La tomate, fruit largement consommé frais mais aussi sous forme transformée, est reconnue pour ses qualités nutritionnelles. Riche en microconstituants, tels les caroténoïdes (le lycopène en particulier), les composés phénoliques et la vitamine C, sa consommation régulière permettrait de réduire les risques de maladies cardiovasculaires et de certains cancers. Cependant, les traitements thermiques appliqués lors de la préparation industrielle de produits à base de tomate peuvent être à l'origine de réactions chimiques entraînant la dégradation de ces antioxydants. D'autre part, l'ajout d'huile végétale, pour la préparation de la sauce tomate notamment, met en jeu des réactions d'oxydation des lipides pouvant contribuer à l'instabilité de ces microconstituants. L'objectif principal de cette thèse est la détermination des cinétiques réactionnelles impliquées dans l'évolution des microconstituants de la tomate lors des procédés industriels de transformation.Dans un premier temps, une étude qualitative et quantitative sur plusieurs produits industriels (concentrés, pulpe, sauces) à base de tomate a été menée afin de déterminer les microconstituants marqueurs de la qualité nutritionnelle : (E)-lycopène et (E)-β-carotène pour les caroténoïdes, rutine, 7-O-glucosyl-naringénine et acide chlorogénique pour les composés phénoliques ainsi que les vitamines C et E ont été retenus. Cette première étude a permis de déterminer l'impact de procédés industriels sur les teneurs en microconstituants pour des produits collectés en entrée et en sortie de process pour deux usines de la région PACA.Par la suite, la stabilité des 7 marqueurs sélectionnés a été étudiée dans trois systèmes modèles modélisant la sauce tomate à des températures simulant des conditions de cold et hot breaks. Ces systèmes modèles comprennent un milieu aqueux acide (pH 3,8) contenant de l'amidon, un milieu lipidique constitué d'huile et de phospholipides végétaux et une émulsion H/E (huile dans eau) intégrant ces divers constituants. L'oxydation des lipides et son éventuelle protection par les microconstituants ont été évaluées par détermination de l'évolution des teneurs en diènes conjugués et trilinoléine. Parmi tous les antioxydants, la vitamine C s'est avérée être le moins stable en émulsion comme en milieu aqueux; sa vitesse d'oxydation est influencée par la teneur en oxygène dans le milieu. Les teneurs en composés phénoliques sont peu affectées, même à haute température (95 °C) tandis que les caroténoïdes s'isomérisent rapidement quelles que soient les conditions appliquées. Dans l'émulsion modèle, l'oxydation lipidique est nettement accélérée quand la température s'élève et tous les marqueurs se dégradent plus rapidement qu'en milieu aqueux ou lipidique.La détermination des constantes de vitesses a été réalisée, soit individuellement pour chaque cinétique, soit par desapproches globales (modèle oxydation lipidique et modèle stoechio-cinétique). Ce dernier modèle a pour but de proposer des conditions limitant l'oxydation lipidique et la dégradation des microconstituants de la tomate au cours des procédés

La problématique de cette thèse repose sur la caractérisation de l'aptitude variétale des pommes à la transformation industrielle. Trois objectifs principaux ont guidé cette étude. Le premier objectif était d'identifier parmi dix variétés de pommes, celles étant les plus aptes à deux types de transformation industrielle : la 5ème gamme et la spécialité fruitière. Cette sélection a été effectuée par une analyse des propriétés mécaniques des fruits avant et après transformation. Au final, cinq variétés différentes ont été choisies pour chaque type de procédé. Le deuxième objectif était d'évaluer l'incidence de la maturité des fruits en post-récolte ainsi que la durée des traitements thermiques appliqués, sur les propriétés mécaniques, sensorielles et les marqueurs biochimiques en lien avec l'évolution de la texture des produits transformés. La caractérisation physique et sensorielle a permis de confirmer le fort impact du génotype des pommes sur la qualité des produits finis. L'analyse des polysaccharides pariétaux a mis à jour une solubilisation des composés pectiques liée au stockage et à la cuisson des fruits. Le troisième objectif a été de réaliser un suivi du devenir de certains polyphénols ainsi que leur activité, en fonction de la variété, et au cours de la transformation industrielle. Le procédé 5ème gamme préserve globalement ces composés. En revanche pour le procédé « spécialité fruitière », une dégradation est observée sur certaines variétés.

Ce travail de thèse s'inscrit dans un projet régional, initié par le Parc du Lubéron et en collaboration avec le Laboratoire de Pharmacognosie et d'Ethnopharmacologie de l’Université de Marseille. Il avait pour objectif d'étudier la possibilité de domestiquer une plante sauvage, Inula montana L. (Asteraceae) connue dans la pharmacopée provençale pour ses effets anti traumatiques semblables à ceux d'Arnica montana L. et de la proposer comme nouvelle production agricole. Inula montana produit notamment des lactones sesquiterpènes, identifiées comme les métabolites secondaires responsables de ses aptitudes biologiques anti inflammatoires. Il s’est agit dans cette étude1) de déterminer les caractéristiques de croissance et de développement de la plante sauvage largement inconnue et d’identifier en conditions naturelles les facteurs les plus favorables à la production de métabolites secondaires, 2)d’étudier sa capacité à se multiplier végétativement in vitro et à former des cultures cellulaires aptes à synthétiser les molécules d’intérêt 3), de proposer un itinéraire technique applicable agronomiquement et 4) de tester les effets de divers facteurs environnementaux (fertilisation, apport de NaCl, modification du rythme circadien de l’éclairement,rayonnement UVB, ablation de feuilles, application de méthyl jasmonate ) sur la production qualitative et quantitative des lactones sesquiterpènes et des composés phénoliques. Les traits phénologiques de la plante sauvage sont impactés par l’altitude qui induit un retard dans la croissance végétative et la phase reproductrice ainsi que des modifications physiologiques et morphologiques. Les teneurs en métabolites secondaires (certaines lactones sesquiterpènes, les polyphénols totaux et flavonoïdes) varient en fonction de la saison et sont plus importantes dans le site qui présente les conditions climatiques les plus contraignantes du point de vue hydrique (sol drainant,température plus élevée et présence d’une période sèche en été). L’observation microscopique a indiqué la présence de deux types de trichomes : glandulaires (bisériés) et non glandulaires (des poils) qui sont potentiellement les structures porteuses des molécules d’intérêt. I. montana est apte à former des cals in vitro à partir d’explants racinaires, foliaires et caulinaires sur lesquels des pousses feuillées se forment. La domestication d’Inula a été réussie à partir de semences issues des plantes sauvages et en conditions agronomiques, les teneurs en lactones sesquiterpènes (costunolide, artémorine, eldarine et hydrocostunolide) et en composés phénoliques sont généralement plus élevées que chez les plantes sauvages. Les différentes contraintes appliquées pour tester les effets des facteurs environnementaux sur la production des métabolites ont montré : 1) qu’il ne peut pas être établi de corrélation entre la présence d’un stress oxydatif et une augmentation des teneurs en métabolites chez Inula 2) que l’accumulation des lactones et composés phénoliques semblent principalement favorisée lorsque la plante dispose d’un surplus de squelettes carbonés, non utilisés pour la croissance 3) enfin, les deux conditions les plus favorables à l’accumulation des métabolites chez Inula, sont : dans les feuilles, une alternance rapide de lumière et d’obscurité durant la photopériode et dans les capitules, l’application de méthyl jasmonate. Ce travail augure de bonnes perspectives en termes de valorisation d’Inula dans le secteur pharmaco-cosmétologique. Il reste à poursuivre la description du profil phytochimique de la plante et à localiser précisément les organes et/ou sous structures anatomiques concentrant les composés considérés. Ayant démontré que cette plante présente une bonne réponse à la domestication, il est également proposé de poursuivre l’étude des leviers environnementaux susceptibles d’influencer positivement et significativement le profil chimique d’Inula. / This thesis work is part of a regional project, initiated by the Luberon Park and in collaboration with the Laboratory of Pharmacognosy and Ethnopharmacology of the University of Marseille. It aimed to study the possibility of domesticating a wild plant, Inula montana L. (Asteraceae) known in the Provençal pharmacopoeia for its anti-traumatic effects similar to those of Arnica montana L. and to propose it as a new agricultural production. Inula montana produces lactones sesquiterpenes, identified as the secondary metabolites responsible for its biological anti-inflammatory properties. In this study, 1) to determine the growth and development characteristics of the largely unknown wild plant and to identify under natural conditions the most favorable factors for the production of secondary metabolites, 2) to study its characteristics. ability to multiply vegetatively in vitro and to form cell cultures able to synthesize the molecules of interest 3), to propose an agronomically applicable technical itinerary and 4) to test the effects of various environmental factors (fertilization, NaCl supply, modification circadian rhythm of illumination, UVB radiation, ablation of leaves, application of methyl jasmonate) on the qualitative and quantitative production of sesquiterpene lactones and phenolic compounds. The phenological characteristics of the wild plant are impacted by the altitude which induces a delay in the vegetative growth and the reproductive phase as well as physiological and morphological modifications. Levels of secondary metabolites (certain sesquiterpene lactones, total polyphenols and flavonoids) vary according to the season and are more important in the site which has the most water-constraining climatic conditions (draining soil, higher temperature and presence of a dry period in summer). Microscopic observation indicated the presence of two types of trichomes: glandular (biseriate) and non-glandular (hair) which are potentially the carrying structures of the molecules of interest. I. montana is able to form calli in vitro from root, foliar and shoot explants on which leafy shoots are formed. The domestication of Inula has been successful from seed from wild plants and under agronomic conditions, sesquiterpene lactone (costunolide, artemorine, eldarin and hydrocostunolide) and phenolic compounds are generally higher than in wild plants. The different constraints applied to test the effects of environmental factors on the production of metabolites have shown: 1) that there can be no correlation between the presence of oxidative stress and an increase in metabolite levels in Inula 2) that the accumulation of lactones and phenolic compounds seems mainly favored when the plant has a surplus of carbon skeletons, not used for growth; 3) finally, the two most favorable conditions for the accumulation of metabolites in Inula, are: in the leaves, a rapid alternation of light and darkness during the photoperiod and in the flower heads, the application of methyl jasmonate. This work augurs good prospects in terms of valuation of Inula in the pharmaco-cosmetological sector. It remains to continue the description of the phytochemical profile of the plant and to precisely locate the organs and / or anatomical substructures concentrating the compounds in question. Having demonstrated that this plant has a good response to domestication, it is also proposed to continue the study of environmental levers likely to positively and significantly influence the chemical profile of Inula.

Les résines phénoliques, sont entre autres utilisées dans l’industrie du bois pour la fabrication de panneaux de particules ou de contreplaqués, après des étapes d'encollage, d'imprégnation et/ou de pressage à chaud. Elles sont principalement obtenues par polymérisation par étapes (polycondensation) à partir de formaldéhyde et de phénol. Ces deux matières premières de base sont actuellement des produits issus de la pétrochimie.Ce travail de thèse Cifre, en partenariat avec la société Rolkem, spécialisée dans la conception et la fabrication de résines phénoliques de type résol, a pour objectif la réduction de l’utilisation de matières pétrochimiques via la substitution du phénol par une bioressource telle que la lignine. Cette dernière a une structure phénolique et une similarité structurelle avec le réseau des résines phénoliques, elle est abondante dans la nature et disponible. Pour atteindre l’industrialisation de ces nouvelles résines biosourcées, une étude sur la compréhension des mécanismes réactionnels qui gouvernent le procédé a été menée avant d’optimiser le protocole permettant l’incorporation de la lignine dans les résines.Il a été possible de remplacer jusqu’à 50%m du phénol par de la lignine organosolve et de réduire la concentration initiale en formaldéhyde. En utilisant une lignine Kraft il a été possible de remplacer jusqu’à 75%m du phénol et de réduire jusqu’à 30%m du formaldéhyde utilisé, par rapport aux résines classiques de référence, tout en respectant le cahier des charges imposé par Rolkem. Ces résultats ont été possibles grâce à des suivis cinétiques des procédés et des études de réactivité de la lignine. Grâce à ces travaux de thèse, le transfert d’échelle des résines biosourcées du laboratoire au pilote industriel a été possible, tout en respectant les contraintes industrielles telles que la productivité, la qualité, la sécurité et l’environnement. De plus, les essais industriels de collage de contreplaqués réalisés sont conformes aux prérequis.En complément des objectifs fixés par le projet, et de manière plus académique, la réactivité de la lignine vis-à-vis du formaldéhyde a été étudiée en chauffage conventionnel et sous irradiation microonde. Cette étude complémentaire permet de corréler la réactivité lignine-formaldéhyde et mode de chauffage et d’atteindre spécifiquement des produits issus de réactions d’addition ou de condensation. / Phenolic resins, may be used in the wood industry for the manufacture of particle boards or plywood, after gluing, impregnation and/or hot-pressing steps. They are mainly obtained by step polymerization (polycondensation) from formaldehyde and phenol. These two raw materials are currently petrochemicals.This thesis work, supported by Rolkem, a company specialized in the design and manufacture of resol type phenolic resins, aims to reduce the use of non-biobased materials by replacing phenol with lignin exhibiting a phenolic structure and a structural similarity with the network of phenolic resins. Lignin is abundant in the environment and easily available. To achieve the industrialization of these new biobased resins, a study on the understanding of the reaction mechanisms has been carried out to favor the incorporation of lignin within the resins. It has been possible to replace up to 50wt.% of the phenol with organosolve lignin and to reduce the initial concentration of formaldehyde at the same time. 75wt.% substitution has been achieved using a Kraft lignin by reducing up to 30wt.% of the formaldehyde concentration as compared to conventional resins. The new biobased resins respect the Rolkem specifications. Thanks to this work results, the scale transfer of biobased resins from the laboratory scale to the industrial pilot was possible, while respecting industrial constraints such as productivity, quality, safety and environment. In addition, the industrial plywood bonding tests were in accordance with the prerequisite.In addition to the above objectives the reactivity of BiolignineTM with formaldehyde has been studied under conventional heating and microwave irradiation. This complementary study allows the correlation of the lignine-formaldehyde reactivity and the heating modes to specifically reach products resulting from addition or condensation reactions.

La vigne a une importance économique majeure au niveau mondial. La plupart des vignobles sont greffés et comportent une variété (cépage, Vitis vinifera) greffée sur des porte-greffes de Vitis sauvages (hybrides de V. berlandieri, V. riparia et V. rupestris). Le potentiel qualitatif du raisin à la vendange dépend d’un équilibre subtil entre teneur en sucres, acidité, concentration en polyphénols et en précurseurs d’arômes. Les mécanismes contrôlant l’équilibre sucres/acides/polyphénols sont influencés par différentes contraintes abiotiques auxquelles la vigne est soumise, en particulier l’azote, en interaction avec le matériel végétal (cépage et porte-greffe). Des travaux antérieurs suggèrent par ailleurs qu’une partie des effets de la contrainte hydrique sont en fait liés à une carence azotée entraînée indirectement par la diminution d’absorption d’eau. Le système racinaire (porte-greffe) joue un rôle important dans l’absorption, la réduction, le transport et le stockage de l’azote, et dans l’équilibre hydrique de la plante. Dans ce contexte, nous avons étudié les mécanismes impliqués dans la régulation de la synthèse des flavonoïdes des baies en réponse à la nutrition azotée, à la nature du porte-greffe et du greffon. Des plants des cépages Cabernet Sauvignon et Pinot Noir cultivés soit en pots en conditions semi-contrôlées soit au vignoble ont été soumis à des niveaux d’alimentation azotée différents. Les analyses agronomiques ont permis de confirmer une augmentation des teneurs en azote des différents organes de la plante (limbes, pétioles et baies) ainsi qu’une augmentation de la surface foliaire et de la masse des bois de taille sous l’effet du traitement azoté. Les analyses métabolomiques des pellicules de baies révèlent une accumulation de métabolites secondaires dont la nature diffère en fonction des différentes combinaisons porte-greffe/greffon. De plus, une augmentation de la synthèse d’anthocyanes et des flavonols a été observée dans les pellicules de baies en réponse à la diminution de la nutrition azotée. L’apport azoté se traduit aussi par une augmentation du degré de polymérisation moyen des tannins, alors que les teneurs en flavan-3-ols et procyanidines des pépins et des pellicules ne sont pas affectées par les différents apports azotés. Les analyses transcriptomiques globales (génome complet) et ciblées (qPCR) ont mis en évidence des modifications des transcrits de gènes liés au métabolisme des flavonoïdes en réponse à la nutrition azotée. La variation de l’apport azoté influence également l’expression des gènes régulateurs positifs (facteurs de transcription de type MYB) et négatifs (protéine de type Lateral organ Boundary Domain (LBD)) des gènes de la biosynthèse des flavonoïdes chez la vigne. / Grapevine has a major economic importance worldwide. Most vineyards are grafted and include a variety (Vitis vinifera) grafted over a wild Vitis rootstock (hybrids of V. berlandieri, riparia and rupestris). Grape berry quality at harvest depends on a subtle balance between acidity and the concentrations of sugars, polyphenols and precursors of aroma compounds. The mechanisms controlling the balance of sugars/acids/polyphenols are influenced by the abiotic environment, in particular nitrogen supply, and interact with the genotypes of both the scion variety and the rootstock. Previous work suggests that some of the effects of water stress are in fact linked to a nitrogen deficiency driven indirectly by the reduction of water absorption. The root system (i.e rootstock) plays an important role in the uptake, reduction, transport and storage of nitrogen, and the water balance of the plant. In this context, we studied the mechanisms involved in the regulation of the synthesis of flavonoids in berries in response to nitrogen nutrition with different scion/rootstock combinations. Two varieties (Cabernet Sauvignon and Pinot Noir) were subjected to different nitrogen supplies in two experimental systems, in pots under semi-controlled conditions and in a vineyard. Agronomic analysis confirmed that high nitrogen supply increased the nitrogen content of different organs (leaf blades, petioles and berries) as well as leaf surface area and cane pruning weight. Metabolomic analyses of berry skins revealed an accumulation of secondary metabolites whose nature depended on the different rootstock/scion combinations studied. In addition, an increase in the synthesis of anthocyanins and flavonols was observed in the berry skins in response to the decrease in nitrogen nutrition. High nitrogen supply also increased the average degree of polymerization of tannins, while the contents of flavan-3-ols and procyanidins in the seeds and skins of the berries were not affected. Global transcriptome (using RNA sequencing) and targeted (qPCR) analyses showed changes in the abundance of transcripts of genes related to the metabolism of flavonoids in response to nitrogen status. Nitrogen supply also influenced the transcript amounts of positive (MYB) and negative (Lateral Boundary Organ Domain) transcription factors controlling of the biosynthesis of flavonoids.

Les pommes sont considérées comme bénéfiques pour la santé, de part leur teneur en polyphénols qui leur confèrent l’étiquette "d’aliment santé". Les procédés de transformation agroalimentaire des fruits et légumes génèrent des coproduits qui sont considérés comme sans valeur par les industriels. Or, au regard des volumes générés, ce sont des sources abondantes de nutriments.Une voie possible de valorisation de ces coproduits est la réintroduction dans des produits alimentaires en tant qu’ingrédient, de façon à proposer des aliments enrichis en molécules fonctionnelles. Pour ce faire, deux voies ont été explorées: l’utilisation de poudres d’épidermes de pommes pour stabiliser une émulsion et l’extraction des polyphénols au moyen de la technologie à base de CO2 supercritique. Ce travail examine également des solutions pour remédier au problème de brunissement enzymatique, comme le traitement thermique et l’addition de poudres de fruits naturellement riches en agents antibrunissement.Les phases de préparation des pommes sont de réelles étapes de transformation qu’il faut optimiser et maîtriser afin de préserver toutes les propriétés antioxydantes des coproduits végétaux. Nos travaux ont également permis de mettre en évidence des propriétés plus fonctionnelles des pelures de pommes, comme agent stabilisant d’émulsions. L’impact des paramètres d’extraction a été mis en évidence par l’exploration de plusieurs conditions telles que la masse chargée, le broyage, le protocole ainsi que la température et la composition du fluide extractant. / Apples are considered beneficial to health, because of their content of phenolic compounds that confer the label "health food". Fruits and vegetables food processes generate byproducts that are considered worthless by industrial. However, given the volumes generated, they are rich sources of nutrients.One possible way of valorization of these byproducts is the reintroduction of food as ingredient, to propose fortified foods with functional molecules. To do this, two approaches have been explored: the use of apple peels powders to stabilize an emulsion and the extraction of phenolic compounds by supercritical CO2+ethanol. This work also discusses solutions to remedy the enzymatic browning, such as heat treatment and the addition of naturally rich fruit powders as anti-browning agents.Apples preparation phases are real transformation steps which it’s necessary to optimize and master to preserve all the antioxidant properties of fruits and vegetables byproducts. Our works also highlight more functional properties of apple peels as a stabilizing emulsions agent. The impact of extraction parameters was demonstrated by the exploration of several conditions such as the loaded weight, the grinding, the protocol as well as the temperature and composition of supercritical fluids.

Les composés phénoliques sont des métabolites secondaires chez les végétaux, qui possèdent un large éventail de propriétés biologiques et fonctionnelles, par exemple antioxydantes, antimicrobiennes. Comme ils sont très répandus dans le règne végétal, les sous-produits issus de la transformation végétale représentent une source intéressante et peu coûteuse des polyphénols qui pourraient être utilisés comme additifs naturels, inoffensifs et multifonctionnels, avec une valeur de marché ajoutée. Toutefois, leur polarité limite leur utilisation dans des systèmes émulsionnés complexes, tels que ceux rencontrés en formulations cosmétiques, alimentaires, ou pharmaceutiques. Sur cette base, la lipophilisation s’est avérée être une stratégie efficace pour améliorer le caractère hydrophobe de ces composés bioactifs et, par conséquent, leurs propriétés fonctionnelles.Le principal objectif de ce travail a été d'ajouter de la valeur à des sources végétales riches en polyphénols par l'extraction, caractérisation et enfin, par lipophilisation des principaux polyphénols issus de ces sources. Dans ce contexte, Hibiscus sabdariffa L. ou roselle, cultivée dans le monde entier et considérée comme une importante source d’anthocyanes, avec des propriétés colorantes uniques, ainsi que des propriétés antioxydantes et antimicrobiennes, a été utilisée pour l'extraction assistée par ultrasons, suivi d’une seule étape de fractionnement par chromatographie en phase liquide à basse pression, pour isoler ces principaux anthocyanes. Les composés ainsi obtenus ont été utilisés pour évaluer leur possibilité à être lipophilisés en utilisant différentes longueurs de chaînes alkyles. Egalement, les propriétés colorantes des anthocyanes issues d’hibiscus ont été calculées par la méthode de pH jumps. Ainsi, les constantes de pseudo équilibre (pK'a 2,9), d’acidité (pKa 3,7) et d’hydratation (pK'h 3,0) de la delphinidine-3-O-sambubioside, ont été estimées.La delphinidine-3-O-sambubioside et la cyanidine-3-O-sambubioside ont été les principaux anthocyanes obtenus à partir de l’extrait d'hibiscus. Ces composés ont été lipophilisés avec succès pour la première fois, par voie chimique. Les produits ont été caractérisés par des techniques de chromatographie et spectrométrie. L'acide protocatéchique (PA), qui peut être extrait de la fleur d'hibiscus, a été utilisé comme molécule modèle, et il a été lipophilisé par voie chimique avec une série homologue d'alcools. Afin d'évaluer l'impact de la lipophilisation sur leurs propriétés fonctionnelles, leur activités antioxydantes (DPPH, ORAC, CAT), et antifongique (méthode de microdilution) ont été évaluées avant et après lipophilisation. De manière générale, les molécules estérifiées avec des alcools de chaîne courte et moyenne (de C1 à C6) ont montré des activités améliorées par rapport au composé non estérifié.En conclusion, cette étude a montré que la lipophilisation, en utilisant une longueur de chaîne optimale, pourrait avoir un impact positif sur les propriétés antioxydantes et antifongiques des composés phénoliques. Ces travaux de thèse ont également démontré que cette stratégie peut être appliquée à différentes familles de composés phénoliques, tels que les anthocyanes et les acides phénoliques, pour l’obtention des molécules pouvant être potentiellement utilisées comme additifs dans des produits de formulation. / Phenolic compounds are a group of secondary plant metabolites with a broad range of inherent biological and functional properties e.g. antioxidants and antimicrobial agents, all bundled within the phenol functional group. Since they are one of the most widely distributed molecules in the vegetal kingdom, by-products issued from the vegetal processing represent an interesting and inexpensive source of polyphenols that could be used as natural, innocuous and multifunctional ingredients, with an added market value. However, the polarity of these phenolic compounds limits their use in complex emulsified systems, such as food, pharmaceutical or cosmetic formulations. Based on this, lipophilization has showed to be an efficient strategy to enhance the hydrophobicity of these bioactive compounds and, consequently, their functional properties. The aim of this work was to add value to polyphenol-rich plant sources by the extraction, characterization and finally, lipophilization of their predominant polyphenols. In this context, Hibiscus sabdariffa L. or roselle flower, an inexpensive, worldwide produced source of anthocyanins, with unique color, and, antioxidant and antimicrobial properties, was used for ultrasound-assisted extraction and single-step fractionation by low-pressure liquid chromatography, to isolate its main anthocyanins. The obtained compounds were used to evaluate their suitability for lipophilization with different chain length alkyl donors. Moreover, the color properties of hibiscus anthocyanins were studied by the pH jumps method, which allowed the calculation of the pseudo equilibrium (pK'a 2.9), acidity (pKa 3.7) and hydration constants (pK'h 3.0).The obtained hibiscus anthocyanins (delphinidin-sambubioside and cyanidin-sambubioside) were successfully chemically lipophilized. The products were characterized by means of LC/ESI-MS. Moreover, protocatechuic acid (PA), which can be extracted from hibiscus flowers, was used as model molecule, and it was chemically lipophilized with a homologous series of alcohols. In order to evaluate the impact of the lipophilization on their functional properties, protocatechuates were assessed for their antioxidant (DPPH, ORAC, CAT), and antifungal (microdilution method) activity, before and after chemical lipophilization. In general, protocatechuates with short to medium alkyl chain lengths (from C1 to C6) showed improved activities compared to the parent compound. In conclusion, this study showed that, lipophilization using the optimal chain length could have a positive impact in the functional properties, e.g. antioxidant and antifungal activities, of phenolic compounds. Here was also demonstrated that this strategy can be applied to different families of phenolic compounds, such as anthocyanins and phenolic acids, representing an alternative to synthesize molecules that might have potential use as additives in formulated products.

Le réchauffement climatique planétaire annoncé ne sera pas sans conséquence sur le métabolisme de la baie et en particulier sur la teneur en composés phénoliques. Les objectifs de cette thèse visent à mieux comprendre les processus de régulation associant le microclimat des baies et la synthèse des composés phénoliques. Par des approches moléculaires et biochimiques, ce travail a permis de mieux décrire les réponses spécifiques des baies de raisin (cultivar Cabernet-Sauvignon) aux facteurs rayonnement et température.L'analyse du transcriptome des baies exposées soit à un stress thermique soit à un stress lumineux a mis en lumière deux processus, une réponse rapide ayant lieu dès les premières heures de traitement et une réponse apparaissant au bout de plusieurs jours d’exposition aux stress. Cette étude a également permis de valider le système expérimental de découplage des effets du rayonnement et de la température.L'analyse des profils d’expression d’une vingtaine de gènes intervenant dans la voie de biosynthèse des flavonoïdes révèle des différences dans la réponse transcriptionnelle des gènes en fonction du stress et du stade développement auquel il a été appliqué. Néanmoins cette réponse n'est pas ou peu corrélée avec les variations des teneurs en anthocyanes et flavonols observées. Les teneurs en anthocyanes sont fortement réduites par l’action de la chaleur alors que les teneurs de certains flavonols augmentent sous l’influence du rayonnement. Au niveau des acides présents dans la pulpe des baies, l’acide malique voit sa teneur réduite sous l’effet de la chaleur ainsi que d’une forte intensité lumineuse. Les analyses montrent un impact important du stress thermique sur la teneur de la phénylalanine, de la tyrosine et de la lysine dans la pellicule.Parallèlement, l'initiation d’une étude du métabolome des pellicules de baies de raisin a été entreprise par UPLC-ESI-LTQ-Orbitrap™ et a permis d'acquérir des bases solides pour optimiser le protocole utilisé en vue d'analyses futures. Cette étude permet de dresser une liste préliminaire de métabolites d’intérêts.Enfin, le gène VvGOLS1 (Galactinol synthase 1) voit son expression stimulée dans les baies exposées au stress thermique, ce qui se traduit par une accumulation de galactinol, précurseur de la voie des RFOs. Un rôle de molécule «signal» est envisagé pour le galactinol. Un régulateur de la transcription de VvGOLS1 a également été identifié par des expériences d'expression transitoire en protoplastes. Il s'agit du facteur de transcription VvHsfA2, dont l'expression est également stimulée par le stress thermique. Dans ce contexte, la caractérisation des gènes de la famille des Hsfs (Heat Stress Factors) a été initée. / Global warming will affect berry metabolism, and especially phenylpropanoïd contents. This PhD work aimed to acquire a better understanding on the cellular processus linking the microclimate and the phenolic synthesis. By molecular and biochemical approaches, we extended this study to detail specific responses taking place in berries under heat and light stress.Transcriptomic analysis of heat-stressed and light-stressed berries showed the existence of two processes that occur in exposed berries. The first one triggers a rapid and transient expression of genes within the first hours of treatment. The second one mobilizes a set of genes showing increase in their expression after several days of stress exposure. Furthermore, this study validated the experimental set used to discriminate the effects of light and temperature, respectively.Expression analysis of 20 genes involved in the flavonoid biosynthetic pathway revealed strong differences among the transcriptional responses, depending on the nature of stress and the developmental stage of the berry. However, expression patterns of genes involved in the biosynthesis of flavonoid could not fully explain the changes in anthocyanin and flavonol contents. This suggests that additional regulation processes such as post-traductional modifications of enzymes or metabolite degradation might take place in berries under abiotic stress. Anthocyanin content decreases under heat stress whereas flavonol content increases under high light. Malic acid increases in berry exposed to heat stress and high light. Moreover, heat-stressed berries showed an accumulation of phenylalanine, tyrosine and lysine in skin but not in pulp.In parallel, a metabolomic analysis was initiated on stress exposed berry skins by using UPLC-ESI-LTQ-Orbitrap™ technology. The first experiments revealed contrasted metabolite contents in berries according to the stress applied, and highlighted several metabolites of interest. The preliminary assays will help optimize this powerful tool for futures analysis.Finally, expression of VvGOLS1 (Galactinol synthase 1) was strongly induced in grape berries exposed to heat stress, in good agreement with the observed galactinol accumulation. Role of galactinol as a signaling molecule is discussed. Transient expression experiments revealed that VvGOLS1 expression is regulated at the transcriptional level through VvHsfA2 action. VvHsfA2 expression is also stimulated under heat stress. In this context, characterization of the grapevine heat stress factors was initiated.

Ce travail a pour objectif la conception et l'étude d'un réacteur enzymatique à membrane (REM) en vue de la dégradation de composés phénoliques. Pour cela, des membranes actives ont été préparées par greffage covalent de la laccase de Trametesversicolor à la surface d'une membrane céramique Après avoir mis en évidence les potentialités du réacteur vis-à-vis de la dégradation du 2,6-diméthoxyphénol (DMP) choisi comme substrat modèle, l'impact de paramètres opératoires (débit d'alimentation, concentration en substrats) sur les performances du REM a été étudié. Pour résoudre des problèmes d'instabilité, différentes étapes du protocole de fabrication des membranes actives ont été revues. Puis les paramètres opératoires (pH et température) ont été étudiés afin d'optimiser les conditions de mise en œuvre du REM. Il a été établi que les performances épuratoires étaient maximales à pH acide (pH 4) mais restaient stables sur une large plage de températures (15 à 40°C). Enfin la dernière partie de la thèse a été consacrée à l'étude du colmatage et à la recherche de différentes stratégies visant à limiter l'impact de ce dernier sur les performances et la stabilité du REM. / This work was devoted to the design and the study of an enzymatic membrane reactor (EMR) for the degradation of phenolic compounds. For this, active membranes were synthesized by covalent grafting of laccase from Trametes versicolor on the surface of a porous ceramic membrane.The 2,6-dimethoxyphenol (DMP) was chosen as model substrate and the effect of operating parameters (feed flow rate, substrate concentration) on the performance of the EMR have been studied.Different stages of the active membrane preparation process were reviewed in order to improve the system stability. Moreover operating parameters (pH and temperature) were studied in order to optimize the performance of the EMR. It was shown that the depletion efficiency was maximal at relatively low pH (pH 4) but remained stable over a wide temperature range (15 to 40 ° C).Finally the last part of the work was devoted to the developmentof different strategies to limit the impact of fouling on the performance and stability of the EMR.

Les bactériophages (ou phages) sont des prédateurs de bactéries et sont redoutés dans les productions agro-alimentaires mettant en œuvre des fermentations. En œnologie, la transformation du jus de raisin en vin fait appel à différents types de fermentation. La fermentation alcoolique est réalisée par des levures, et peut être suivie par une fermentation malolactique (FML), notamment pour les vins rouges, afin d’améliorer la stabilité microbiologique et les qualités organoleptiques du produit. La bactérie lactique OEnococcus oeni (O. oeni) appartient à la famille des Leuconostocaceae et est l’acteur principal de la FML. Des souches d’O. oeni sont utilisées comme levain malolactique, et inoculées dans le vin pour mieux maitriser les fermentations. O. oeni rencontre dans son environnement des phages spécifiques appelés oenophages. Toutefois, bien que la présence de ces oenophages ait été constatée, leur diversité reste à ce jour peu explorée, tout comme leurs implications dans l’élaboration du vin. Une fréquence élevée de la lysogénie a été observée dans l’espèce et parmi les levains commercialisés. Les risques associés a la présence de phages ou à la lysogénie sont des paramètres peu abordés dans la filière. Afin de répondre à ces interrogations, dans un premier axe, la diversité des oenophages a été étudiée en isolant des phages à partir d’une large collecte d’échantillons œnologiques menée dans le sud-ouest de la France. L’analyse d’échantillons de différents types de vin, de différents cépages, collectés à différentes étapes de la vinification nous a permis de mettre en lumière une diversité génomique des oenophages non suspectée. Nous avons initié le développement de nouveaux outils moléculaires pour étudier la dynamique des populations bactériennes et phagiques dans le contexte œnologique. Ainsi, une première approche par Digital Droplet PCR a été utilisée pour détecter et quantifier les populations lysogènes. Dans un deuxième axe, l’interaction phage-hôte en présence de composés phénoliques du vin a été étudiée. Les travaux suggèrent que la croissance d’O. oeni en présence de certains flavonols et acides phénoliques réduit la capacité d’adsorption des phages sur leur hôte. / Bacteriophages are viral predators of bacteria and a major concern in fermentations involved in food processing industry. In winemaking, transformation of grape juice into wine involves different types of fermentations. Alcoholic fermentation is driven by yeasts, and can be followed by malolactic fermentation (MLF), especially for red wines, which can improve microbial stability and sensorial quality of wine. The lactic acid bacterium OEnococcus oeni (O. oeni), member of Leuconostocacae family, is generally responsible for the MLF process. Strains of O. oeni are also used as starters to master MLF. O. oeni encounters specific phages called oenophages. Even though the presence of oenophages has been observed, their diversity remains poorly investigated, just like their implications in winemaking. However, high frequency of lysogeny has been observed among O. oeni strains and starters. Risks linked with the presence of phages and lysogeny are questioned in the sector. In the first part of this thesis, oenophages diversity has been studied with the isolation of a large number of phages during the collection of a broad range of oenological samples in South West France. Analysis of samples coming from different wine types and varieties, collected at different steps of winemaking enabled us to highlight an underestimated genomic diversity. We also initiated the development of new molecular tools to study population dynamics among phages and hosts in the winemaking context. Thus, a first approach by Digital Droplet PCR has been used to detect and quantify lysogenic strains. In the second part, phage-host interactions in the presence of wine phenolic compound were investigated. Our results suggest that growth of O.oeni cells in the presence of particular flavonols and phenolic acids reduces adsorption capacities of phages on their host.