination services are exposed to a less diversified pollen diet than colonies located in a rich farmland environment. This was especially true for the cranberry crop environment. There was a significantly lower proportion of crude protein content in the pollen collected and stored by honey bees during provision of blueberry pollination services, which led to a smaller brood population. Regarding essential amino acids, many deficiencies were measured, however these were not always related to the management strategy. Globally, various essential amino acid deficiencies (harvested pollen or bee bread) were present at all three apiaries and four management strategies. The double MS significantly reduced colony weight gain, pollen harvest and brood population, and induced a significantly higher winter mortality rate. We also found significantly higher levels of Black queen cell virus, Sacbrood virus and Nosema ceranae in the double MS.

Tableau d'honneur de la Faculté des études supérieures et post-doctorales, 2017-2018 / Depuis des décennies, la canneberge est reconnue comme un aliment fonctionnel grâce à ses bienfaits sur la santé humaine. Cependant, ce petit fruit, très riche en acides organiques, peut engendrer à long terme des troubles gastro-intestinaux chez certains consommateurs. L’objectif principal de ce travail de thèse de doctorat était de démontrer qu’à partir d’un traitement du jus de canneberge par électrodialyse selon une certaine configuration, il était possible de diminuer la concentration en acides organiques dans le jus tout en permettant une réduction potentielle de l’inflammation intestinale et de conserver les composés bénéfiques (anthocyanes et proanthocyanidines) sur la santé humaine. Au cours de ces travaux, les premiers résultats ont démontré que la nature des membranes et un agencement judicieux de celles-ci permettaient de diminuer significativement la concentration en acides organiques dans le jus de canneberge tout en conservant les anthocyanes et les proanthocyanidines présentes dans le jus. En parallèle, cette étude a mise en évidence pour la première fois une sélectivité de migration des acides organiques lors de l’électrodialyse avec membrane bipolaire. Ainsi, l’étude de l’impact de la nature et de l’agencement des membranes sur la désacidification du jus de canneberge a montré que, parmi les configurations testées, seule la configuration possédant deux membranes bipolaires et une membrane anionique résultait en un taux de désacidification du jus de canneberge optimal en termes de paramètres électrodialytiques et physico-chimiques. Par la suite, l’étude in vitro sur l’impact du taux de désacidification du jus de canneberge sur la barrière intestinale a démontré qu’une diminution suffisante des acides organiques dans le jus de canneberge permettait de protéger la barrière intestinale. L’acide quinique n’a montré aucun impact sur l’intégrité de la barrière intestinale à la différence des acides citrique et malique. Néanmoins, l’effet des acides citrique et malique seuls sur l’intégrité de la barriére intestinale n’a pas été démontré. Cette étude a mis en évidence pour la première fois l’impact des acides organiques présents dans le jus de canneberge sur l’intégrité de la barrière intestinale. Enfin, l’approche mathématique a permis de mieux comprendre le comportement et le transfert des acides organiques à travers la membrane échangeuse d’anions durant le procédé d’électrodialyse. Ainsi, une compétition entre les fractions anioniques des acides organiques et les H+ produits par la membrane bipolaire a pu être déterminée. Enfin, un brevet a été déposé à la fois sur le procédé et le produit en lui même menant dans un futur proche à l’apparition d’un nouveau breuvage de canneberge sur le marché. / For decades, cranberry has been recognized as a functional food due to its beneficial effects on human health. However, cranberry, which possesses a very high organic acid content, may potentially cause gastrointestinal disorders following a longterm consumption. The main objective of this doctoral thesis was to demonstrate that through an electrodialysis treatment of cranberry juice using a specific configuration, it is possible to decrease the organic acid concentration, while conserving compounds beneficial to human health and potentially decreasing organic acid impact on intestinal inflammation. The results of the first study demonstrated that the membrane’s nature and stacking (ion-exchange, bipolar or ultrafiltration membranes) allowed for a significant decrease of the organic acid concentration while preserving anthocyanins and proanthocyanidins in the juice. In addition, this study highlighted for the first time a migration selectivity of organic acids during the ED treatment. This study showed that only the configuration possessing two bipolar membranes and one anion exchange membrane produced an optimal rate of deacidification in cranberry juice in terms of electrodialytic and physico-chemical parameters. In the second study, it was demonstrated that a deacidification rate of at least 37% was necessary to protect the intestinal barrier in vitro. Quinic acid has no impact on the intestinal barrier’s integrity as opposed to citric and malic acids. However, the effect of citric or malic acids alone on the integrity of the intestinal barrier has not been demonstrated. Notably, this is the first time a study demonstrated the impact of organic acids present in cranberry juice on the integrity of the intestinal barrier. Finally, the mathematical approach led to a better understanding of the behaviour and transport of organic acids through the anion exchange membrane during VI the ED treatment. A competition between the anionic fractions of organic acids and the H+ produced by the bipolar membrane during the ED process was demonstrated. These results showed that electrodialysis with bipolar membrane deacidified cranberry juice while preserving the beneficial compounds such as anthocyanins and proanthocyanidins, and potentially decreasing the impact on intestinal inflammation. Additionally, a better understanding of the migration of organic acids through the anion exchange membrane during the process has been shown. A patent concerning the process and the final product was submitted. We hope this work will lead in a close future to the commercial availability on the market of a new cranberry juice beverage.

L'objectif du présent projet de recherche était de déterminer la biodisponibilité de métabolites de polyphénols (PP) et de l'acide abscissique (ABA) suite à la consommation d'un breuvage à base d'extraits de fraises et de canneberge (fournissant 333mg de polyphénols et 200µg d'ABA) chez 17 sujets (hommes et femmes) en surpoids et résistants à l'insuline. Pour atteindre cet objectif, une analyse de corrélation a été réalisée entre les concentrations sanguines de divers métabolites de PP et d'ABA et différents paramètres du métabolisme du glucose chez ladite cohorte. Les paramètres concernant le métabolisme du glucose ont été mesurés par un clamp hyperinsulinémique-euglycémique et par un test oral de tolérance au glucose (OGTT) dans le cadre d'une étude plus large réalisée dans notre laboratoire. Dans le contexte de mon projet de maîtrise, des mesures de biodisponibilité ont été réalisées grâce à l'extraction, l'identification et la quantification de métabolites de polyphénols et d'ABA dans les échantillons du breuvage ainsi que dans les échantillons du plasma des participants après la consommation du breuvage. Par la suite, l'analyse de corrélation entre les métabolites plasmatiques mesurés et le métabolisme du glucose a été réalisée par régression linéaire multiple robuste. Les résultats ont montré que les concentrations plasmatiques de certaines molécules sont significativement supérieures dans le groupe traité par rapport au groupe contrôle, notamment la concentration plasmatique d'acide p-coumarique, d'acide m-coumarique, d'acide férulique, d'acide hydroxyhippurique, de cis-ABA, d'acide dihydroxyphaséique et d'ABA glucuronide. Seule la teneur en acide p-coumarique a été associée avec la prévention de l'hyperinsulinémie compensatoire lors de la première phase de sécrétion d'insuline, suggérant que cet acide organique serait impliqué dans le métabolisme du glucose chez des sujets résistants à l'insuline.

Les virus d’origine alimentaire, comme le virus de l’hépatite A (VHA) et le norovirus (NoV),sont des causes importantes d’infections virales. Chaque année, celles-ci déduisent de grandes sommes monétaires aux systèmes de santé canadiens ainsi qu’aux producteurs alimentaires, sans compter les pertes alimentaires et économiques dues aux rappels d’aliments contaminés. Les stratégies de contrôle conventionnelles ne sont pas suffisamment efficaces et présentent, dans certains cas, des risques pour les travailleurs et/ou pour les consommateurs. Il est donc essentiel d’offrir de nouvelles méthodes d’inactivation naturelles et plus sécuritaires. Les produits issus de bleuet et de canneberge ont le potentiel de devenir ces nouvelles méthodes, notamment par leur concentration forte en polyphénols. De plus, ils sont naturels et sécuritaires pour les travailleurs et les consommateurs. Sans oublier qu’ils sont abondants au Québec, et, de ce fait, à moindres coûts. Le potentiel antiviral de ces produits de bleuet et de canneberge a été étudié et analysé dans ce mémoire envers des virus nus d’origine alimentaire (VHA et NVM-1) en plus de tester un modèle de virus enveloppé, soit le virus de l’herpès simplex de type 1(HSV-1). NVM-1 et VHS-1 ont été complètement inactivés à l’aide de jus de canneberge et/ou de bleuet (concentrés à 50 %) en 5 minutes de pré-incubation cellulaire ou virale respectivement. VHA a subi une réduction de 3,70 ± 0,54 log ufp/mL à la suite d’une préincubation virale de 90 minutes. / Foodborne viruses like the hepatitis A virus (HAV) and the norovirus (NoV) are known as important cause of viral infections. Each year, they cost massive amount to the Canadian health-care systems and to the producers without counting the important food loss due to recalls. The conventional methods are not sufficient and can represent in some case a threat to the worker or to the consumer, which is why it is essential to uncover new inactivation methods that are safer and natural, like berries. The blueberry and cranberry products have the potential to become these new methods considering their interesting composition. Furthermore, they are natural, do not show signs of threat to the worker nor to the consumer and above all they are abundant in Québec and at low cost. The antiviral potential of these products from blueberries and cranberries have been tested and studied in this memoir against the HAV and the MNV-1, naked foodborne viruses as well as against the herpes simplex virus type 1 (HSV-1), an enveloped model. The infectivity of MNV-1 was neutralized completely in the presence of this host cells at 37 °C in as little as 5 min of contact with cranberry or blueberry juices (50 % concentration). HSV-1 was also completely neutralized in viral pre-incubation with the same juice concentration and incubation. HAV infectious titer fell 3.70 ± 0.54 log pfu/mL after 90 minutes of contact with cranberry juice. These results suggest that cranberry and blueberry processing could be useful for reducing the transmission of foodborne viruses.