Les buts de notre projet étaient d'étudier les effets de certains polyphenols de plantes sur la croissance, la survie, la formation du biofilm et la transition blastospore-hyphe de C. albicans, une levure responsable des candidoses humaines. Ce projet a permis de démontrer que deux polyphenols naturels de la réglisse, la licochalcone A et la glabridine, ainsi qu'un polyphenol synthétisé en laboratoire, le 4-hydroxycordoin, ont des propriétés intéressantes contre certains facteurs de virulence de C. albicans. La licochalcone A et la glabridine ont montré un effet fongicide et une action synergique avec le nystatin. La licochalcone A et le 4-hydroxycordoin ont démontré une capacité d'inhiber la formation du biofilm, alors que les trois polyphenols ont montré un effet inhibiteur sur la transition blastospore-hyphe de C. albicans. Ces molécules possèdent donc un potentiel pour le traitement ou la prévention d'infections fongiques buccales à C. albicans.

Thèse ou mémoire avec insertion d'articles. / La consommation de (poly)phénols est fréquemment associée à une réduction du risque de développer des maladies chroniques sociétales. Cependant, les variations du microbiote intestinal peuvent affecter les métabolites phénoliques bioactifs produits à partir de ces composés, ce qui impacte leur potentiel bénéfique. À cet égard, les bactéries probiotiques capables de métaboliser les (poly)phénols représentent une stratégie potentielle. C'est le cas de *Lactiplantibacillus plantarum*, une bactérie à potentiel probiotique qui possède un large éventail d'enzymes catalysant les (poly)phénols. Néanmoins, certaines de ces activités enzymatiques sont spécifiques à certaines souches et il existe peu d'information sur celles-ci. Cette thèse vise à identifier les souches de *L. plantarum* capables de métaboliser différents types de (poly)phénols, y compris les gallotanins, ellagitanins et flavan-3-ols, tout en approfondissant notre compréhension de leurs profils métaboliques et génomiques. Dans un premier volet, l'étude s'est focalisée sur le potentiel de *L. plantarum* dans la conversion des gallotanins. Afin de faciliter la détection de souches possédant cette capacité métabolique, nous avons développé une méthode spectrophotométrique pour mesurer la tannase extracellulaire (TanA), l'enzyme responsable de cette biotransformation. Parmi 115 isolats de *L. plantarum* évaluées, six ont montré une production de TanA (TanA+) (PROBI S126, PROBI S204, RKG 1-473, RKG 1-500, RKG 2-219, et RKG 2-690). Lorsque ces souches ont été cultivées avec de l'acide tannique (un gallotanin), elles ont libéré une quantité significativement supérieure d'acide gallique par rapport à une souche de référence qui ne possède pas cette activité (WCFS1). Après le séquençage des souches TanA+ (WGS) et l'analyse de leurs attributs génomiques, il s'est révélé qu'elles présentent une grande similarité entre elles, notamment en ce qui concerne leurs gènes associés à leur biosécurité, ainsi que ceux associés à leur potentiel probiotique et technologique, comme les gènes codant pour les bactériocines. Le deuxième volet a exploré le potentiel métabolique de cette espèce bactérienne face à la grande diversité des ellagitanins présents dans le fruit du camu-camu (*Myrciaria dubia*). En plus des souches *L. plantarum* TanA+, nous avons identifié et séquencé (WGS) des souches produisant l'Est_1092 (Est_1092+), une estérase précédemment associée à l'hydrolyse des tannins. Les analyses de spectrométrie de masse des surnageants obtenus après la fermentation ont révélé que parmi les souches Est_1092+ et TanA+, seule ces dernières étaient capables d'hydrolyser les ellagitanins galloylés présents dans le camu-camu (tri-galloyl-HHDP-glucose et différents isomères de [di]HHDP-galloyl-glucose). En conséquence, les souches TanA+ ont libéré de structures de base des ellagitanins et de l'acide gallique. Toutefois, ni les souches Est_1092+ ni celles TanA+ n'ont modifié les structures de base des ellagitanins ni de structures d'ellagitanins complexes comme la vescalagine ou la castalagine. Le dernier volet a examiné la capacité des différentes souches de *L. plantarum* à métaboliser les flavan-3-ols en diphénylpropan-2-ols. Après le criblage de 47, douze se sont révélées capables d'ouvrir le noyau C d'un flavan-3-ol [(+)-catéchine] en libérant du 3-(3',4'-dihydroxyphényl)-1-(2,4,6-trihydroxyphényl)-propan-2-ol (une forme de diphénylpropan-2-ol) à partir de (+)-catéchine : ATCC 8014, ATCC 14917, PROBI 56-12, PROBI 56-24, PROBI 59-12, PROBI S204, RKG 1-473, RKG 1-500, RKG 1-611, RKG 2-212, RKG 2-219 et RKG 2-690. Ces souches ont ensuite été évaluées par leur capacité à convertir différentes structures de flavan-3-ols. Une analyse hiérarchique en grappes a révélé deux groupes de souches métabolisant les flavan-3-ol : les productrices « élevées » et « faibles » de diphénylpropan-2-ols. De quatre structures simples de flavan-3-ols [(+)-catéchine, (−)-épicatéchine, (−)-épigallocatéchine, (+)-gallocatéchine], l'épicatéchine était la plus métabolisée. Toutes les souches ont hydrolysé le gallate de (−)-épigallocatéchine, mais n'ont pas réussi à métaboliser les procyanidines A2 et B2. En somme, cette thèse met en lumière le rôle de *L. plantarum* dans le métabolisme de divers types de (poly)phénols, notamment les gallotanins, les ellagitanins et les flavan-3-ols. Elle fournit également des informations sur les attributs génomiques des souches capables de réaliser ces conversions métaboliques. Les souches sélectionnées dans cette étude ont le potentiel de libérer de métabolites phénoliques bioactifs, tels que l'acide gallique et les diphénylpropan-2-ols, et pourraient être considérées comme des candidats pour des probiotiques de précision visant à maximiser les bienfaits de ces composés phénoliques. / The consumption of (poly)phenols is frequently associated with a reduced risk of developing non-communicable diseases. However, variations in the intestinal microbiota can affect the bioactive phenolic metabolites produced from these compounds, impacting their potential benefit. In this regard, probiotic bacteria capable of metabolizing (poly)phenols represent a possible strategy. This is the case of *Lactiplantibacillus plantarum*, distinguished by its wide range of enzymes that catalyze (poly)phenols. Nevertheless, some of these enzymatic activities are strain-specific, and little information is available about them. This thesis aims to identify *L. plantarum* strains capable of metabolizing various types of (poly)phenols, including gallotannins, ellagitannins, and flavan-3-ols, while deepening our understanding of their metabolic and genomic profiles. In the first part, the study focused on the potential of *L. plantarum* in converting gallotannins. To facilitate the detection of strains with this metabolic capacity, we developed a spectrophotometric method to measure the extracellular tannase (TanA), the enzyme responsible for this biotransformation. Among 115 *L. plantarum* isolates evaluated, six showed TanA production (TanA+) (PROBI S126, PROBI S204, RKG 1-473, RKG 1-500, RKG 2-219, and RKG 2-690). When these strains were cultured with tannic acid (a gallotannin), they released a significantly higher amount of gallic acid than a reference strain without this activity (WCFS1). After sequencing the TanA+ strains (WGS) and analyzing their genomic attributes, they were found to exhibit great similarity, especially regarding their safety-related genes and those associated with their probiotic and technological potential, such as bacteriocin-encoding genes. The second part of this thesis explored the metabolic potential of this bacterial species towards the great variety of ellagitannins present in camu-camu fruit (*Myrciaria dubia*). In addition to the *L. plantarum* TanA+ strains, we identified and sequenced (WGS) strains producing Est_1092 (Est_1092+), an esterase previously associated with tannin hydrolysis. Mass spectrometry analyses of the supernatants obtained after fermentation revealed that among the Est_1092+ and TanA+ strains, only the latter were able to hydrolyze the galloylated ellagitannins present in camu-camu (tri-galloyl-HHDP-glucose and various [di]HHDP-galloyl-glucose isomers). As a result, TanA+ strains released ellagitannin base structures and gallic acid. However, neither the Est_1092+ nor the TanA+ strains modified the ellagitannin base structures or complex ellagitannin structures such as vescalagin or castalagin. The last part of this work examined the ability of various *L. plantarum* strains to metabolize flavan-3-ols into diphenylpropan-2-ols. After screening 47 isolates, twelve were found capable of opening the C-ring of a flavan-3-ol [(+)-catechin], releasing 3-(3',4'-dihydroxyphenyl)-1-(2,4,6-trihydroxyphenyl)-propan-2-ol (a form of diphenylpropan-2-ol) from (+)-catechin: ATCC 8014, ATCC 14917, PROBI 56 12, PROBI 56 24, PROBI 59 12, PROBI S204, RKG 1 473, RKG 1 500, RKG 1 611, RKG 2 212, RKG 2 219, and RKG 2 690. These strains were then evaluated for their ability to convert different flavan-3-ol structures. A hierarchical cluster analysis revealed two strain groups metabolizing flavan-3-ols: "high" and "low" diphenylpropan-2-ol producers. Of the four simple flavan-3-ol structures [(+)-catechin, (−)-epicatechin, (−)-epigallocatechin, (+)-gallocatechin], epicatechin was the most metabolized. All strains hydrolyzed (−)-epigallocatechin gallate but failed to metabolize procyanidins A2 and B2. In summary, this thesis highlights the role of *L. plantarum* in the metabolism of various types of (poly)phenols, particularly gallotanins, ellagitannins, and flavan-3-ols. It also provides insights into the genomic attributes of the strains capable of performing these metabolic conversions. The strains selected in this study have the potential to release bioactive phenolic metabolites, such as gallic acid and diphenylpropan-2-ols. Such strains emerge as prime candidates for precision probiotics aiming to maximize the health benefits derived from these phenolic compounds.

Les maladies parodontales sont des maladies inflammatoires multifactorielles ayant comme étiologie primaire l’accumulation d’un biofilm bactérien dans le sillon gingival. Elles sont modulées par des facteurs immunologiques de l’hôte qui en déterminent l’évolution et la sévérité et se traduisent cliniquement par une destruction des tissus de soutien de la dent. Les maladies parodontales constituent un réel problème de santé publique en raison de leur forte prévalence et des coûts qui leur sont associés. Le cadre thérapeutique parodontal vise à contrôler l’infection et la réponse immunitaire. L’objectif étant le rétablissement d’une flore microbienne compatible avec le maintien de la santé parodontale. À cet égard, nous proposons comme hypothèse que les polyphénols constituent des molécules bioactives naturelles capables d’agir sur plusieurs cibles thérapeutiques de la maladie parodontale incluant la réponse pro-inflammatoires de l’hôte et les facteurs de virulence des bactéries parodontopathogènes hautement dysbiotiques. En vue de vérifier cette hypothèse, le premier objectif de ce projet doctoral fut d’évaluer la capacité des polyphénols à atténuer les mécanismes de pathogénicité des principales bactéries parodontopathogènes plus spécifiquement Porphyromonas gingivalis, Fusobacterium nucleatum et Aggregatibacter actinomycetemcomitans. Le second objectif portait sur l’évaluation du potentiel anti-inflammatoire et antioxydant des polyphénols, dans le but de réduire la destruction tissulaire induite par la pérennisation de l’inflammation parodontale. Enfin, le troisième objectif a permis d’évaluer la capacité des polyphénols à renforcer l’intégrité de la barrière épithéliale gingivale dans le but de contrecarrer la pathogenèse bactérienne caractérisée par la colonisation, l’invasion et la destruction tissulaire. Les résultats obtenus dans ce projet doctoral ont permis de mettre en évidence des propriétés antibactériennes, anti-adhérentes et anti-inflammatoires de plusieurs classes de polyphénols, en plus de leurs capacités à renforcer l’intégrité de la barrière épithéliale. Ces propriétés font des polyphénols des molécules prometteuses en vue d’une utilisation préventive ou thérapeutique pour le contrôle des maladies parodontales. / Periodontal diseases that cause destruction of the tooth-supporting tissue are multifactorial inflammatory diseases whose primary etiology relates to the accumulation of a Gram negative bacterial biofilm in the gingival sulcus. These infections are modulated by immunological factors of the host that determine the evolution and severity of the disease. Periodontal diseases represent an important public health problem with a high prevalence and high cost of treatment. The periodontal therapeutic framework aims to control both the infection and the immune response with the objective to establish a microflora compatible with the maintenance of periodontal health. In this thesis, we hypothesized that polyphenols, including proanthocyanidins from berry fruits, catechins and theaflavins from tea, as well as resveratrol, can modulate the host response and the virulence factors expressed by periodontopathogens. In order to verify this hypothesis, the first objective of this project was to evaluate the ability of polyphenols to attenuate the growth and pathogenic mechanisms of the major periodontopathogenic bacteria, more specifically Porphyromonas gingivalis, Fusobacterium nucleatumand Aggregatibacter actinomycetemcomitans.The second objective was to investigate the anti-inflammatory potential of polyphenols that may contribute to reduce the tissue destruction induced by the installation of chronic inflammation. Finally, the third objective was to determine the ability of polyphenols to enhance the epithelial barrier integrity with the aim of counteracting bacterial pathogenesis characterized by colonization, invasion and tissue destruction. The results obtained in this doctoral project have highlighted the antibacterial, anti-adhesion and anti-inflammatory properties of several classes of polyphenols, in addition to their ability to enhance the integrity of the epithelial barrier. These properties of polyphenols suggest that they may be promising candidates for novel therapeutic and preventive agents against periodontal diseases.

Titre de l'écran-titre (visionné le 1 novembre 2023) / Longtemps, les effets bénéfiques sur la santé des flavan-3-ols, la classe de (poly)phénols la plus consommée dans la diète occidentale, ont été associés à leur effet antioxydant dans l'organisme. Toutefois, moins de 10% de ces molécules sont absorbées dans l'intestin grêle, ce qui ne permet pas de procurer un effet antioxydant significatif dans l'organisme. Puisque la majorité des flavan-3-ols (> 90%) se rend jusqu'au côlon, l'interaction bidirectionnelle entre les flavan-3-ols et le microbiote intestinal expliquerait plutôt leurs effets sur la santé. D'une part, certaines bactéries du microbiote intestinal sont en mesure de dégrader les flavan-3-ols en métabolites bioactifs et biodisponibles. D'autre part, les flavan-3-ols peuvent moduler la composition du microbiote intestinal en favorisant la croissance des bactéries bénéfiques et en inhibant les bactéries pathogènes. De plus, les résultats des grandes études cliniques visant à démontrer l'effet des flavan-3-ols sur la santé sont souvent très hétérogènes en raison de la grande variabilité inter-individuelle de la capacité du microbiote intestinal à convertir ces molécules en métabolites. Afin de caractériser cette variabilité inter-individuelle, il a été proposé de stratifier la population en phénotypes métaboliques définis par la production de métabolites issus de la dégradation de (poly)phénols spécifiques par le microbiote intestinal, nommés métabotypes, mais aucune définition claire n'a encore été obtenue avec les flavan-3-ols. Le but de cette thèse est de caractériser l'interaction bidirectionnelle entre les flavan-3-ols et le microbiote intestinal, ainsi que la variabilité inter-individuelle qui en découle. Plus spécifiquement, ces travaux visent à améliorer les méthodes d'analyses des métabolites microbiens de flavan-3-ols, à définir les métabotypes associés au métabolisme des flavan-3-ols par le microbiote intestinal et à évaluer la capacité de ces molécules à moduler positivement la composition du microbiote intestinal. Dans un premier temps, une technique d'hydrolyse enzymatique a été mise au point afin de pouvoir quantifier efficacement les métabolites microbiens de flavan-3-ols dans l'urine à l'aide de standards analytiques abordables et disponibles commercialement. De plus, une nouvelle méthode de quantification à haut débit a été développée afin de réduire le temps d'analyse d'environ 15 minutes à seulement quelques secondes. Ensuite, cette approche a été appliquée à une étude clinique où 39 sujets ont consommé un extrait de canneberge riche en flavan-3-ols durant 4 jours. De plus, les échantillons fécaux prélevés avant l'intervention ont permis d'effectuer une cinétique de dégradation in vitro (i) d'épicatéchine, un flavan-3-ol monomérique pur servant de modèle, et des extraits purifiés en flavan-3-ols polymériques (ii) d'aronie et (iii) de canneberge durant 24h. L'étude du métabolisme microbien de l'épicatéchine a mis en évidence que les sujets se regroupaient en métabotypes sur la base de leur vitesse de métabolisation de ce substrat et de leur production de métabolites spécifiques. En effet, des métabolisateurs lents et rapides, ainsi que trois profils métaboliques distincts, associés à des microbiotes intestinaux spécifiques, ont pu être identifiés. Toutefois, il n'a pas été possible de définir des métabotypes associés au métabolisme des flavan-3-ols d'aronie et de canneberge. Ces cinétiques ont plutôt mis en évidence que les flavan-3-ols polymériques d'aronie et de canneberge n'étaient que très peu dégradés (< 1%) par le microbiote intestinal. Ce résultat a également été confirmé par l'analyse de l'excrétion urinaire des métabolites microbiens de flavan-3-ols avant et après la supplémentation avec l'extrait de canneberge. Toutefois, l'étude métataxonomique des échantillons fécaux des 39 sujets suite à la supplémentation en flavan-3-ols de canneberge a permis de démontrer un effet bifidogénique, c'est-à-dire une stimulation de la croissance des espèces bactériennes associées au genre Bifidobacterium. De plus, ces travaux ont permis de démontrer que l'extrait de canneberge modulait différemment le microbiote intestinal des individus, dépendamment de sa composition initiale. En effet, l'extrait de canneberge permettait de favoriser la croissance de Fæcalibacterium chez les sujets ayant Prevotella dans leur microbiote initial. Ces résultats confirment que les flavan-3-ols polymériques sont capables de moduler le microbiote intestinal, et ce malgré leur faible métabolisation. En somme, l'approche multidisciplinaire, allant de la chimie analytique à la microbiologie, utilisée dans le cadre de cette thèse a permis de caractériser l'interaction bidirectionnelle entre les flavan-3-ols et le microbiote intestinal, autant in vitro qu'in vivo, et de mieux comprendre la variabilité inter-individuelle qui y est associée. Ces travaux pavent la voie au développement d'approches de nutrition personnalisée. / Health benefits of flavan-3-ols, the most consumed (poly)phenols class in the Western diet, were previously attributed to their antioxidant activity within the host. However, less than 10% of these molecules are absorbed in the small intestine. Hence, they cannot exert significant antioxidant activity in the host. Since the majority (> 90%) reaches the colon, their bidirectional interaction with the gut microbiota rather explains their positive effects on health. On the one hand, specific gut bacteria can convert flavan-3-ols into bioavailable and potentially bioactive metabolites. On the other hand, flavan-3-ols can positively modulate the composition of the gut microbiota by stimulating the growth of beneficial bacteria and by inhibiting the pathogenic ones. In addition, the results obtained in large clinical trials attempting to demonstrate the effect of flavan-3-ols are heterogeneous due to the high inter-individual variability of the capacity of the gut microbiota to convert these molecules into metabolites. To characterize this inter-individual variability, it has been proposed to stratify the population into metabolic phenotypes defined by the production of metabolites from the metabolism of specific (poly)phenols by the gut microbiota, so called metabotypes, but no clear definition has yet been obtained with flavan-3-ols. This thesis aimed to characterize the bidirectional interaction between flavan-3-ols and gut microbiota, as well as the resulting inter-individual variability. Specifically, the goals were to improve the methods for microbial flavan-3-ols metabolites quantification, to define the metabotypes associated with the metabolism of flavan-3-ols by the gut microbiota and to assess the capacity of these molecules to positively modulate the composition of the gut microbiota. First, a method using enzymatic hydrolysis was developed to accurately quantify microbial flavan-3-ols metabolites in urine with affordable and commercially available analytical standards. In addition, a new high-throughput method was developed to reduce the analysis time from around 15 minutes to just a few seconds. Then, this approach was applied to a clinical study involving 39 subjects who consumed a flavan-3-ols-rich cranberry extract for 4 days. In addition, fecal samples collected before the intervention were used to perform in vitro degradation kinetics of (i) epicatechin, a pure monomeric flavan-3-ol used as a model, and purified polymeric flavan-3-ols from (ii) aronia and (iii) cranberry for 24h. Results obtained from microbial metabolism of epicatechin revealed that subjects clustered into metabotypes based on their conversion rate of epicatechin and on the production of specific metabolites. In fact, slow and fast metabolizers, as well as 3 distinct metabolic profiles, associated with specific gut microbiota, were identified. However, it was not possible to define metabotypes associated with the metabolism of flavan-3-ols from aronia and cranberry. These experiments rather demonstrated that the polymeric flavan-3-ols from aronia and cranberry were only slightly degraded (< 1%) by the intestinal microbiota. This result was also confirmed by the analysis of urinary excretion of microbial flavan-3-ol metabolites before and after supplementation with the cranberry extract. However, metataxonomics analysis of the fecal samples of the 39 subjects following supplementation with cranberry extract demonstrated a bifidogenic effect, i.e. stimulation of the growth of bacterial species associated with the genus Bifidobacterium. In addition, we demonstrated that cranberry extract supplementation differently modulated the gut microbiota of the participants, depending on its initial composition. Indeed, cranberry extract promoted the growth of Fæcalibacterium in subjects with Prevotella in their initial microbiota. These results confirm that polymeric flavan-3-ols can modulate the gut microbiota, despite their low metabolism. In conclusion, the multidisciplinary approach, ranging from analytical chemistry to microbiology, used in this thesis allowed to characterize the bidirectional interaction between flavan-3-ols and the intestinal microbiota, both in vitro and in vivo, and to better understand the inter-individual variability associated with it. This work paves the way for the development of personalized nutrition approaches.

Ce travail s'intéresse aux deux étapes de séchage pouvant être rencontrées dans une filière de production d'extraits solides concentrés en polyphénols à partir de feuilles d'arbres :le séchage des feuilles récoltées, réalisé dans des coopératives paysannes avant le transport des feuilles vers les appareils d'extraction, et la transformation des extraits liquides obtenus en une poudre concentrée en polyphénols. Les polyphénols sont des molécules produites par le métabolisme secondaire des plantes et dont les propriétés thérapeutiques récemment découvertes leur confèrent un grand intérêt dans le domaine de la santé. Ces molécules sont également connues pour être thermosensibles. Les opérations de séchage thermique, impliquant un chauffage du produit à sécher, sont donc des étapes cruciales pour l'obtention de produits de qualité, et donc d'extraits concentrés en polyphénols. A l'échelle de la feuille, le séchage est étudié du point de vue de l'humidité mais aussi de la qualité du produit, c'est-à-dire du contenu en polyphénols des feuilles. Les méthodes d'analyse des polyphénols couramment utilisées étant longues, polluantes et destructives, le développement de nouvelles méthodes d'analyse apparaît comme indispensable pour caractériser le séchage de feuilles. Dans ce contexte, l'originalité de la démarche suivie réside dans la mise au point d'une méthode d'analyse simultanée du contenu en humidité et en polyphénols de feuilles à l'aide de la spectroscopie proche infrarouge, offrant la possibilité de réaliser des analyses rapides, peu polluantes et non destructives. Deux équations de calibration, permettant de relier le spectre infrarouge d'une feuille à son contenu en eau et à son contenu en polyphénols sont construites.A l'échelle du dispositif de séchage, une contribution technologique est apportée via le développement d'une méthode de dimensionnement de séchoirs solaires tunnels ventilés adaptés à des coopératives paysannes. Basée sur des équations de bilan d'énergie et de masse, cette méthode permet d'évaluer les spécificités d'un séchoir solaire permettant de remplir un cahier des charges précisant le produit à sécher, le lieu et la période de l'année du séchage, ainsi que la géométrie de la coupe transversale du séchoir. La méthode de dimensionnement développée a pu être utilisée pour la construction de deux séchoirs solaires de terrain :un séchoir capable de sécher 10 kg de mangues au Cambodge par jour et un séchoir capable de sécher 25 kg d'ananas par jour en Ouganda. Les équations à la base de la méthode de dimensionnement ont pu être validées par les résultats d'expériences réalisées avec ces séchoirs de terrain. Les aspects pratiques essentiels à la mise en place et au bon fonctionnement de séchoirs solaires de terrain sont également discutés.Finalement, l'étape de transformation des extraits liquides en une poudre concentrée en polyphénols est abordée par l'étude de la microencapsulation, alternative économiquement intéressante par rapport à la lyophilisation souvent opérée actuellement. Au vu de la divergence des résultats expérimentaux relatifs à la stabilité des polyphénols lors d'un procédé de microencapsulation (obtenus par différents auteurs ainsi que lors d'expériences de laboratoire) et de la complexité des phénomènes prenant place lors d'un tel procédé, le séchage par microencapsulation a été abordé via une approche fondamentale. De nombreuses questions relatives à la modélisation mathématique de ce phénomène et à l'importance des mécanismes prenant part à l'évaporation sont encore en suspens dans la littérature, même pour des systèmes simples d'évaporation d'une goutte sphérique de liquide pur suspendue dans un milieu gazeux infini. Une modélisation rigoureuse de ce système, d'apparence simple, apparaît cependant comme essentielle pour une meilleure compréhension et description de l'évaporation de gouttes lors de la microencapsulation. Plusieurs modèles décrivant l'évaporation d'une goutte sphérique de liquide pur suspendue dans un milieu gazeux infini, de complexités différentes selon les hypothèses considérées, ont donc été développés sur base des équations de conservation de la masse et de l'énergie, et en incluant la prise en compte d'un changement de phase à l'interface. L'utilisation de ces modèles permet d'étudier les domaines de validité des hypothèses, notamment d'isothermie de la phase gazeuse et de la phase liquide, de non prise en compte de l’influence de l’hétérogénéité de la température du gaz sur les propriétés physico-chimiques du gaz ou d'évaporation purement diffusive. Le problème traité est considéré sous un angle nouveau, dans l'idée générale d'étudier une large gamme de conditions d'évaporation et de définir des critères permettant d'évaluer simplement la validité des hypothèses considérées. Une analyse des mécanismes physiques de l'évaporation est également proposée à partir des résultats obtenus avec les différents modèles développés. / Doctorat en Sciences de l'ingénieur et technologie / info:eu-repo/semantics/nonPublished

L’endothélium joue un rôle primordial dans la régulation de l’homéostasie vasculaire, en partie, par la libération de facteurs relaxants [le monoxyde d’azote (NO), le facteur hyperpolarisant dérivé de l’endothélium (EDHF) et la prostacycline (PGI2)] et contracturants (les prostanoïdes). Le vieillissement vasculaire est associé à une dysfonction endothéliale caractérisée par une diminution des composantes relaxantes mais également par une augmentation des réponses contractiles dépendantes de l’endothélium. Le but de ce travail était d’évaluer les effets préventifs et curatifs de produits naturels riches en polyphénols (extraits du vin rouge et d’aubépine) contre la dysfonction endothéliale liée au vieillissement chez le rat et l’induction d’une sénescence réplicative dans des cellules endothéliales en culture. Ces produits naturels ont des propriétés préventives et curatives vis-à-vis de la dysfonction endothéliale liée au vieillissement qui se manifestent par une amélioration des composantes NO et EDHF de relaxation et par une diminution des réponses contractiles dépendantes de l’endothélium. Ces effets protecteurs sont vraisemblablement dus à une diminution du stress oxydant et une normalisation du système angiotensine dans la paroi artérielle. Les polyphénols retardent la sénescence réplicative des cellules endothéliales probablement par augmentation de l’expression de la eNOS, de la formation de NO et la diminution de l’expression et de l’activité de p21. Les résultats de ce travail de recherche confirment les données cliniques indiquant que la consommation régulière d’aliments riches en polyphénols diminue le risque cardiovasculaire et augmente l’espérance de vie. / The endothelium plays a crucial role in the regulation of vascular homeostasis, in part, by the release of relaxing factors [nitric oxide (NO), endothelium-derived hyperpolarizing factor (EDHF) and prostacyclin (PGI2)] and contracting factors (prostanoids). Vascular aging is associated with an endothelial dysfunction characterized by decreased endothelium-dependent relaxation, but also by increased endothelium-dependent contractile responses. The purpose of this research was to evaluate the preventive and curative effects of polyphenols-rich natural products (red wine and Crataegus extracts) against both aging-related endothelial dysfunction in rat mesenteric artery and replicative senescence in porcine coronary artery endothelial cells. Polyphenols have preventive and curative properties against the aging-related endothelial dysfunction. They improved NO- and EDHF-mediated relaxations and decreased endothelium-dependent contractile responses. These protective effects are associated to a decrease in oxidative stress and normalization of angiotensin system in the arterial wall. Polyphenols delay replicative senescence in endothelial cell most likely by preventing the downregulation of eNOS expression and activity, and the upregulation of p53/p21 pathway. The results of this research confirm the clinical data indicating that regular consumption of foods rich in polyphenols reduces cardiovascular risk and increased life expectancy.

Thèse ou mémoire avec insertion d'articles. / La prévalence de l'obésité a atteint des proportions pandémiques et représente un facteur de risque majeur pour une variété de désordres métaboliques, dont la résistance à l'insuline et la dyslipidémie, ce qui contribue l'apparition de troubles cardiométaboliques comme le diabète de type 2 et la stéatose hépatique non-alcoolique. Pour tenter de freiner la prévalence de l'obésité et les comorbidités qui y sont associées, plusieurs stratégies nutritionnelles ont été élaborées. Pourtant, l'efficacité de ces approches est encore limitée, ce qui renforce l'urgence d'identifier de nouvelles cibles thérapeutiques. Une abondante littérature scientifique a établi une relation entre le microbiote intestinal et les maladies cardiométaboliques. Ainsi, les travaux de cette thèse regroupent plusieurs interventions nutritionnelles visant à étudier la relation entre le microbiote intestinal et la progression de ces désordres métaboliques chez la souris et l'humain. D'une part, les polyphénols suscitent un important intérêt dans le contexte de l'amélioration du profil métabolique et du microbiote intestinal. L'impact des anthocyanines et des proanthocyanidines isolés de bleuets en corymbe (*highbush*) sur la santé métabolique et le microbiote intestinal a été évalué chez la souris dans le premier chapitre de cette thèse. Ces travaux ont montré que les polyphénols prévenaient la détérioration du profile métabolique, et que certains paramètres étaient transmissibles par transplantation fécale. Des études animales antérieures ont aussi montré qu'un extrait de camu-camu riche en polyphénols prévenait le gain de poids, protégeait contre la stéatose hépatique en modifiait la composition du microbiote intestinal dans un modèle de souris obèse, mais aucun essai clinique n'avait encore étudié l'impact du camu-camu sur ces paramètres. Chez des sujets présentant une détérioration métabolique, la supplémentation en camu-camu s'est traduite par une diminution de la graisse hépatique et des niveaux circulants de marqueurs de lésions hépatiques. Ces changements étaient également associés à une modification dans la composition du microbiote intestinal. D'autre part, la consommation excessive de sucres ajoutés est reconnue comme étant néfaste pour la santé cardiométabolique. Pourtant, les méta-analyses indiquent que leur remplacement par des édulcorants artificiels non-caloriques ne se traduit pas systématiquement par une diminution de la prévalence des désordres métaboliques. Le stévia est un édulcorant naturel associé à des effets neutres ou bénéfiques sur la santé métabolique, mais son arrière-goût décourage plusieurs consommateurs. L'isolation des composantes sucrées du stévia au profil gustatif amélioré, dont les rebaudiosides A (RebA) et D (RebD), représente une alternative, mais leur impact sur la santé reste peu étudié à ce jour. L'objectif du chapitre trois était d'étudier l'impact du RebA et du RebD sur la santé métabolique et le microbiote intestinal chez la souris. Le RebD a diminué le gain de poids, la stéatose hépatique et un marqueur d'endotoxémie métabolique en plus de modifier le métabolisme des acides biliaires et la composition du microbiote intestinal. Le RebA a eu un effet neutre sur ces paramètres. Une autre stratégie nutritionnelle identifiée pour se prémunir des effets néfastes associés à la surconsommation de sucres ajoutés est de remplacer les sucres raffinés par des sucres moindrement transformés et riches en composés phytochimiques, comme le sirop d'érable. Dans le quatrième chapitre de cette thèse, la substitution de sucres raffinés par une dose équivalente de sirop d'érable représentant 10% de l'apport calorique total chez la souris s'est traduite par une moins grande détérioration de la résistance à l'insuline, une diminution de la stéatose hépatique et par des changements dans la composition et les fonctions du microbiote intestinal. Enfin, le cinquième chapitre de cette thèse visait à étudier l'impact d'une substitution de sucres raffinés par une dose équivalente de sirop d'érable correspondant à 5% de l'apport calorique total sur les paramètres cardiométaboliques et le microbiote intestinal fécal de sujets présentant une détérioration métabolique. Cette étude a montré que le sirop d'érable réduisait plusieurs facteurs de risque cardiométabolique, dont la tension artérielle systolique, l'aire sous la courbe de la glycémie lors du test de tolérance au glucose et la graisse abdominale androïde, en plus de tendre à réduire la pression artérielle diastolique par rapport au placébo. Les travaux de cette thèse montrent qu'il existe une relation étroite entre l'alimentation, le microbiote intestinal et la santé métabolique. Ce manuscrit propose des pistes d'interventions nutritionnelles susceptibles d'enjoindre la population à effectuer de meilleurs choix alimentaires pour prévenir les désordres métaboliques. / The prevalence of obesity has reached pandemic proportions and represents a major risk factor for a variety of metabolic disorders, such as insulin resistance and dyslipidemia, which contribute to the development of cardiometabolic disorders such as type 2 diabetes (T2D) and non-alcoholic fatty liver disease (NAFLD). To decrease the prevalence of obesity and its associated comorbidities, several nutritional strategies have been developed. However, the effectiveness of these approaches is still limited, which reinforces the urgency of identifying new therapeutic targets. An abundant scientific literature has established a relationship between the gut microbiota and cardiometabolic diseases. This thesis gathers several nutritional interventions aimed at studying the relationship between the gut microbiota and the progression of these metabolic disorders in both mice and humans. Polyphenols are attracting significant interest in the context of improving metabolic health and modifying the gut microbiota composition. The impact of anthocyanins and proanthocyanidins isolated from highbush blueberry on metabolic health and gut microbiota was assessed in mice in the first chapter of this thesis. This work showed that polyphenols prevented the deterioration of the metabolic profile, and that certain parameters were transmissible by fecal transplantation. Previous animal studies have also shown that a polyphenol-rich camu-camu extract prevented weight gain, protected against fatty liver disease, and altered the composition of the gut microbiota in an obese mouse model, but no clinical trial had further studied the impact of camu-camu on these parameters. In subjects presenting mild metabolic deterioration, camu-camu supplementation resulted in decreased liver fat and lower circulating markers of liver injury. These changes were also associated with changes in the gut microbiota composition. Excessive consumption of added sugars is known to be detrimental to cardiometabolic health. However, meta-analyses indicate that their replacement by non-caloric artificial sweeteners does not systematically result in a decrease in the prevalence of metabolic disorders. Stevia is a natural sweetener associated with neutral or beneficial effects on metabolic health, but its bitter aftertaste discourages many consumers. The isolation of the sweet components of stevia with an improved taste profile, including rebaudiosides A (RebA) and D (RebD), represents an interesting alternative, but their impact on health remains poorly studied to date. The objective of chapter three was to investigate the impact of RebA and RebD on metabolic health and gut microbiota in mice. RebD decreased weight gain, hepatic steatosis, and a marker of metabolic endotoxemia in addition to altering bile acid metabolism and gut microbiota composition. RebA had a neutral effect on these parameters. Another nutritional strategy identified to prevent the harmful effects associated with the overconsumption of added sugars is to replace refined sugars with sugars that are less processed and rich in phytochemicals, such as maple syrup. In the fourth chapter of this thesis, the substitution of refined sugars by an equivalent dose of maple syrup representing 10% of the total caloric intake in mice was less deleterious on insulin resistance and hepatic steatosis and was associated with changes in the composition and functions of the gut microbiota. Finally, the fifth chapter of this thesis aimed to study the impact of substituting refined sugars by an equivalent dose of maple syrup corresponding to 5% of the total caloric intake on cardiometabolic parameters and the gutmicrobiota composition of subjects with mild metabolic deterioration. This study showed that maple syrup reduced several cardiometabolic risk factors, including systolic blood pressure, area under the glucose tolerance test, and android abdominal fat, and tended to decrease diastolic blood pressure compared to placebo. The work of this thesis shows that there is a close relationship between the diet, the gut microbiota and metabolic health. This manuscript proposes avenues for nutritional intervention likely to enjoin the population to make better food choices to prevent metabolic disorders.

À ce jour, aucun produit de désinfection endodontique possédant toutes les caractéristiques idéales n’a été développé. Ainsi, malgré les différentes stratégies de décontamination utilisées en clinique, certaines bactéries organisées sous forme de biofilm peuvent survivre et contribuer à la persistance de l'infection. De plus, certaines solutions actuellement disponibles démontrent un potentiel cytotoxique considérable si elles entrent en contact avec les tissus périapicaux. Le but de ce projet était d'étudier de nouvelles substances, dont la nisine, l'huile essentielle de cannelle et trois polyphénols dérivés de la réglisse (licochalcone A, licoricidine etglabridine) pour leurs propriétés antimicrobiennes envers Enterococcus faecalis ainsi que leur biocompatibilité avec les cellules humaines. Des essaisde dilutions en microplaque ont été réalisés pour déterminer les propriétés antibactériennes des composés et leurs effets sur la formation de biofilm. L'interaction synergique entre les composés a été évaluée en utilisant la technique en damier. La viabilité du biofilm a été mesurée par un test de bioluminescence alors que la biocompatibilité et la prolifération cellulaire ont été déterminées avec un test colorimétrique mesurant la respiration cellulaire. L'huile de cannelle s'est avérée être la substance démontrant les meilleures propriétés antibactériennes envers E. faecalis. Tous les composés à l’étude ont entraîné une diminution de la formation de biofilm proportionnellement à la réduction de la croissance bactérienne. Des effets antibactériens synergiques entre la nisine et les autres produits ont également été observés contre E. faecalis. Enfin, aux concentrations efficaces contre E. faecalis, lesproduits ont démontré peu ou pasde cytotoxicité vis-à-vis trois lignées cellulaires d’origine buccale, à l’exception de l’huile essentielle de cannelle. Cette étude a permis d’apporter des évidences que la nisine, l'huile de cannelle et certains polyphénols dérivés de la réglisse, plus spécifiquement lorsqu'ils sont utilisés en association, peuvent représenter des molécules prometteuses pour la désinfection des canaux radiculaires. / To date, no endodontic irrigating solution possessing all ideal characteristics has been developed. Thus, despite different existing decontamination strategies, some bacterial cells organized as biofilm can survive and contribute to the persistence of the infection. In addition, some currently available solutions demonstrate a considerable cytotoxic potential if forced into periapical tissues. The purpose of this study was to investigate new molecules, including nisin, cinnamon oil and polyphenols derived from licorice (licochalcone A, licoricidin and glabridin) for their antimicrobial properties against Enterococcus faecalis and their biocompatibility with human cells. Microplate dilution assays were performed to determine the antibacterial properties of the compounds and their effects on biofilm formation. The synergistic interaction between the compounds was evaluated using the checkerboard technique. The biofilm viabilitywas measured by a bioluminescence assay while biocompatibility and cell proliferation were determined with a colorimetric test measuring cellular respiration. Cinnamon oil has been shown to be the most effective antimicrobial agent against E.faecalis. All compounds tested in the study caused a decrease of biofilm formation proportionalto the reduction in bacterial growth. Synergistic antibacterial effects between nisin and other products have also been observed against E. faecalis. Tested products demonstrated weak or no cytotoxicity towards three oral cell lines. This study provides evidence that nisin, cinnamon oil and licorice-derived polyphenols, more specifically when used in association, may represent promising molecules for root canal disinfection.

Les polyphénols contenus dans les petits fruits ont été confirmés par des recherches antérieures pour avoir des effets bénéfiques sur la santé humaine. On pense en particulier aux effets des proanthocyanidines (PACs) qui permettent d'améliorer les paramètres cardiométaboliques, ainsi qu'aux ellagitanins, qui eux-mêmes après une intense dégradation microbienne, libéreront des urolithines qui sont responsables des effets bénéfiques contre les maladies tels que le cancer, le diabète. Ce mémoire de maîtrise focalise donc principalement sur ces tanins, que contiennent la viorne trilobée et les akènes de fraises. Les objectifs sont d'optimiser les paramètres d'extraction des PACs et des ellagitanins de la viorne trilobée et d'akènes de fraise respectivement, et de caractériser ces composés phénoliques. Dans cette étude, le solvant utilisé est l'éthanol, car il est caractérisé GRAS (Generally Recognized as Safe), et peut donc être utilisé dans les produits alimentaires. La méthode de surface de réponse de Box Behnken a été utilisée pour déterminer les effets des autres paramètres d'extraction, à savoir la température, la concentration d'éthanol et l'acidification du milieu extractif. Les plages suivantes ont été testées : température entre 20 et 60°C, concentration en éthanol de 40 à 80 % et acidité du milieu extractif de 0 à 1 %. Les résultats obtenus ont montré que le meilleur paramètre d'extraction des PACs était une concentration de 80% d'éthanol, les autres paramètres ont eu peu d'effets. Lors de l'analyse par la méthode de chromatographie liquide à haute performance, des monomères, des dimères, un certain nombre d'oligomères, entre DP3- DP10, ainsi que des polymères de PACs de DP>10 ont été identifiés dans les extraits de la viorne trilobée. Rappelons que le DP ou le degré de polymérisation est le nombre d'unités de monomères contenu dans un polymère. En comparaison avec la canneberge, qui est un fruit riche en PACs, la viorne trilobée s'est avérée être plus riche en PACs, les teneurs en PACs totaux étaient respectivement de 7346 mg éq épicatéchine/100g MS et de 4478mg éq épicatéchine/100g MS pour la viorne et la canneberge, respectivement. Quant aux akènes de fraises, les conditions optimales d'extraction des composés phénoliques étaient une température de 60°C, une concentration en éthanol de 68%, l'acidification du milieu extractif a eu peu d'effet. Lors de la quantification des ellagitanins des akènes de fraise par la méthode de chromatographie liquide ultra haute performance couplée à la spectrométrie de masse à temps de vol (UPLC-QToF-MS), nous avons trouvé qu'ils contenaient des ellagitanins dont la teneur était de 799 mg/100g MS. Les ellagitanins étaient la catégorie de composés phénoliques majoritaires dans les akènes de fraises, car ils représentaient 82% des polyphénols totaux, qui étaient de 977 mg/100g de matière sèche. Lorsque nous avons identifié ces ellagitanins à l'aide de la méthode de chromatographie liquide à ultra haute performance couplée à la spectrométrie de masse à trappe orbitale. Cette méthode nous a permis d'identifier les ellagitanins à un niveau d'identification 3, selon la classification de (Sumner et al., 2007). Les ellagitanins suivants ont été potentiellement retrouvés: la sanguiine H6, l'agrimoniine, la fragariine A, la sanguiine H2, la casuarictine, des isomères de la pédunculagine, la tellimagrandine I et des isomères d'isostricitine, dont la présence avait déjà été rapportée dans les akènes et les fruits de fraises, et l'acide chébulagique et la géraniine dont la présence potentielle a été rapportée pour la première fois dans la fraise. Cette étude a permis de comprendre que les akènes de fraises peuvent être valorisés en extraits d'ellagitanins. Aussi, d'avoir un aperçu que les composés présents dans les akènes de fraises sont probablement plus diversifiés que les composés présents dans le réceptacle. Ces composés spécifiques aux akènes suscitent alors de nouvelles études sur la caractérisation des métabolites des akènes de fraises, ainsi que leurs effets sur le microbiote intestinal.

Il est connu qu’une consommation modérée de vin rouge protégerait contre de nombreuses pathologies, du fait notamment de ses polyphénols. Nous avons étudié en particulier l’effet de ces polyphénols sur le cancer colorectal, l’un des cancers les plus fréquents dans les pays industrialisés. Certains polyphénols purifiés de vin rouge, comme le resvératrol et la quercétine, montrent des effets antiprolifératifs contre les cellules de cancer colorectal.Notre première approche a consisté à utiliser des extraits polyphénoliques de vins rouges de Bourgogne. Nous avons alors étudié d’une part, leurs effets in vitro sur la prolifération cellulaire de lignées tumorales colorectales humaines SW480 et les interactions entre ces polyphénols et le transport et le métabolisme du resvératrol ; et d’autre part, les effets in vivo chez la souris CF-1 d’une consommation régulière de ces polyphénols dans l’alimentation sur la survenue de lésions pré-néoplasiques chimio-induites par l’azoxyméthane au niveau du colon.Notre deuxième approche s’est orientée vers les modifications de la structure chimique du resvératrol. Par l’ajout de groupements méthoxyles et hydroxyles, et par l’isomérisation de sa structure (cis ou trans), nous avons cherché à dégager des relations structures-fonctions du resvératrol et à créer des dérivés plus bioactifs.Nous montrons que les polyphénols du vin rouge inhibent la prolifération de cellules cancéreuses coliques, en bloquant le cycle cellulaire. Certains polyphénols du vin tel que la quercétine sont capables d’augmenter la capacité des cellules SW480 à accumuler le resvératrol. [Nous montrons que] chez les souris, la prise régulière de polyphénols de vin rouge dans l’alimentation diminue le nombre global de lésions pré-néoplasiques, et surtout les lésions de grande taille dont dérivent les polypes intestinaux. Les modifications chimiques de la structure du resvératrol montrent que les analogues méthoxylés du cis-resvératrol sont de puissants antiprolifératifs par blocage de la mitose, alors que le mécanisme d’action des dérivés du trans-resvératrol bloque le cycle cellulaire au niveau de la phase S.Ce travail supporte l’idée que le recours aux polyphénols du vin dans la prévention des adénocarcinomes coliques est possible et que ce champs de recherche est une voie prometteuse. Concernant des visées thérapeutiques, la recherche d’analogues du resvératrol présentant une biodisponibilité accrue est une piste à poursuivre / It is known that moderate consumption of red wine may protect against many diseases, in particular because of its polyphenols. We studied in particular the effect of these polyphenols on colorectal cancer, one of the most common cancers in industrialized countries. Some purified polyphenols from red wine, like resveratrol and quercetin, showed antiproliferative effects against colorectal cancer cells.Our first approach was to use polyphenolic extracts from Burgundy red wine. We then studied their in vitro effects on human colorectal tumor cell lines SW480’s proliferation and the interactions between the polyphenols and the transport and metabolism of resveratrol; and secondly, the effects on CF-1 mice of regular consumption of these polyphenols in the diet on the occurrence of chemically induced pre-neoplastic lesions by azoxymethane in the colon.Our second approach was directed towards changes in the chemical structure of resveratrol. By the addition of hydroxyl and methoxyl groups, and the isomerization of its structure (cis or trans), we wanted to identify structure-function relationships of resveratrol and create more bioactive derivatives.We show that the red wine polyphenols inhibit proliferation of colon cancer cells by blocking the cell cycle. Some wine polyphenols such as quercetin are able to increase the ability of SW480 cells to accumulate resveratrol. [We show that] in mice, the regular intake of red wine polyphenols in the diet reduces the overall number of pre-neoplastic lesions, especially large lesions which may become intestinal polyps. The chemical changes in the structure of resveratrol show that the methoxylated analogues of cis-resveratrol are potent antiproliferatives by blocking mitosis, while the mechanism of action of derivatives of trans-resveratrol blocks the cell cycle at the S phase.This work supports the idea that the use of wine polyphenols in the prevention of colon adenocarcinomas is possible and that this field of research is a promising way. Concerning therapeutic purposes, the search for analogues of resveratrol with improved bioavailability is a way to pursue