Au Québec, on retrouve près de 9000 ha de sols organiques cultivés dans la région de la Montérégie. Ces sols très fertiles produisent près de 50% des légumes de champs de la province. Toutefois, leur durée de vie est menacée par des processus de décomposition, de compaction et d'érosion causant des pertes de sol de l'ordre de 0,3 à 4,3 cm an$^\textup{-1}$. L'objectif de cette thèse était de développer et d'optimiser des stratégies de conservation des sols organiques cultivés basées sur des amendements en pailles, en copeaux de bois, en cuivre et en lignosulfonate dans le but de compenser et de réduire les pertes de sol causées par la décomposition. Afin de répondre à cet objectif, trois volets d'étude ont été développés : (1) fertilité chimique, (2) efficacité à compenser ou à ralentir la décomposition, et (3) fertilité chimique et efficacité en contexte de culture. Au volet 1, l'apport de cuivre a montré peu d'effet sur les paramètres liés à la décomposition. Les réductions les plus marquées mesurées au cours d'une incubation en pot et d'une expérience en colonnes ont été, respectivement, de 11% pour la teneur en carbone organique dissous et de 16% pour la teneur en azote organique soluble, alors que la recommandation en cuivre s'appuie sur une réduction de 70% de la décomposition. L'application de pailles et de copeaux de bois a un taux représentatif d'un apport de 9 t ha$^\textup{-1}$ incorporé sur 20 cm a réduit de 57% la teneur en azote minéral et de 8% la teneur en phosphore au cours d'une incubation en pots de 56 jours. Au cours d'une expérience en colonnes, l'application d'une dose de 30 t ha$^\textup{-1}$ incorporée sur 40 cm a réduit la teneur en azote minéral de 50% et la teneur en phosphore Mehlich-3 de 16% après 166 jours d'incubation. Au volet 2, une incubation en conditions contrôlées d'un sol humique et d'un sol mésique, tous deux représentatifs des deux extrémités du spectre de dégradation des sols organiques de la Montérégie, a permis d'estimer une fourchette d'émission potentielle de 0,7 à 7,3 t C-CO₂ ha$^\textup{-1}$ an$^\textup{-1}$ pour ces sols. Les applications de cuivre et de lignosulfonate n'ont pas réduit les émissions de CO₂ du sol humique, mais ont réduit celle du sol mésique de 37% et de 61%, respectivement. L'effet régulateur du cuivre et du lignosulfonate sur les émissions de CO₂ du sol mésique a toutefois été temporaire. L'application de pailles et de copeaux de bois sur ces sols a aussi permis d'estimer que de 52% à 81% du carbone appliqué avec les biomasses pourrait être conservé dans les sols après un an. Ces valeurs ont, à leurs tours, permis d'estimer une fourchette de besoin en biomasse de 2 à 32 t ha$^\textup{-1}$ an$^\textup{-1}$ pour maintenir la quantité de sol intact Au volet 3, une expérience en colonne a montré une absence d'effet à long terme du lignosulfonate sur le taux d'augmentation en azote minéral et sur l'activité microbienne totale, suggérant que ce produit n'a pas ralenti la vitesse de décomposition des sols testés. Le lignosulfonate a aussi eu des effets négatifs et positifs sur les rendements, mais ces effets n'ont pas pu être reliés à des variations marquées de disponibilité en azote et en phosphore, suggérant une action de ce traitement sur d'autres paramètres du sol. L'application de miscanthus et de pin pressé à un taux de 15 t ha$^\textup{-1}$ incorporé sur 20 cm sans fertilisation additionnelle à la fertilisation de base a réduit la disponibilité en azote et les rendements d'épinard et de roquette de 4% à 46%. L'application de biomasse a aussi augmenté la teneur en matière organique des sols, bien que son effet sur le stock de carbone n'ait pas pu être quantifié. Ces résultats amènent à conclure que l'application systématique de cuivre n'est pas une approche efficace de conservation des sols organiques cultivés. Bien que l'application de lignosulfonate ait montré un potentiel à ralentir la décomposition, son effet régulateur ne semble pas pouvoir être généralisé à l'ensemble des sols organiques. En revanche, l'apport de pailles et de copeaux de bois s'est révélé prometteur pour compenser les pertes de sol causées par la décomposition. Un ajustement de la régie de l'azote devra toutefois être envisagé lors de l'implémentation de cette méthode afin de prévenir les carences et les chutes de rendement. / In the province of Quebec, nearly 9000 hectares of organic soils in the Montérégie region are dedicated to horticultural activities. These exceptionally fertile soils contribute to the production of approximately 50% of the province's field vegetables. However, their lifespan is under threat due to three degradation processes: decomposition, compaction, and erosion. These processes leading to annual soil losses ranging from 0.3 to 4.3 cm. The primary objective of this thesis was to develop and optimize strategies for conserving cultivated organic soils based on amendments with straw, wood chips, copper, and lignosulfonate in order to compensate for and reduce soil losses resulting from decomposition. This study was divided into three parts to address this objective: (1) chemical fertility, (2) efficiency, and (3) chemical fertility and efficiency in the context of cultivation. In the first part, the addition of copper showed little effect on decomposition-related parameters. The most pronounced reductions measured during jar incubation and column experiments were 11% for dissolved organic carbon content and 16% for soluble organic nitrogen content, while copper recommendations are based on a 70% reduction in decomposition. The application of straw and wood chips, at a rate representing 9 t ha$^\textup{-1}$ of biomass incorporated over 20 cm, reduced mineral nitrogen content by 57% and phosphorus content by 8% during a 56-day jar incubation. In a column experiment, the application of 30 t ha$^\textup{-1}$ incorporated over 40 cm reduced mineral nitrogen content by 57% and Mehlich-3 extracted phosphorus content by 8% after 166 days of incubation. In the second part, incubation under controlled conditions of a humic soil and a mesic soil, representative of the two ends of the degradation spectrum of organic soils in Montérégie, enable us to estimate a potential range of emissions of 0.7 to 7.3 t C-CO₂ ha$^\textup{-1}$ yr$^\textup{-1}$ for these soils. Copper and lignosulfonate applications did not reduce CO₂ emissions from the humic soil but reduced emissions from the mesic soil by 37% and 61%, respectively. However, the regulatory effect of copper and lignosulfonate on CO₂ emissions from the mesic soil was temporary. Moreover, the application of straw and wood chips to these soils allowed us to estimate that between 52% and 81% of the carbon applied with the biomass could be retained in the soil over the course of a year. These findings led to biomass requirements estimation ranging from 2 to 32 t ha$^\textup{-1}$ yr$^\textup{-1}$. In the third part, a column experiment demonstrated the absence of a long-term effect of lignosulfonate on the rate of increase in mineral nitrogen and total microbial activity, suggesting that this product did not slow down the decomposition rate of the tested soils. Lignosulfonate also had both negative and positive effects on yields, but these effects could not be explained by the observed variations in nitrogen and phosphorus availability, suggesting an action of this treatment on other soil parameters. Furthermore, the application of miscanthus and pressed pine at a rate of 15 t ha$^\textup{-1}$ incorporated over 20 cm without additional fertilization beyond the standard resulted in reduced nitrogen availability and decreased yields of spinach and arugula by 4% to 46%. Biomass application also increased soil organic matter content, although its effect on soil carbon stock could not be quantified. These findings lead to the conclusion that the systematic application of copper is not an effective approach for conserving cultivated organic soils. While the application of lignosulfonate has shown potential in slowing decomposition, its regulatory effect does not appear universally applicable to all organic soils. Conversely, the repeated application of straw and wood chips has demonstrated promising for compensating soil losses caused by decomposition. However, modification in nitrogen management should be consider when implementing this method to prevent deficiencies and crop yield decrease.

La Maladie d’Alzheimer est caractérisée par la formation de dégénérescences neurofibrillaires, constituées de protéine Tau anormalement hyperphosphorylée et agrégée. De nombreuses études traitent de possibles stratégies thérapeutiques basées sur l’inhibition de cette polymérisation, et présentent les effets bénéfiques de certaines molécules dont les polyphénols, mais les résultats obtenus jusque là, manquent de données au niveau moléculaire. Ainsi, après avoir synthétisé, une banque de polyphénols de structures différentes, et 3 peptides représentatifs de la région P de phosphorylation de Tau, c’est en suivant une stratégie combinant la RMN et la modélisation moléculaire, que nous avons évalué les paramètres dynamiques du complexe formé. Ce projet nous a apporté des informations en termes d’affinité, et de relations structure/activité et ainsi, de mieux appréhender les mécanismes d’interactions intervenant dans l’agrégation de Tau par les polyphénols. / Alzheimer's disease is characterized by the formation of neurofibrillary tangles constituted by abnormally hyperphosphorylated and aggregated Tau protein. Many studies deal with potential therapeutic strategies based on the inhibition of this polymerization, and show the beneficial effects of some molecules like polyphenols, but the obtained so far results show a lack of data at the molecular level. Thus, after the synthesis of, a library of polyphenols with different structures, and 3 representative peptides of the P2 phosphorylation Tau region, by following a strategy combining NMR and molecular modeling, we have evaluated dynamic parameters of the formed complex. This project has provided us informations in terms of affinity, and structure / activity relationships, and leading us to a better understanding of the mechanisms led to better understand the mechanisms involved in the aggregation Tau inhibition phenomena by polyphenols.

L'artichaut et le cardon, appartenant à la famille des Asteraceae (Compositae), sont des plantes pérennes herbacées natives du bassin méditerranéen, et qui sont traditionnellement cultivées comme plantes maraîchères, respectivement pour leurs têtes et leurs cardes. L'Italie est le pays possédant la plus importante collection de germoplasmes autochtones d'artichaut. Dans le centre de l'Italie, le type Romanesco est étendu. Ces dernières années, le développement des techniques in vitro a permis la multiplication de l'artichaut Romanesco et sa rapide expansion. Le clone Romanesco C3 a ainsi remplacé de nombreuses races locales de Romanesco, contribuant de la sorte à une érosion significative des ressources génétiques locales. Concernant le germoplasme de cardon cultivé, seules quelques études sont disponibles sur son identification et sa caractérisation génétique. Le cardon sauvage, n'est pas du tout cultivé; il est davantage considéré comme une adventice dans le paysage italien. La grande variabilité existant entre les espèces de Cynara n'est pas correctement décrite et il existe plusieurs cas d'homonymes. Le secteur de l'artichaut italien a du faire face ces dernières années à une crise causée principalement par l'apparition sur le marché de produits étrangers et par les coûts élevés de mise en culture et de récolte. Afin de surmonter cette crise, de nombreuses valorisations du Cynara ont été envisagées. Ces potentielles applications pour la culture ont pu voir le jour grâce au support de l'Union européenne pour la recherche sur les co-poduits issus de l'agriculture, et ont mené à un intérêt croissant pour la biomasse entière d'artichaut. Considérant ces remarques préliminaires, une stratégie, qui permettrait de valoriser le germoplasme italien par la production concomitante de biomasse et de biocomposés, a été mise en place durant ces trois ans de doctorat. Le premier objectif de ce travail de doctorat consistait en i) la caractérisation agro-morphologique du germoplasme italien par le biais de descripteurs UPOV, ii) l'évaluation de la variabilité génétique à l'intérieur et entre les races/clones et iii) l'identification et la préservation des ressources génétiques pour le développement de futurs programmes d'amélioration des plantes. Suite à cette caractérisation, trois génotypes ont été sélectionnés et enregistrés sous les noms de Michelangelo, Donatello and Raffaello. Afin d'analyser le germoplasme italien de Cynara d'un point de vue de la biomasse, différents traits expliquant la vigueur de la plante et la production de matière sèche ont été considérés. Le rendement en biomasse aérienne s'est révélé très élevé, soulignant la possibilité d'utiliser cette culture comme matière première industrielle. Un point particulier du programme de thèse était de mettre au point les méthodes d'extraction de biocomposés et les techniques d'analyse afin d'optimiser le rendement en polyphénols à partir de la biomasse de Cynara à l'échelle laboratoire. L'ASE a été reconnue comme étant la meilleure technique. De plus, les cinétiques de production de biomasse et de biocomposés ont été évaluées et le stade physiologique optimal pour collecter le matériel végétal en champ a été identifié. La caractérisation biochimique a été réalisée grâce aux méthodes mises au point et en collectant le matériel végétal au stade physiologique optimal identifié afin de distinguer les génotypes les plus appropriés pour la production de biocomposés. Le dernier point du programme de thèse était centré sur le développement d'une technique alternative de production de biomasse et de biocomposés en conditions de croissance sous serre. Les résultats obtenus mettent en exergue la possibilité d'utiliser avec succès certains génotypes de Cynara pour la production de biomasse et de biocomposés. La perspective réelle d'utiliser certains génotypes d'artichaut pour une double valorisation alimentaire et non-alimentaire a ainsi été soulignée. / Globe artichoke and cardoon, belonging to the Asteraceae (Compositae) family, are herbaceous perennial plants native to the Mediterranean area, which are traditionally grown as vegetables for the heads and the fleshy petiole leaves, respectively. Italy is the richest reserve of globe artichoke autochthonous germplasm, which is vegetatively propagated and well adapted to the different pedoclimatic conditions of the Country. In Central Italian environments, the Romanesco type is widespread. In the last years, the development of in vitro technologies allowed the propagation of Romanesco globe artichoke type and its rapid expansion. As a result, the micropropagated Romanesco clone C3 has replaced many landraces traditionally grown in the Latium Region and has led either to a significant erosion of local genetic resources. As regards Italian cultivated cardoon germplasm, there are few studies on its genetic characterization and identification and there is a lack of information about the genetic variability existing within and among accessions. For the wild cardoon, no specialized crop is present and it represents mainly a weed in Italian environments. The great variability existing in Cynara spp. has not been described, the nomenclature of Italian germplasm is not always very clear since there are many cases of homonyms. In addition, Italian globe artichoke sector is facing a crisis due principally to the appearance on the market of foreign products and to the high labor cost required for crop cultivation and harvesting. In order to overcome this crisis several possible industrial uses were considered for the species. Considering these preliminary remarks, a strategy for valorizing Italian germplasm using biomass and biocompound production has been carried out during the three years of PhD program. The first objective of PhD work consisted in (i) characterizing agro-morphologically Italian germplasm using UPOV descriptors, (ii) assessing the genetic variability existing within and among landraces/clones and (iii) identifying and preserving genetic resources for the development of future plant breeding programs. As a result of this characterization, three genotypes have been selected and registered under the names of Michelangelo, Donatello and Raffaello. In order to analyze Italian Cynara spp. germplasm also from a biomass point of view, different traits explaining plant vigor and dry matter production have been considered. The aerial biomass yield resulted very high underlining the possibility of using this crop as raw industrial material. A focal point of PhD program was to set up biocompound extraction methods and analysis techniques to optimize polyphenol recovery from biomass of Cynara spp at a laboratory scale. In particular, ASE was found as the best extraction technique which allows to reduce extraction time and solvent consumption, increase nutraceutical yield and improvement of extract quality. Moreover, the kinetics of biomass and bio-compound production has been evaluated and the optimal physiological stage to collect plant material grown in open field has been identified. Biochemical characterization has been performed using the methods set up and collecting plant material in the optimal physiological stage identified in order to distinguish which genotypes were more suitable for bio-compound production purpose. The last focal point of PhD program was the development of an alternative technique for biomass and biocompound production in greenhouse grown conditions. Results obtained in the three PhD years, highlighted the possibility of using successfully some Cynara spp. genotypes for biomass and bio-compound production, in particular in open field condition. Also the real prospect of using some globe artichoke genotypes for food and non-food dual-production (biomass for biocompound extraction and heads for human food) has been underlined.

Depuis la domestication du pommier, l’homme a progressivement sélectionné des variétés plus performantes, notamment pour la qualité du fruit, la productivité ou la résistance aux pathogènes. Les bases génétiques de ces caractères ont été explorées par cartographie en descendances F1 ne permettant d’explorer qu’une infime partie de la diversité génétique disponible.L’objectif de la thèse portait sur l’analyse des bases génétiques de caractères de qualité du fruit et de résistance du pommier à la tavelure et au feu bactérien dans des collections représentant une diversité plus large. Le génotypage de core collections de variétés anciennes s’est fait à l’aide de deux puces 8k et 480kSNPs ou grâce à du ré-séquençage de gènes. Des traces de différenciation génétique entre pommes à cidre et à couteau ont été identifiées et partiellement reliées à la voie des polyphénols. Après analyse de l’étendue du déséquilibre de liaison à large et fine échelle, une approche de génétique d’association a permis l’identification de régions génomiques associées à la variation de plusieurs caractères de qualité du fruit, dont le haut du groupe de liaison 16 rassemblant l’acidité (locus Ma), la fermeté, la jutosité et l’amertume (gène LAR). Pour la résistance au feu bactérien, une région contenant un homologue du gèneNPR1 (activateur de défenses) a été identifiée.Cette thèse a ainsi permis de préciser la localisation potentielle de QTLs identifiés préalablement par cartographie génétique et d’identifier de nouvelles ressources utiles dans de futurs programmes de sélection assistée par marqueurs. / Since apple domestication, humans have progressively selected improved varieties, especially for traits linked with fruit quality, productivity or resistance to pathogens. The genetic bases underlying these traits have been explored thanks to genetic mapping in F1 segregating populations that only allows the study of a small part of the available genetic diversity. The aim of this work was to analyze the genetic bases of fruit quality and disease resistance against apple scab and fire blight, in collections of old apple varieties representing a much larger diversity. Genotyping of core collections was performed either with arrays of 8k and 480k SNPs or by resequencing of chosen genes. Signs of genetic differentiation were identified between cider and dessert apples and were partially linked to the polyphenols pathway. After studying linkage disequilibrium, both on a large and a small scale, an association genetics approach allowed the identification of genomic regions associated with the variation of several fruit quality traits. Especially, the top of linkage group 16 was found to be linked with acidity (locus Ma), firmness, juiciness and bitterness (LAR gene). Concerning the resistance of apple to fire blight, a region containing a homolog of the NPR1 gene (defense activator) was identified. This thesis allowed the refining of the putative localization of previously identified QTLs and the identification of new genetic resources that could be useful in future selection programs using marker assisted selection.

Dans un contexte de limitation de l'utilisation des pesticides, une voie de recherche prometteuse porte sur le déterminisme environnemental actionnant les mécanismes de défense de la plante, entre autres, la production de métabolites secondaires. L'objectif de mon travail de thèse a été d'étudier le compromis entre croissance et défense (métabolisme primaire vs. secondaire) dans les tissus de la plante saine ou attaquée par différents bioagresseurs, sous différentes conditions de disponibilité en ressources. Pour cela, nous avons mesuré différents paramètres de croissance, les ratios C/N des tissus, les concentrations en principaux métabolites primaires (glucides simples, amidon) et en composés de défense (acide chlorogénique, rutine, kaempferol-rutinoside et tomatine) dans différents organes de tomate en culture hydroponique en serre ou phytotron. Nous avons observé que les variations des ratios C/N total et de ressources sont positivement corrélées à celles de nombreux composés de défense quelle que soit leur composition en N et C. De plus, nous avons montré qu'en présence d'un bioagresseur, les concentrations des composés primaires et secondaires ne suivent pas la même évolution selon leur nature. La synthèse de caffeoyl putrescine est fortement induite lors de l'attaque par P. syringae alors que la concentration en acide chlorogénique est diminuée. L'inoculation de P. syringae réduit les concentrations en glucose et fructose alors que P. corrugata stimule leur synthèse. Enfin, nous avons observé qu'une faible disponibilité en azote altère le développement de P. syringae, P. corrugata et Tuta absoluta mais favorise le développement de Botrytis cinerea. Nos résultats ont montré que le ratio C/N est un indicateur fiable du compromis croissance/défense dans le cas d'une plante saine. Dans le cas d'une plante attaquée, la répartition des ressources entre les différents métabolites varie en fonction du bioagresseur. Et chaque bioagresseur réagit de façon différente aux variations de disponibilité en azote de la plante. La maîtrise des conditions de culture apparaît comme un levier agronomique pertinent pour raisonner la lutte contre les bioagresseurs même s'il est difficile d'appliquer des règles générales sur l'interaction plante/environnement/bioagresseurs / Nowadays, limiting the use of pesticides is mandatory. A promising way for research deals with the environmental determinism of plant defence mechanisms, among others, production of secondary metabolites. The aim of my PhD work was to study the trade-off between growth and defence (primary vs. secondary metabolism) in healthy plant tissues or attacked by different pests, under different conditions of resources availabilities. We measured different growth parameters, C:N ratios of tissue, concentrations of main primary metabolites (simple carbohydrates, starch) and defence metabolites (chlorogenic acid, rutin, kaempferol-rutinoside and tomatine) on healthy or attacked tomato plant grown in hydroponic culture in greenhouse or phytotron. We observed that variations of total and resources C:N ratios were positively correlated to that of several defence compounds whatever their composition in carbon and nitrogen. Moreover, we showed that, during pests attack, concentrations of primary and secondary metabolites did not follow the same evolution, depending on their nature. Caffeoyl putrescine synthesis was strongly induced by P. syringae inoculation whereas chlorogenic acid concentration decreased. Inoculation of P. syringae induced a strong decrease of concentration of glucose and fructose whereas inoculation of P. corrugata enhanced their synthesis. We observed that a low N availability alters the development of P. syringae, P. corrugata and Tuta absoluta but promotes the development of B. cinerea. Our results showed that C:N ratio is a reliable indicator of the trade-off between growth and defence in the case of healthy plant. In attacked plant, the resources allocation between different metabolites varies with pests. And each pests reacts specifically to changes of N availability for the plant. Control of culture conditions appears to be a relevant agronomic tool to monitor the control of pests even if it is difficult to apply general rules to the interaction plant/environment/pests

Le procédé innovant d'hydrodiffusion par micro-onde a été testé et validé pour la fabrication de jus de fruit sur des raisins, abricots et prunes. Ce procédé présente des avantages au niveau technique : rapidité d'extraction, pas de préparation de l'échantillon, aucun auxiliaire de fabrication. Il permet l'obtention de jus à partir de fruits difficiles à presser, avec une pasteurisation " in line " et des produits se différenciant nettement des jus commerciaux par leur couleur et texture.Le jus est expulsé du fruit sous l'effet de la vapeur produite in situ. A partir du fruit congelé, la déstructuration liée à la croissance des cristaux de glace facilite l'extraction. Les rendements le plus élevés sont obtenus à partir de fruits congelés, et à basse puissance. Une partie de l'eau des fruits est convertie en vapeur, mais peut être récupérée en utilisant un réfrigérant, ce qui permet d'atteindre des rendements proches des rendements de jus obtenus avec un prétraitement enzymatique et pressurage. Globalement, le jus a une composition proche de celle du jus présent dans le fruit ou obtenus par pressurage. La composition du jus expulsé des fruits change au cours de l'extraction. La concentration des composés présents dans la chair et hydrosolubles (sucres, acides, acides phénoliques) baisse nettement en fin d'extraction, tandis que les anthocyanes, présentes dans l'épiderme des raisins ou des prunes, montrent un pic de concentration lors de la phase d'expulsion rapide des jus. La teneur en procyanidines est nettement plus élevée que pour des jus obtenus par pressurage

Canna edulis, une plante amylacée pluriannuelle, de la famille Cannaceae, originaire d'Amérique du Sud, accumule de l'amidon dans son rhizome. L'objectif des travaux de thèse est d'étudier la culture du Canna à La Réunion en fonction des conditions pédoclimatiques et des saisons avec caractérisation de la qualité des rhizomes selon ses stades de développements. Sept parcelles expérimentales sont suivies sur deux sites contrastés : la Plaine des Palmistes et Bassin Plat. Tout au long de la croissance des plants, des données sont enregistrées sur la qualité des sols, la pluviométrie, les températures moyennes, et le rayonnement pour caractériser les sites. Des indicateurs de stades de développements sont suivis pour informer de l'état de maturité des plants et évaluer l'effet des conditions pédoclimatiques sur leur développement. Des échantillonnages réguliers sont réalisés pour caractériser le développement et la composition des rhizomes mais également les propriétés technologiques et intérêts nutritionnels en fonction de leurs maturités. C'est ainsi que des dosages d’amidons, de sucres libres, en lien avec la viscosité et la gélatinisation, de même que les teneurs en composés phénoliques et leur activité antioxydantes, ont été évalués sur plusieurs types de produits intermédiaires : rhizomes lyophilisés, amidons ou fibres alimentaires. Outre son caractère innovant dans le domaine des procédés d'extraction d’amidon à forte valeur ajoutée, la particularité de ce travail de thèse réside dans le fait qu'il s'inscrit dans le cadre plus vaste de mise en place de la filière Canna et de sa valorisation agronomique, technologique et nutritionnelle. / Canna edulis, is a multiannual plant, from the Cannaceae family, originating from South America, that accumulate starch in its rhizome. This thesis work aims to study Canna’s culture on Réunion Island depending on soil, climate and season specificities using rhizome quality changes depending on the plants development stages. Seven experimental crops were followed at two contrasted sites: La Plaine des Palmistes and Bassin Plat. During plant growth, soil quality, rain, mean temperatures and solar radiation data were collected in order to characterize the planting locations. Development stage indicators were monitored to enlighten plants maturity status and evaluate soil and climate effects on their development. Regular samplings were scheduled to characterize the rhizomes development and composition but also their technological properties and nutritional interests as influenced by their maturity. Thus, starch, free sugars, viscosity, gel formation properties as well as phenolics contents and their antioxidant activities were evaluated on several intermediate products namely freeze-dried rhizomes, starches and dietary fibers. Besides its innovative nature on the high-valued starch extraction process field, this thesis particularity relies on the fact that it is integrated in the wide project of Canna culture settlement and its agronomic, technologic and nutritional enhancement.

Les ellagitannins C-arylglucosidiques sont des composés polyphénoliques issus du métabolisme spécialisé de nombreuses plantes, en particulier celles appartenant à la famille des Fagacées comme le chêne et le châtaignier. La vescaline qui appartient à cette famille de composés exhibe d’intéressantes propriétés biologiques, notamment antivirales et antitumorales. Plus précisément elle inhibe la topoisomérase 2α, une enzyme ciblée par les chimiothérapies utilisées contre le cancer, et possède également une activité contre les filaments d’actine du cytosquelette. La structure particulièrement unique de la vescaline comporte un motif NonaHydroxyTriPhénoyle (NHTP) lié par une liaison C-arylglucosidique à un coeur D-glucose en forme ouverte. La synthèse totale de différents membres de cette classe de polyphénols d’origine végétale, dont celle de la vescaline, constituait l’objectif principal de cette thèse. Les voies d’accès à ces cibles exploitent en partie des méthodes développées précédemment lors de la synthèse totale de l’épipunicacortéine A 5-O-dégalloylée et sont complétées par de nouvelles méthodologies de synthèse. Ainsi, la méthode et le rendement de l’étape de C-arylglucosidation ont été améliorés et des conditions efficaces de couplage terarylique intramoléculaire entre un motif HexaHydroxyDiPhénoyle (HHDP) et une unité galloyle ont été élaborées. En adaptant la stratégie mise au point pour la synthèse totale de la vescaline, trois ellagitannins C-arylglucosidiques supplémentaires ont été préparés : la punicacortéine A, l’épipunicacortéine A et la castaline. / C-arylglucosidic ellagitannins are polyphenolic compounds biosynthesized through the secondary metabolism of various plants, in particular from the Fagaceae family such as oak and chestnut. Vescalin, which belongs to this class of plant polyphenols, displays interesting biological activities, with antiviral and antitumoral properties. More specifically, it inhibits topoisomerase 2α, a targeted enzyme in chemotherapy used in cancer treatment, and have also an activity against the cytoskeletal filamentous actin. Unique structure of vescalin displays a NonaHydroxyTriPhenoyl moiety (NHTP) linked to an open chain D-glucose with a C-arylglucosidic bond. The total synthesis of vescalin constitutes the main goal of this doctoral work. Synthetic routes employ in part chemical methods previously used for the total synthesis of 5-O-desgalloylepipunicacortein A in addition to new methodologies. Therefore, the C-arylglucosidation method and chemical yield have been improved and an efficient intramolecular terarylic coupling between a HexaHydroxyDiPhenoyl moiety (HHDP) and a galloyl unit has been developed. Taking advantage of the synthetic strategy elaborated for vescalin total synthesis, three additional C-arylglucosidic ellagitannins were obtained: punicacortein A, epipunicacortein A and castalin.

La phytothérapie désigne la médecine fondée sur les extraits de plantes et les principes actifs naturels. Devant l’augmentation considérable du nombre de diabétiques, de nombreux chercheurs ont cherché à évaluer l’action pharmacologique de certaines plantes traditionnelle. Le jojoba (Simmondsia chinensis) est un arbuste de la famille des Simmondsiacées qui possède de nombreuses propriétés liées à une composition très riche et très diversifiée. Les objectifs poursuivis au cours de cette thèse étaient de valider l’utilisation du jojoba dans la prévention de diabète de type 2 et de ses complications en évaluant l’effet antioxydant in vitro d’un extrait aqueux de jojoba et en le comparant à un extrait purifié, la simmondsine, sur une lignée pancréatique, et démontrant l’efficacité de différents extraits de la graine de jojoba sur une lignée cellulaire hépatique suite à une hyperglycémie chronique et un hyperinsulinisme et enfin en validant in vivo l’efficacité du jojoba sur un modèle d’intolérance au glucose induit chez le rat à l’aide d’une alimentation riche en fructose et en graisse (HFHF). Les résultats in vitro ont montré que les différents extraits de la graine de jojoba testés ne possèdent aucune toxicité sur les lignées cellulaires mais permettent d’assurer une protection face à un stress oxydant induit par une hyperglycémie et un hyperinsulinisme. Cette protection semble être liée à l’inhibition en amont de l’expression de l’enzyme pro-oxydante p22phox. In vivo, l’étude sur le modèle de rat HFHF a permis de confirmer l’effet anorexigène du jojoba associé à un effet curatif sur les complications, notamment hépatiques et rénales, qui pourrait être lié à son pouvoir anti-oxydant. Cette étude a ainsi permis de démontrer l’efficacité des graines de jojoba dans le traitement du diabète et de ses complications. / Herbal medicine refers to medicine based on plant extracts and natural active ingredients. As the number of diabetic patient increase dramatically, many researchers have sought to evaluate the pharmacological action of several traditional plants. The jojoba (Simmondsia chinensis) is a shrub of the family Simmondsiaceae which has many properties linked to a very rich and diversified composition. The objectives pursued during this thesis were to validate the use of jojoba in the prevention of type 2 diabetes and its complications by evaluating in vitro the antioxidant effect of an aqueous extract of jojoba and compare this extract to a pure molecule, the simmondsin, on a pancreatic beta cell line, by demonstrating the efficacy of the various extracts of the jojoba seed on a hepatic cell line following chronic hyperglycemia and hyperinsulinemia and finally by validating in vivo the efficacy of jojoba on rat a model of glucose intolerance induced by high-fat high-fructose diet (HFHF). The results in vitro showed that the various extracts of the jojoba seed tested were not cytotoxic on the cell lines but provided protection against oxidative stress induced by hyperglycemia and hyperinsulinemia. This protection appears to be related to the inhibition of the expression of the p22phox pro-oxidant enzyme. In vivo, the study on the HFHF rat model confirmed the anorectic effect of jojoba combined with a curative effect on complications, in particular liver and kidney damage, which could be linked to its antioxidant properties. This study demonstrated the efficacy of jojoba seeds in the treatment of diabetes and its complications.

L’obésité et le diabète de type 2 s’accompagne généralement d’un stress oxydant chronique, participant à l’installation et la progression du diabète, mais également à l’apparition de nombreuses complications dont les macro- et micro-angiopathies. Certains aliments, comme les fruits et légumes naturellement riches en molécules anti-oxydantes, représentent ainsi un réel potentiel de prévention dans ce contexte. Cette étude s’est intéressée au pouvoir anti-oxydant des fruits et légumes. Nous avons démontré que la majorité des fruits et légumes doivent leur capacité anti-radicalaire a des composés polaires. Leur étude par une méthode séparative (HPLC) couplée à une détection spécifique de capacité anti-radicalaire, a permis de révéler quelles sont les molécules réellement actives. Le chou rouge a été révélé comme aliment à fort potentiel anti-oxydant, de par la présence de nombreuses cyanidines dotés de capacités anti-radicalaires. L’étude in vitro sur un modèle cellulaire (RINm5F) a confirmé l’action anti-radicalaire des polyphénols des fruits et légumes. L’extrait de chou rouge a ainsi permis la suppression du stress oxydant induit par un hyperinsulinisme. Enfin, une étude in vivo, sur le modèle de rat diabétique, a permis de confirmer les effets anti-oxydants et anti-diabétiques du chou rouge, même lorsque sa consommation est associée à un régime hypercalorique. Cependant, le chou rouge doit être associé à une alimentation équilibrée afin d’être bénéfique à long terme. / Obesity and type 2 diabetes is generally accompanied by a chronic state of oxidative stress, implicated in the development of complications such as macro- and micro-angiopathies. Food, and particularly fruit and vegetables naturally rich in radical scavenging compounds, represent a real preventive potential. This study was focused on the antioxidant capacity of fruit and vegetables. We demonstrated that the majority of fruit and vegetables owe their anti-oxydant capacity to a class of polar compounds. The study by means of a separative technique (HPLC) hyphenated with specific radical scavenging capacity detection, allowed to reveal the real active compounds. Red cabbage has shown amongst the highest antioxidant potential through the presence of numerous radical scavenging cyanidins. In vitro studies, using the RINm5f cell line, confirmed the radical scavenging activity of fruit and vegetables polyphenols. The red cabbage extract suppressed the hyperinsulinemic-induced oxidative stress. Finally, an in vivo study, using a diabetic rat model, confirmed the antioxidant and antidiabetic effects of red cabbage, even when its consumption is associated to a hypercaloric diet. However, the red cabbage must be associated with an equilibrated diet in order offer beneficial effects in the long term.