Les vignerons du Val de Loire souhaitent faire évoluer les différents types de vins liquoreux produits actuellement dans leurs appellations en lien avec l’élaboration d’une qualité de raisin correspondant à ces types. Pour cela, il est nécessaire de caractériser objectivement les baies de raisin et leur qualité.Notre étude porte sur le développement d’une méthode multicritères combinant des mesures physiques et biochimiques des raisins, permettant d’identifier et de caractériser différents niveaux de développement de la pourriture noble sur raisins de Chenin blanc dans un objectif de production de vins liquoreux.Pour cela, des raisins correspondant à trois niveaux de pourriture noble ont été sélectionnés, lors de deux millésimes, 2012 et 2013. Des analyses classiques de qualité du raisin ont été réalisées et complétées par des analyses de couleur, de texture et de composés phénoliques.Outre la caractérisation phénolique du Chenin (sain et botrytisé), cette étude met en évidence la présence de myricétine, que l’on retrouve traditionnellement dans les variétés de raisin rouge, et qui semblerait être aussi synthétisée dans les baies de raisins blancs fortement atteintes par la pourriture noble.Nous avons également montré qu’une analyse multicritères permet une très bonne différenciation des baies plus ou moins botrytisées. Une combinaison des teneurs en myricétine, astilbine et glycérol permet notamment une très bonne discrimination des baies en fonction de leur niveau de botrytisation. Enfin, nous avons détectés de nouveaux composés dans les baies suite à l’attaque fongique, qui pourraient provenir de réactions d’oxydation. Ces résultats restent toutefois à confirmer. / Winemakers from the Loire valley are willing to improve the various types of sweet wines currently produced in their designation of origin altogether with the elaboration of grape quality that corresponds to these wines. For that purpose, it is necessary to objectively characterize the grapes and their quality. Our study implies the development of a multcriteria method that combines physical and biochemical measures on the grape, allowing the identification and characterization of the different levels of noble rot development on Chenin blanc grapes for the production of sweet wines. To do so, grapes corresponding to three noble rot levels were selected during two vintages, 2012 and 2013. Classical analysis of grape quality were carried out and complemented with color, texture and phenolic composition analysis. Besides the phenolic characterization of Chenin (healthy and botrytised), this study revealed the presence of myricetin, that is traditionally detected on red grape varieties, and that seems to be also synthetized on white grapes strongly affected by noble rot. We have also showed that a multicriteria analysis brings a very good differentiation of grapes more or less botrytised. A combination of myricetin, astilbin and glycerol concentrations showed a significantly good discrimination of grapes according to botrytisation level. Finally, we have detected new compounds on the grapes after the fungal attack that could be the result of oxidative reactions. These results are to be confirmed

Ce travail de recherche est centré sur la valorisation de deux Euphorbiacées : Ricinus communis et Jatropha curcas. La première est une espèce autochtone connue comme plante dont l’huile des graines est utilisée pour ses vertus cosmétiques quant à la deuxième, c’est une espèce allochtone récemment introduite à titre expérimental en Tunisie et connue comme plante bioénergetique. Pour le ricin huit populations Tunisiennes ont été étudiées: Riadh Andalous, Nefza, Béja, Nabeul, Hammamet, Bouficha, Khanguet Hajej et Aouled Amer. Quant au jatropha, le matériel végétal est récolté dans la station expérimentale de Nabeul (Tunisie). Il s’agit de huit populations qui proviennent d’Arusha en Tanzanie, de Mozambique, de Suriname et de Brésil à partir de cinq provenances à savoir : Paranà, Norte de Minas, Mato Grosso, Regiao sudeste et Vale do Jequitinhonha. Le travail comprend une première partie consacrée à une étude bibliographique. Une deuxième partie est consacrée aux matériels et méthodes utilisés et une dernière partie qui montre l’ensemble des résultats obtenues. Ainsi, les résultats montrent que les extraits des feuilles des populations des deux espèces étudiées sont plus riches en composés phénoliques que les extraits des racines. L’étude phytochimique a montré que le ricin contient surtout de l’acide gentisique. Quant au jatropha, il contient surtout de l’épicatechine et de la naringine. L’étude chimique des huiles fixes des deux espèces montrent que l’huile de ricin renferme essentiellement d’acide ricinoléique. Quant à l’huile de jatropha, elle contient deux acides gras en proportions majeures qui sont l’acide oléique et l’acide linoléique. L’évaluation des activités anti-oxydantes des extraits des deux espèces indique une corrélation positive entre ces activités et les teneurs en composés phénoliques. Par ailleurs, l’étude de l’activité anti-acétylcholinestérase des extraits testés montrent que ces extraits sont des inhibiteurs de l’AChE plus puissants que la galanthamine utilisée comme contrôle positif. Notre étude a confirmé que les différents extraits de ricin et de jatropha, autres que les huiles fixes, peuvent donc être exploités pour d’autres activités biologiques, parmi les quelles l’action inhibitrice de l’AChE une des principales cibles des traitements contre la maladie l’Alzheimer et le piégeage des radicaux libres, en raison de leur richesse en composés phénoliques / The aim of this study is to promote two Euphorbiaceae plants the Ricinus communis and the Jatropha curcas, the first one is known for its oil used in the cosmetic products, whereas the second one is known especially for its seeds used in the production of biodiesel. For the castor plant, eight Tunisian populations are studied: Riadh Andalous, Nefza, Beja, Nabeul, Hammamet, Bouficha, Khanguet Hajej and Aouled Amer. For the jatropha, recently introduced in Tunisia, the plant material is collected from the Nabeul station (Tunisia). Eight populations coming from Arusha in Tanzania, Mozambique, Suriname and Brazil from regions of Paraná, Minas Norte, Mato Grosso, Regiao sudeste and Vale do Jequitinhonha are studied. In first, a bibliographic study is made. In second, the used materials and methods are cited. Fanilly, all the results are mentioned. The study shows that the phenolic compounds are higher in the leaves extracts than in the roots extracts for both species. The phytochemical study shows that the gentisic acid is the major phenolic compound identified in the castor plant extracts. In contrast, the epicatechin and the naringin are the most important phenolic compounds identified in the jatropha extracts. The GC-MS analysis reveals that the castor oil contains mainly the ricinoleic acid. For the jatropha oil, two major fatty acids are identified: the oleic and the linoleic acids. Results of the antioxidant properties of leaves and roots of both species indicate a positive correlation between the leaves and the roots activities and their contents of phenolic compounds. Furthermore, the anti-acetylcholinesterase activity of the tested extracts shows for the first time that some tested extracts are more active than the galantamine used as a positive control. Our study confirmed that, in addition to their oils, different extracts of the castor plant and the jatropha can be used for biological activities such as the scavenging free radicals and the inhibitory action of AChE enzyme, which is a major target for treatments against the Alzheimer's disease due to their high levels of phenolic compounds. Owing to the activities of the leaves and the roots extracts confirmed by this study, the agricultural exploitation of the castor plant and the jatropha can be economically more profitable

Les composés phénoliques pourraient être de bons candidats pour assurer la qualité et la sécurité des produits périssables tels que les aliments prêts-à-consommer. Très répandus dans les plantes et les co-produits agro-industriels, ils peuvent limiter l’oxydation de lipides insaturés d’intérêt nutritionnel (omega-3, dont DHA et EPA) et le développement de bactéries pathogènes alimentaires telles que Listeria monocytogenes.L'objectif de cette thèse est d'évaluer la double activité antioxydante et antimicrobienne de ces composés phénoliques dans des milieux alimentaires complexes et de mieux comprendre les mécanismes d'action associés.L’étude en milieux modèles a tout d’abord permis de mettre en évidence des relations structure-activités et de décrypter certains mécanismes d’action mettant en jeu des paramètres tels que le nombre et l’environnement chimique des groupements phénoliques, le logP, les formes dissociées / non dissociées des acides phénoliques. Les performances de trois composés sélectionnés (eugénol, acide férulique et α-tocophérol) ont ensuite été évaluées dans des milieux alimentaires complexes plus réalistes : des émulsions h/e composées d'huile de poisson, d’une phase aqueuse et de protéines de lactosérum ou Tween 80 en tant qu'émulsifiant. L’acide férulique ne présente aucune activité antioxydante mais peut inhiber le développement de L. monocytogenes. En revanche, l’eugénol et l’α-tocophérol sont de bons antioxydants dans les émulsions à base de protéines de lactosérum alors qu’ils n’y sont pas antimicrobiens. Quelques mécanismes d’action sont proposés pour expliquer ces comportements. / Phenolic compounds appear to be good candidates for ensuring the quality and safety of several perishable products like ready-to-eat food. Widely found in plants and byproducts from agro-industries, they offer a potential solution to limit the oxidation of omega-3 polyunsaturated fatty acids (e.g. DHA and EPA) and the growth of foodborne pathogens such as Listeria monocytogenes.The aim of this PhD is to evaluate dual antioxidant and antimicrobial activity in complex food media and to better understand the associated mechanisms of action.First experiments carried out with a series of phenolic compounds in simple model media confirmed this dual efficiency.Interesting structure/activity relationships were highlighted and some mechanisms of action were decrypted, involving parameters like number and chemical environment of phenolic groups, logP, dissociated/undissociated forms of phenolic acids. The performances of three selected phenolic compounds, i.e. eugenol, ferulic acid and α-tocopherol (added alone or as a mixture), were evaluated in more realistic complex food media: o/w emulsions composed of fish oil, aqueous phase and whey proteins or Tween 80 as emulsifiers. Ferulic acid shows no antioxidant activity but can inhibit the development of L. monocytogenes. In contrast, eugenol and α-tocopherol are good antioxidants but not antimicrobials in emulsions formulated with whey proteins. Mechanisms of action are proposed to explain these behaviors.

L’induction de la synthèse d’une acide férulique estérase (AFE) a été étudiée chez Streptomyces ambofaciens ATCC 23877. L’activité la plus élevée a été détectée en présence de son de blé désamidonné ou de xylane d’avoine (0,22, 0,21 mU/mg protéine, respectivement). Des productions d’AFE en bioréacteur ont également été réalisées en utilisant 1% (p/v) de son de blé comme inducteur. Le niveau de production de l’AFE a été trois fois plus important en bioréacteur qu’en fiole d’Erlenmeyer. L’AFE de Streptomyces ambofaciens ATCC 23877 et celle de Humicola sp., présente dans un mélange enzymatique commercial (DepolTM 740L), ont été partiellement purifiées et caractérisées. A l’issue de la purification, l’activité AFE de Streptomyces ambofaciens ATCC 23877 a été trop faible pour pouvoir être utilisée ultérieurement en synthèse. Par contre, le potentiel de l’AFE de Humicola sp., concentrée par précipitation à l’acétone, pour la synthèse de différents esters phénoliques a été testé. Les meilleurs rendements de conversion ont été observés lors de l’absence de substitutions sur le cycle aromatique de l’acide phénolique ou en présence de groupements hydroxyles. Les synthèses en milieu non aqueux (M2B2) se sont montrées infructueuses en raison, peut-être, d’un effet néfaste du solvant sur l’enzyme / The induction of the ferulic acid esterase (FAE) synthesis was studied with Streptomyces ambofaciens ATCC 23877. The highest activity was detected in the presence of either destarched wheat bran or oat spelt xylan (0,22, 0,21 mU/mg protein, respectively). FAE productions in bioreactor were also carried out using 1% (w/v) of wheat bran as inducer. The FAE production level was three times higher in bioreactor than in Erlenmeyer flask. FAE of Streptomyces ambofaciens ATCC 23877 and that of Humicola sp., present in an enzymatic commercial mixture (DepolTM 740L), were partially purified and characterised. At the end of the purification, FAE activity of Streptomyces ambofaciens ATCC 23877 was too weak to be used later in synthesis. However, the FAE potential of Humicola sp., concentrated by acetone precipitation, for the synthesis of various phenolic esters was tested. The best conversion yields were observed in the absence of substitution on the phenolic acid aromatic cycle or in the presence of hydroxyl groups. The synthesis in non-aqueous medium (M2B2) were unsuccessful maybe because of an harmful effect of the solvent on the enzyme

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 / Tomato is a fruit widely consumed either fresh or processed possessing recognized nutritional qualities. Rich in microconstituents like carotenoids (such as lycopene), phenolic compounds and vitamin C, its regular consumption could reduce risks of cardio-vascular diseases and cancers. However, thermal treatments applied during industrial preparation of tomato products may involve various chemical reactions leading to the degradation of these antioxidants. Besides, addition of vegetable oil for the preparation of tomato sauce may lead to lipid oxidation contributing to the microconstituent instability.The main objective of this thesis is the determination of reaction kinetics for tomato microconstituents during industrial processing.First, a qualitative and quantitative study on several industrial tomato products (pastes, pulp, sauces) was carried out in order to select markers of the nutritional quality: (E)-lycopene and (E)-β-carotene for carotenoids, rutin, naringenin 7-O-glucoside and chlorogenic acid for phenolics as well as vitamins C and E. Additionally, an impact of processing was determined for industrial products collected before and after processing in two different plants in the PACA Region. Then, the stability of the selected markers was studied in model systems mimicking tomato sauce at hot and cold break temperatures. For this purpose, three model systems were developed: an aqueous model containing starch, a lipidic model consisting of vegetable oil and phospholipids and an O/W (oil-in-water) emulsion integrating all these constituents. Lipid oxidation and its possible protection by antioxidants were evaluated by the follow-up of conjugated dienes and trilinolein. Among all the antioxidants, vitamin C proved to be the least stable in both the emulsion and aqueous models. Its oxidation rate was found to be oxygen dependent. Phenolic compounds were little affected, even at high temperature (95 °C) whereas carotenoids rapidly isomerised whatever the conditions applied. In the emulsion model, lipid oxidation is clearly accelerated when the temperature increases and all markers are more rapidly degraded than in the aqueous or lipidic model. Rate constants were determined, either individually for each kinetics, either using global approaches (lipid oxidationmodel and stoichio-kinetic model). This last model aims at giving process conditions limiting lipid oxidation and microconstituent degradation

La laccase de Myceliophtora thermophila oxyde certains acides hydroxycinnamiques avec formation éphémère d’intermédiaires de différentes couleurs avant que ceux-ci n’évoluent ensuite spontanément en polymères brun noir. Quand cette oxydation est effectuée en milieu biphasique (tampon phosphate pH 7,5 / acétate d’éthyle), une partie de ces intermédiaires colorés peut être récupérée dans la phase organique et ainsi soustraite à la polycondensation ultérieure. Dans le cas de l’acide férulique, on peut ainsi isoler une fraction colorée en jaune orangé surtout composée de dimères résultant de la condensation des semiquinones initialement formées. La synthèse de ces colorants peut être favorisée et le rendement amélioré en contrôlant la réaction par un ajout minimum régulé d’oxygène. Ces colorants conservent le pouvoir antioxydant de l’acide férulique parent mais à concentration élevée (100 à 200 mg/ml), ils présentent une cytotoxicité plus élevée vis-à-vis de cellules humaines normales (HUVEC) et cancéreuses (Caco-2) ce qui limite éventuellement leur intérêt comme colorants naturels. Les semi quinones de l’acide férulique ne forment pas de dimères mixtes, quand on effectue l’oxydation laccasique de cet acide en présence d’autres acides phénoliques car la laccase de M. thermophila effectue une oxydation séquencée en fonction de sa plus ou moins grande affinité pour les différents substrats mis en jeu. En présence d’un polyoside aminé insoluble comme le chitosane, les intermédiaires d’oxydation laccasique de différents composés phénoliques (acides férulique, sinapique, syringique et catéchine) réagissent avec les groupements NH2 pour former des liaisons de covalence et conduire ainsi à des chitosanes colorés doués de nouvelles propriétés dues au greffage d’entités phénoliques. Ces chitosanes fonctionnalisés conservent les propriétés filmogènes du chitosane natif mais en plus, forment des solutions plus visqueuses et sont devenus solubles en milieux acide et basique. Ils permettent la croissance de cellules HUVEC. Ils ont surtout acquis des propriétés antioxydantes et forment des films imperméables à l’oxygène ce qui laisse entrevoir de multiples applications intéressantes / The laccase of Myceliophtora thermophila oxidizes some hydroxycinnamic acids with ephemeral formation of intermediates of different colors before these evolve spontaneously in dark brown polymers. When this oxidation is performed in biphasique medium (phosphate buffer pH 7.5 and ethyl acetate), a part of these colored intermediates can be recovered in the organic phase and it can be subtracted from an ulterior polycondensation. In the case of ferulic acid, we could isolate an orange yellow fraction, which is especially composed of dimers resulting from the condensation of the semiquinones initially formed. The synthesis of these colorants can be enhanced and their yield can be improved by controlling the reaction through a regulated minimum addition of oxygen. They keep the antioxidant power of related ferulic acid, but in high concentration (from 100 to 200 mg/ml), their cytotoxicity toward the human normal cells (HUVEC) and cancerous one (Caco-2) is important and consequently, their interest is limited as natural colorants. The semiquinone of ferulic acid doesn't form any mixed dimers, when the laccase-catalysed ferulic acid oxidation is performed in the presence of other phenolic acids. This can be explained by the fact that laccase from M. thermophila performes a multioxidation in the function of its high or little affinity for the involved substrates. In presence of an insoluble amino polyoside as chitosan, the intermediates of laccase-catalysed oxidation of different phenolic compounds (ferulic, sinapic, syringic acids and catechin) react with its NH2 groups forming covalent liaisons. Actually, this type of link leads to colored chitosans endowed of news properties due to the grafting of phenolic entities. These functionalized chitosans keep the filmogens properties of the native one. Moreover, also it can form more viscous solutions and become soluble in acidic and basic medium. It can permit the growth of HUVEC cells. They especially acquired some antioxidant properties and formed impermeable films to the oxygen which highlights multiple interesting applications

Cette étude examine les effets bénéfiques des marcs de raisins obtenus après vinification de différents cépages caractéristiques de la Vallée du Rhône, de leurs compositions phénoliques à leurs effets in vivo. Les raisins et leurs marcs respectifs des cépages Grenache (provenant de deux endroits différents [GRE1] et [GRE2]), Syrah (provenant de deux endroits différents [SYR1] et [SYR2]), Carignan (CAR), Mourvèdre (MOU), Counoise (COU) et Alicante (ALI) ont été étudiés. La comparaison des extraits de raisins et de leurs marcs respectifs montre que les marcs représentent une source importante d’antioxydants phénoliques malgré le processus de vinification. Les pépins et pellicules de marcs renferment des quantités appréciables de flavan-3-ols et anthocyanes. La distribution qualitative et quantitative des polyphenols dans les marcs de raisin présentent des différences significatives au travers des variétés et millésimes allant de 15% à 70% de polyphénols extraits. Les pépins de Grenache (GRE1), Syrah (SYR1) et les pellicules de Syrah (SYR1), Carignan et Alicante sont les fractions les plus intéressantes dues a la présence d’importantes quantités de flavan-3-ols (monomères, dimères et trimère) jusqu’à 8.7 mg/g MS et d’anthocyanes (glycosylées, acétylées et coumaroylées jusqu’à 17.40 mg/g MS, 1.57 mg/g MS et 2.38 mg/g MS respectivement). L’analyse des extraits aqueux (EAQ) et hydro-alcoolique 70% (EA70) indique que les pépins de Carignan et Syrah (SYR1) et les pellicules de Carignan et d’Alicante contiennent les plus fort taux en composés phénoliques et activités antioxydantes. L’efficacité in vivo sur l’hypertension de certains extraits a été évaluée utilisant un modèle de rat SHR. Les résultats des expériences in vivo démontrent que certains extraits administrés seuls ou en association avec le vérapamil possèdent un effet anti-hypertenseur. Cette capacité a été mise en évidence une fois que les extraits de pépins de marcs de GRE1 (EA70) et SYR1 (EA70) et de pellicules de marcs d’ALI (EA70) ont été administrés seuls ou lorsque les extraits de pépins de marcs GRE1 (EA70) et SYR1 (EAQ) et les pellicules de marcs d’ALI (EA70) et SYR2 (EAQ) ont été administrés en association avec le vérapamil. Cette étude met en évidence la biodisponibilité des extraits de pépins et de pellicules de marcs des rats SHR incluant à la fois le métabolisme de phase II et de la microflore intestinale. Les extraits de marcs administrés seuls et en association au vérapamil sont absorbés en tant que métabolites de phase II dérivant du métabolisme des monomères de flavan-3-ols. La détection de métabolites microbiens dérivés de flavan-3-ols, d’hydroxyphényl-γ-valérolactones sous leurs formes glucuronidés et sulfatés confirme l'absorption des métabolites dérivés des flavan-3-ols monomères et polymères et des conjugaisons supplémentaires dans le foie. De nombreux métabolites issus de la dégradation microbienne des hydroxyvalerolactones ont également été détectés. L’excrétion urinaire de ces métabolites représente une plus grande proportion de polyphénols ingérés comparé à ceux issus de métabolisme de phase II des monomères de flavan-3-ols, indiquant un rôle important des bactéries intestinales dans le métabolisme des molécules hautement polymérisées. Ces métabolites peuvent avoir exercé leurs effets biologiques lors de leur passage dans la circulation sanguine. Cette étude constitue une première étape de valorisation de marcs de raisins après vinification, en tant qu’activateur de vérapamil, un médicament couramment utilisé contre l’hypertension. Des quantités suffisantes de composés phénoliques subsistent dans les marcs, en particulier en terme de flavan-3-ols et d’anthocyanes, pour exercer des effets antihypertenseurs. En effet, selon le type et la composition des extraits, il est possible de moduler les effets antihypertenseurs en amplifiant ou en diminuant l’absorption des polyphénols et/ou du vérapamil. / This study investigated the beneficial potential effects of grape pomaces obtained after winemaking of different Mediterranean grape varieties from crude materials to their in vivo effectiveness. Grapes and their respective grape pomaces from six different V. vinifera L. cultivar were studied namely Grenache (from two different locations [GRE1 and GRE2]), Syrah (from two different locations [SYR1 and SYR2]), Carignan (CAR), Mourvèdre (MOU), Counoise (COU) and Alicante (ALI) grape varieties from the Rhône Valley. The comparison of several wine industry by-products with their respective grapes provided evidence that pomace remaining at the end of the winemaking process can be very rich sources of antioxidants. The quantitative and qualitative distribution of polyphenols by HPLC-PDA-Fluo-MS in grape pomaces showed significant differences through varieties and vintages varying from 15% to 70% of polyphenols extracted. Seeds from Grenache (GRE1), Syrah (SYR1) and skins from Syrah (SYR1), Carignan and Alicante were of particular interest because of their higher polyphenol contents in terms of flavan-3-ols (monomers, dimers and trimers) up to 8.7 mg/g DW and anthocyanins (glycosides, acetylated and coumaroylated derivatives up to 17.40, 1.57 and 2.38 mg/g DW, respectively). The investigation of aqueous and hydro-alcoholic 70% extracts of seeds from Carignan and Syrah (SYR1) and skins from Carignan and Alicante was carried out as they contained high levels of total phenols and antioxidant activity. Several extracts, were tested in order to evaluate their in vivo biological effects on hypertension using a spontaneously hypertensive rat (SHR) model. A series of different grape pomace extracts were tested in association with verapamil. All in vivo experiments demonstrated that some grape pomace extracts administrated with or without co-ingestion with verapamil possessed an anti-hypertensive activity. This was evident with GRE1 (EA70) seed pomace extract, SYR1 (EA70) seed pomace extract, ALI (EA70) skin pomace extract administrated alone and with GRE1 (EA70) seed pomace extract, SYR1 (EAQ) seed pomace extract, ALI (EA70) skin pomace extract and SYR2 (EAQ) skin pomace extract administrated in association with verapamil. Grape pomace extracts with or without co-ingestion with verapamil were absorb as phase II metabolites mainly including glucuronide, O-methyl glucuronide, sulfate, and O-methyl sulfate derivatives of (epi)catechin which arise from the metabolism of monomeric flavan-3-ols. The detection by HPLC-PDA-Fluo-MSn and GC-MS of microbial-derived metabolites of flavan-3-ols, hydroxyphenyl-γ-valerolactones in their glucuronide and sulfate forms confirmed the absorption of metabolites derived from both monomeric and polymeric flavan-3-ols from grape pomace extracts and subsequent post-absorption conjugation. Numerous metabolites derived from further microbial degradation of hydroxyvalerolactones were also detected. The urinary excretion of these metabolites accounted for a larger proportion of the total polyphenol ingested than phase II metabolites of monomeric flavan-3-ols, indicating the important role of intestinal bacteria in the metabolism of polymerized procyanidins. All these metabolites may have exerted biological effects during the period in which they circulated in the bloodstream. This study constitutes the first step of assessing grape pomace as an enhancer of the verapamil, an anti-hypertensive drug. Substantial levels of polyphenols, especially flavan-3-ols, procyanidins and anthocyanins, remain in pomace after the winemaking process in quantities sufficient to exert anti-hypertensive effects. In addition, according to the extract used and its composition, it is feasible to modulate anti-hypertensive effects by amplifying or decreasing polyphenols and/or verapamil absorption.

Les complications cardiovasculaires au décours du syndrome métabolique ou le diabète, sont une conséquence directe de l'installation d'un stress oxydant, dont la progression est associée à une augmentation de la production de radicaux libres et des composés de dégradation des molécules biologiques, parallèlement à une diminution des défenses antioxydantes. Ces pathologies, enjeux important de santé publique, suscitent la recherche de méthodes de prévention ou de traitement. Dans ce contexte notre 1er objectif a été de développer deux modèles chez le rat, mimant les conditions du syndrome métabolique et du diabète, le premier par administration d'un régime ou d'une boisson riches en fructose, le deuxième étant induit par voie chimique. Notre 2ème objectif a été de préparer des extraits riches en phycocyanines d'un antioxydant naturel, la spiruline, et de les évaluer dans ces deux modèles expérimentaux. Les résultats ont montré l'effet bénéfique de la spiruline sur la diminution de la glycémie, l'amélioration de l'insulinémie et du profil lipidique, ainsi que sur le renforcement des défenses antioxydantes et l'amélioration de la récupération fonctionnelle du myocarde après ischémie/reperfusion. Notre 3ème objectif a été de d'évaluer la capacité antioxydante et cardioprotectrice de nouveaux dérivés polyphénoliques. Une trentaine de nouveaux flavonols ont été isolés au Laboratoire, les meilleurs résultats ont été obtenus avec ceux portant un groupement ionisable en C6, et des groupements méthoxy en C3' et C5', apportant une meilleure solubilité et une plus faible cytotoxicité. / Cardiovascular disorders related to metabolic syndrome or diabetes are a direct consequence of the installation of oxidative stress, which progress is associated with free radicals overproduction and increase of biomolecules degradation, in parallel with lowered antioxidant defenses. These pathologies represent a considerable public health problem, and research to improve prevention and treatment is strongly encouraged. In this context, our 1st objective was to develop two models in vivo, mimicking on rats metabolic syndrome and diabetes conditions, one by administration of a fructose-enriched diet or drink, the second being chemically induced. Our 2nd objective was to prepare phycocyanine-rich extracts of spirulina, a natural antioxidant, and to evaluate their properties on the two experimental animal models. Results showed the beneficial effect of spirulina on glycemia decrease, insulinemia improvement and lipid profile, accompanied by and increase of the antioxidant defenses and an improvement of myocardial functional recovery after ischaemia/reperfusion. Our 3rd objective was of to evaluate the antioxidant and cardioprotective capacities of new polyphenol derivatives. Around thirty new flavonols have been isolated in our Laboratory; best results were obtained with molecules bearing an ionizable group in C6 position, and methoxy groups in C3' and C5', leading to better solubility and lower cytotoxicity. Finally, the 4th objective was to quantify the therapeutic and cardioprotective potential of hybrid compounds, associating an antioxidant pattern with an antidiabetic molecule.

Les tourteaux de colza et de tournesol, principalement utilisés en alimentation animale pour leur forte teneur en protéines, représentent des sources d’acides phénoliques aux propriétés antioxydantes et bioacives variées mais peu valorisées à ce jour. Par ailleurs, les procédés de séparation de ces composés sont basés sur des extractions par solvants qui génèrent des effluents et impactent l’intégrité des autres composants des matières premières.La première partie de ce travail de thèse a été consacré au développement de nouveaux procédés de séparation de la fraction phénolique des tourteaux de colza et de tournesol. Après un broyage adéquat des tourteaux, le fractionnement par tri électrostatique et turbo-séparation a permis d’obtenir des fractions enrichies en protéines et les composés phénoliques. Dans les deux cas, l’état granulométrique des tourteaux broyés a été déterminant. Le tri électrostatique a conduit au plus forts taux d’enrichissement en protéines et composés phénoliques (jusqu’à deux fois la concentration dans les tourteaux) avec des rendements de l’ordre de 30% après recyclages. Cette étape a été suivie par l’extraction de la fraction phénolique par des mélanges hydro-alcooliques « verts » à base d’éthanol, en substitution au méthanol.Dans la deuxième partie, nous nous sommes intéressés à la production enzymatique des acides sinapique et caféique, à partir des tourteaux ou de leurs extraits. Trois cinnamoyl estérases recombinantes d’A. niger aux activités et spécificités différentes ont été testées. L’hydrolyse des tourteaux non traités thermiquement s’est traduite par une dégradation des composés phénoliques par des enzymes endogènes. Le problème a pu être contourné en réalisant l’hydrolyse sur l’extrait phénolique des tourteaux avec néanmoins, dans le cas du colza, l’existence de réactions secondaires néfastes au rendement en acide sinapique.La dernière partie a consisté en la synthèse de mono- et di-esters d’acide sinapique et caféique avec différents α,ω-diols aliphatiques, puis l’évaluation de leur capacité antioxydante en milieu émulsionné et en milieu homogène. Un effet négatif de la mono-estérification des acides phénoliques a été observé en milieu hétérogène montrant ainsi l’influence négative du groupement hydroxyle situé à l’extrémité de la chaîne alkyle. Un effet de seuil a été observé, en revanche, avec les deux familles de di-esters d’acides phénoliques, indiquant une amélioration de la capacité antioxydante jusqu’à un optimum correspondant à une longueur de chaine alkyle particulière. Enfin, tous les mono- et di-esters testés en milieu homogène ont montré une capacité antiradicalaire plus faible que celle des acides phénoliques de départ correspondants. / Rapeseed and sunflower meals are highly abundant and protein-rich by-products mainly dedicated to animal feed. Besides, they also represent an interesting source of phenolic compounds with various bioactive and antioxidant properties, but widely untapped so far. In addition, the recovery processes of phenolic compounds are based on the use of solvents that generate effluents and may negatively affect the integrity of other meal constituents.The first part of this work was devoted to the development of new separation processes of rapeseed and sunflower meal phenolic fractions. After an appropriate milling of the meals, the dry fractionation by electrostatic sorting or air classification allows the recovery of proteins and phenolics enriched fractions. In both cases, the particle-size distribution of milled meals has been of paramount importance on process efficiency. Electrostatic sorting lead to the highest enrichments in proteins and phenolics (up to two times more than in starting meals) with recovery yields around 30% after recycling. This step was followed by the extraction of phenolics using green hydro-alcoholic mixtures based on ethanol as substitutes to methanol.In the second part, we investigated the enzymatic production of sinapic and caffeic acids from rapeseed and sunflower meals or their extracts. Three recombinant cinnamoyl esterases from A. niger exhibiting different activities and selectivities were tested. Owing to the presence of active endogenous enzymes, the hydrolysis of non-thermally treated meals has lead to a significant loss of phenolics. The issue was overcomed by performing hydrolysis on the corresponding phenolic extracts. However, in case of rapeseed extract, acyl transfer reactions were detrimental to sinapic acid formation and yield.Finally, in the last part, we synthesized mono- and di-esters of sinapic and caffeic acids with aliphatic α,ω-diols of increasing chain length, then we evaluated their antioxidant capacities in emulsion and in homogenous medium. A negative impact of the mono-esterification of the phenolic acid with the different aliphatic diols was observed in the heterogeneous media, implying the negative influence of the hydroxyl group at the end of the alkyl chain. Conversely, a “cut-off” effect was observed for the two di-esters series showing an improvement of the antioxidant capacity until an optimum was reached for a particular alkyl chain. Finally, all the esters showed lower antiradical capacities in the homogenous media compared to the corresponding starting phenolic acids.

Les espèces réactives de l’oxygène (EROs) sont essentielles à la survie des cellules car elles interviennent dans divers processus physiologiques comme la défense immunitaire ou encore la régulation de voies de signalisation cellulaires. Cependant, un excès d’EROs peut créer un déséquilibre de la balance EROs/antioxydants appelé « stress oxydant ». Le stress oxydant étant impliqué dans l’étiologie de plus de 200 pathologies, l’action des antioxydants est cruciale pour limiter les effets délétères des EROs. Les antioxydants utilisés par les cellules peuvent être de nature chimique. Parmi ceux-ci, l’α-phenyl-N-tert-butyl nitrone (PBN) est particulièrement efficace en milieu biologique pour piéger les radicaux. Cependant, comme cette molécule présente le désavantage majeur de mal cibler les membranes, des nitrones amphiphiles dérivées de la PBN ont été synthétisées. Le premier chapitre décrit l’étude des interactions de nitrones dérivées du cholestérol avec les lipides membranaires. Ces travaux ont souligné l’influence du groupement polaire sur la nature des interactions avec les lipides membranaires. Aussi, l’étude des propriétés antioxydantes a permis de mettre en évidence l’importance de la localisation membranaire et l’influence de l’orientation du groupement PBN sur l’activité protectrice des dérivés. Le second chapitre décrit les résultats des expériences menées avec une deuxième série de dérivés amphiphiles, présentant la particularité d’avoir une chaîne perfluorée comme groupement hydrophobe. Bien que la localisation membranaire de ces dérivés soit nécessaire pour obtenir un effet protecteur significatif, la nature de l’antioxydant semble être ici le paramètre le plus important. Enfin, la combinaison d’antioxydants de nature différente sur une même molécule semble être une stratégie prometteuse pour améliorer l’efficacité antioxydante et créer un effet de synergie. En outre, pour se défendre, les cellules utilisent aussi des antioxydants issus de l’alimentation, en particulier des fruits et légumes. Parmi ces derniers, les composés phénoliques sont reconnus pour leurs effets bénéfiques sur la santé. Les flavonoïdes, les acides phénoliques, les stilbènes et les lignanes constituent les 4 classes principales de composés phénoliques. Les lignanes sont particulièrement présents dans les graines de lin (Linum usitatissimum). Le lin est la plante qui contient le plus de secoisolaricirésinol diglucoside. Afin de mieux comprendre leur fonctionnement et leurs interactions avec les lipides membranaires, plusieurs molécules appartenant à cette classe de composés ainsi que des acides hydroxycinnamiques ont été purifiées à partir du lin. Le troisième chapitre décrit les résultats des expériences menées avec les composés phénoliques extraits du lin. De manière générale, les composés testés se sont avérés efficaces pour protéger les lipides membranaires de l’oxydation. L’étude de leurs interactions avec les lipides membranaires a permis de montrer que le mode d’action des lignanes, qui pénètrent les membranes, est plus efficace que celui des acides hydroxycinnamiques. / Reactive oxygen species (ROS) are essential in living cells as they intervene in several physiological processes like the immune system and signaling pathways. However, an excess of the production of ROS can alter the equilibrium with antioxidants. This imbalance is called oxidative stress. As oxidative stress has been reported to be implicated in more than 200 diseases, the action of antioxidants to limit the deleterious effects of ROS is crucial. The antioxidants used by the cells can be chemical. Among them, α-phenyl-N-tert-butyl nitrone (PBN) is widely used in biological systems to neutralize ROS. Because this molecule possesses a poor ability to target membranes, our collaborators synthesized amphiphilic nitrones bearing a PBN moiety. The first chapter describes the interactions of cholesterol derived PBN derivatives with the membrane. Results underlined the influence of the polar moiety on the nature of their interactions with membrane lipids. In addition, the evaluation of the antioxidant properties revealed the importance of the membrane localization of the nitrone moiety on the protective activity of the derivatives. The second chapter deals with a second set of amphiphilic nitrones that have the particularity of bearing a perfluorinated chain that constitutes the hydrophobic moiety. We noticed the membrane localization is important for the antioxidant efficiency; however the nature of the antioxidant moiety remains the most important parameter in this case. Finally, the strategy of grafting two different antioxidants on the same carrier seems to be promising to enhance the protective effect and create a synergistic antioxidant effect. However, cells also use natural antioxidants to defend themselves. These antioxidants come from food, especially from vegetables and fruits. Among them, phenolic compounds are known for their beneficial effects on health. Flavonoïds, phenolic acids, stilbenes and lignans constitute the 4 main classes of phenolic compounds. Lignans are particularly present in flaxseed (Linum usitatissimum). Flaxseed is the plant that possesses the highest quantity of secoisolariciresinol diglucoside. In order to understand their mechanisms of action and their interactions with membranes, lignans as well as hydroxycinnamic acids were purified from flaxseed. The third chapter describes the results obtained on model membranes. Generally speaking, both classes of compounds are efficient against lipid oxidation. Studying their interactions with membrane lipids allowed us to show that the mechanism of lignans, that penetrate membranes, is more efficient than the mechanism of hydroxycinnamic acids.