Ce travail de thèse porte sur l'encapsulation du β-carotène (βC) dans des nanocapsules lipidiques (NCLs) formulées avec des constituants de grade alimentaire, afin d'augmenter sa biodisponibilité. Dans un premier temps, nous avons mis en évidence, in vitro, que les NCLs étaient dégradées par l'association de sels biliaires et d'enzymes pancréatiques. La déstabilisation des NCLs pourrait rendre le βC accessible à l'absorption grâce à son inclusion dans des structures de type micellaire. Dans un deuxième temps, la modélisation des propriétés rhéologiques et électriques de l'interface des NCLs a été réalisée par tensiométrie et zétamétrie. Ces études ont montré que l'encapsulation du βC n'avait pas d'impact sur les propriétés rhéologiques et électrophorétiques de l'interface. Une étude sur matrice modèle (émulsion alimentaire complexe) a montré que l'inclusion du βC dans les NCLs protégeait le βC et augmentait ses propriétés antioxydantes. Enfin, des études in vivo chez le rat ont souligné que l'encapsulation d'un composé radiomarqué lipophile augmentait son absorption intestinale. Ce système devrait par conséquent augmenter la biodisponibilité du βC grâce à sa solubilisation dans le coeur lipidique et la dispersion fine de la phase huileuse dans un milieu digestif.

Le tissu adipeux est un organe complexe qui centralise de nombreuses fonctions métaboliques. La principale est la régulation de la balance énergétique. Depuis quelques années, il est reconnu pour être le siège d’une activité sécrétoire importante dont les produits sont les adipokines. Au cours du développement de l’obésité, il concentre de nombreux dysfonctionnements cellulaires qui vont avoir des répercutions fonctionnelles importantes, sur lui-même, mais également sur d’autres tissus. Ces dysfonctionnements vont êtres à l’origine de nombreuses complications liées à l’obésité dont l’insulino-résistance, le diabète de type II ou les maladies cardiovasculaires. Dans ce cadre, des études épidémiologiques ont montré que la consommation de fruits et légumes avait un impact bénéfique, attribué en partie à certains micronutriments dont les caroténoïdes, sur ces pathologies et sur certains types de cancer. Parmi ces caroténoïdes, le lycopène et le ß-carotène occupent une place importante. Ils représentent les deux principaux caroténoïdes de notre alimentation et sont stockés physiologiquement au niveau du tissu adipeux. Des études ont suggéré qu’ils étaient spécifiquement et individuellement liés à une diminution des pathologies cardiovasculaires et de ses complications. De plus, compte tenu du lien très fort existant entre tissu adipeux, obésité et les pathologies associées, des études ont suggéré qu’il existait une relation entre ces deux caroténoïdes, le tissu adipeux et ces pathologies. Cependant, à ce jour, il n’existe quasiment pas d’explications sur les liens entre ces trois facteurs. Le but de cette thèse est d’apporter les premières pistes explicatives. Nous avons ainsi évalué les effets du lycopène et du ß-carotène sur certains aspects de la biologie du tissu adipeux et des fonctions adipocytaires. Nous montrons que les deux isomères principaux du lycopène (all-trans et 5-cis), son métabolite et le ß-carotène influencent fortement le transcriptome et le microtranscriptome de l’adipocyte. De plus, le lycopène diminue la réponse inflammatoire en réponse à un régime riche en gras via une diminution de l’activité NF-?B, et que un de ses métabolites, l’acide apo-10’-lycopénoïque transactive RAR in vivo dans le tissu adipeux. Il possède également la même capacité antiinflammatoire. Le ß-carotène quant à lui diminue l’adiposité chez des souris. Ce mécanisme est BCMO1 et PPAR? dépendant. Enfin, L’ensemble de nos résultats apportent de nouvelles perspectives et élargissent les connaissances sur ces deux caroténoïdes. Ils sont capables d’influencer de façon importante de nombreuses fonctions adipocytaires en lien avec l’obésité et ses complications dont les maladies cardiovasculaires selon différents mécanismes. / Adipose tissue is a complex organ who exerts several metabolic functions. It is involved in the regulation of the energy balance and since a decade is well known as an exocrine organ who secrets several proteins collectively called adipokines. It is one of the main organs involved in obesity where it concentrates several cellular dysfunctions which will have important physiological consequences such as development of insulin resistance, type II diabetes and cardiovascular diseases. Epidemiological studies have reported that high consumption of fruits and vegetables is link to a decrease of pathologies such as cardiovascular diseases, type II diabetes and cancer; due to the presence of micronutrients notably carotenoids. Among these carotenoids, lycopene and ß-carotene play an important role. They are the main carotenoids in our diet, and are physiologically store in adipose tissue. Furthermore, others studies point that the high consumption or concentration of these compounds in adipose tissue is associated to a decrease of the risk to develop cardiovascular diseases. However, the link between carotenoids, adipose tissue, obesity-associated pathologies is unclear. The aim of this thesis was to bring some explanatory way to this association. An analyze of the transcriptome and microtranscriptome of adipocytes in response to lycopene (all-trans and 5-cis, the two main isomers and the metabolite) and ß-carotene also reveal that these compounds influence a large amount of genes and miRNAs. These effects can also explain a part of the positives effects attributed to these carotenoids. We found that lycopene decrease the inflammatory state of adipose tissue in response to a high fat diet. This phenomenon is explained by a decrease of the NF-?B activity. We also found that a metabolite of lycopene, the apo-10’-lycopenoic acid is able to transactivate RAR in vivo in different tissues included adipose tissue and possess the same anti inflammatory property than all-trans lycopene. In another article, we show that, a diet rich in ß-carotene in mouse lead to a decrease of adiposity. This effect is BCMO1 and PPAR? dependant. This enzyme, BCMO1, seems to play a key role in adipose tissue. Taking all these results together, we open new ways related to the effect of lycopene and ß- carotene on adipose tissue. These results can explain at least in part the benefic effects observed in several studies.

Les crises énergétiques, en particulier celles liées aux combustibles fossiles, conduisent à une utilisation accrue des nouvelles énergies renouvelables. De plus, les recherches visent également à utiliser des matériaux de stockage de l'énergie qui sont plus efficace, tels que les batteries, et à utiliser des matériaux économes en énergie. Une OLED (diode électroluminecente organique)) est une diode émettrice la lumière (LED) qui sont connues grâce leur potentiel élevé dans les applications d'affichage, de signalisation et d'éclairage. Parmi ces matériaux organiques, les caroténoïdes constituent une classe importante de molécules linéaires conjuguées qui présentent un degré de délocalisation électronique élevé et de dynamique ultra-rapide. Le colorant joue un rôle important dans le fonctionnement des cellules solaires sensibilisées par colorant (CSSCs) ou d'autres matériaux bi fonctionnels. Dans cette recherche, nous avons étudié la photo stabilité des caroténoïdes (-carotène et fucoxanthine) à l'aide du kaolin modifié et de l'antioxydant. La photostabilité du -carotène et de la fucoxanthine peut être améliorée par la kaolinite modifiée et l'antioxydant. La fabrication OLED utilisant la fucoxanthine n'est pas suffisante à cause de la bande interdite de la fucoxanthine (Fx) qui est très grande et peut être un isolant. NPD (50 nm) / Fx (1 nm) / Alq3 (85 nm) a un EQE de 0,12% et un CIE (0,416 ; 0,5302). Les dispositifs OLEDs en utilisant le ß-carotene comme couche de transport du trou et la curcumine comme couche émettrice ont donné une couleur jaune avec un EQE de 0,02%. / Energy crises, especially fossil fuel-based energy, lead to increased use of new energy and renewable energy. In addition, research is also directed towards more efficient energy use through the development of energy storage materials such as batteries, and the use of energy-efficient materials. An OLED (organic light-emitting diode) is a light-emitting diode (LED) and is known for their high potential in a display, signage, and lighting applications. Carotenoids constitute an important class of linear -conjugated molecules that exhibit a high degree of electronic delocalization and ultrafast dynamic. The dye that is used as a photosensitizer plays an important role in the operation of DSSCs or other bifunctional material. In this research, we studied the photostability of the carotenoid compound (-carotene and fucoxanthin) using natural antioxidant and modified kaolinite. In this work, the carotenoid stability by the carotenoid compound/antioxidant binary is studied for the first time. Photostability of -carotene can be enhanced by antioxidant and modified kaolinite. Photoprotection efficiency of -carotene by curcumin was higher than fucoxanthin. Modified kaolinite decreased photodegradation of - carotene by shielded and protected from direct UV irradiation. Antioxidant fucoxanthin and curcumin decreased the electrochemical gap of the binary material. The electrochemical gap of carotene/curcumin is -1.61 eV, carotene/fucoxanthin is -1.75 eV compare to the only -carotene - 2.04 eV. Fucoxanthin can keep the first oxidation stage of -carotene. Therefore at the binary compound, electron was still reversible, but not for curcumin. Fucoxanthin in OLED devices NPD/Fx/ETL reduced significanly the EQE (%) almost 80% in Alq3 and 76% in BAlq. OLED device: NPD(50nm)/Fx(1nm)/Alq3(85nm) yielded an effeciency quantum external yield, EQE = 0.12% and CIE (0.4160, 0.5302). Fabrication OLED using -carotene as HTL and curcumin as EL layer resulted yellow color , EQE = 0.02%, with the composition MoO3(15nm)/NPD(40nm)/Car(10nm)/ Cur(15nm)/Alq3(70nm)/Ca(100nm). For application of - carotene in OLED device, its perfomance can be improved by using curcumin at the fabrication.

Depuis les cinquante dernières années, l'incidence de la maladie de Crohn,maladie chronique inflammatoire de l'intestin (MICI) a plus que doublée. C'est une pathologie multifactorielle et idiopathique utilisant des traitements comme des anti-inflammatoires, des corticoïdes, des immunosuppresseurs et plus récemment les anti-TNF.Ils présentent des limites avec une intolérance aux principes actifs et une résistance au traitement conduisant à un échec thérapeutique. L’objectif de ce travail sera de développer une forme orale tout en minimisant le risque d’effets secondaires en améliorant la biodisponibilité. Des techniques d'encapsulation protégeant les principes actifs extraits de plantes comme le Resvératrol, le Bêta-carotène, et la Curcumine seront réalisées. Quatre types de synthèse seront respectivement utilisés : la micro-encapsulation , la nanoémulsion, et la synthèse de nanoparticules solides lipidiques (SLN), ainsi que la squalénisation.Une comparaison des effets anti-inflammatoires des traitements conventionnels versus les vecteurs synthétisés au cours de cette étude pourra permettre de conclure sur la contribution originale de ce projet. / For the last fifty years, the incidence of Crohn's disease, a chronic inflammatory bowel disease (IBD) has more than doubled. It is a multifactorial and idiopathic pathology using treatments such as anti-inflammatories, corticosteroids, immunosuppressants and more recently anti-TNFα.They have limits with intolerance to active principles and resistance to treatment leading to therapeutic failure . The goal of this work will be to develop an oral form while minimizing the risk of side effects by improving bioavailability. Encapsulation techniques protecting the active ingredients extracted from plants such as Resveratrol, Beta-carotene, and Curcumin will be performed. Four types of synthesis will be used respectively: micro-encapsulation, nanoemulsion, and the synthesis of lipid solid nanoparticles (SLN), as well as squalenization. A comparison of the anti-inflammatory effects of conventional treatments versus the vectors synthesized during this study. The study may conclude on the original contribution of this project.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Le β-carotène (Bc) est un caroténoïde connu pour son activité pro vitaminique A. La consommation de fruits et légumes riches en Bc est donc particulièrement encouragée, principalement dans les pays en développement. Cependant, au cours d'un repas, la biodisponibilité du Bc est influencée par la présence des macro et microconstituants des aliments. L'objectif général de ce travail a été d'étudier les interactions alimentaires pouvant survenir au cours des différentes étapes du processus d'absorption du Bc. La bioaccessibilité du Bc, évaluée à l'aide d'un modèle de digestion in vitro, a révélé que la quantité de Bc micellarisé des aliments de base (patate douce orange (PDO) et banane plantain) des pays du Sud se retrouve augmentée dans certaines préparations tratitionnelles. De plus, dans une simple association de deux aliments, nos résultats ont montré que la naringine de jus d'agrumes diminuait la bioaccessibilité du Bc de la PDO car ce flavanone se micellarise et entre en compétition avec le Bc. L'effet de flavanones sur l'absorption intestinale du Bc a ensuite été étudié à l'aide d'un modèle cellulaire de type Caco-2. L'ensemble des glycosides de flavanones testés, mais principalement l'hespéridine (Hes), ont augmenté l'absorption du Bc. L'expérimentation in vivo chez la gerbille n'a quant à elle pas montré d'effet de l'Hes sur la bioefficacité du Bc de la PDO. Par contre, nos données suggèrent que l'Hes, dans le cas d'un régime carencé en caroténoïdes et vitamine A, pourrait stimuler l'activité de la β,β-carotène mono-oxygénase par un mécanisme impliquant le facteur de transcription PPARγ. / Β-carotene (Bc) is a carotenoid mainly known for its provitaminic A activity. Therefore, the consumption of fruits and vegetables rich in Bc are promoted, especially in developing countries. However, during a meal, the Bc bioavailability was modulated by other macro or micronutrients from food. The main objective of this study was to evaluate food interaction occurring during the different steps of Bc absorption. The Bc bioaccessibility, evaluated through an in vitro digestion, showed that the micellarization of Bc staple foods from South countries (orange fleshed sweet potato (OFSP) and plantain) increases in some traditional food preparations. Moreover, we observed that the Bc bioaccessibility from OFSP decreases in the presence of Citrus juice because of the naringin which competes for incorporation into mixed micelles. Effects of flavanones were then assessed on intestinal Bc uptake using Caco-2 cells. Among flavanone glycosides tested, mainly hesperidin (Hes), increased Bc uptake. In vivo experimentation with gerbil did not shown any effect of Hes on the bioefficacity of Bc from OFSP. By contrast, our data suggest that under a low Bc or vitamin A free diet, Hes might enhance BCMO1 activity through its action as agonist of PPARγ.