L’encéphalite Japonaise (EJ) est une maladie zoonotique virale et c’est la principale cause d'encéphalite humaine en Asie et le Pacifique. Elle est due à un Flavivirus, transmis de l’animal à l'Homme par des moustiques, elle peut se transmettre entre porcs par contact direct. Malgré une baisse significative des cas d’EJ dans de nombreux pays suite à la mise en place de programmes de vaccination, l’EJ continue à sévir d’une manière importante en Asie. Notre objectif dans cette thèse est de (i) construire un modèle mathématique de la dynamique de transmission du virus de l’EJ (VEJ), (ii) paramétrer ce modèle pour déterminer l’importance de la transmission directe entre porcs en milieu naturel (iii) et déterminer des stratégies de contrôle. Nous avons développé un modèle de propagation du VEJ. Ensuite, nous avons adapté ce modèle pour avoir deux modèles intégrant la transmission vectorielle seulement ou une combinaison de la transmission vectorielle et directe. Nos résultats montrent que la transmission directe entre porcs pourrait contribuer à la dynamique de transmission du VEJ dans le contexte Cambodgien, toutefois elle ne pourrait pas permettre toute seule une épidémie. Enfin, nous avons considéré la lutte anti-vectorielle, la vaccination des truies et la gestion d’élevages en bandes pour déterminer des stratégies de contrôle pour éradiquer le VEJ au sein des troupeaux de porcs, baisser les avortements des truies, évaluer les risques pour les humains vivant à proximité des fermes et des abattoirs ainsi que le coût-efficacité de la vaccination. Nos résultats confirment que la lutte anti-vectorielle est le meilleur moyen pour contrôler le VEJ. La vaccination des truies gestantes fait diminuer les avortements comme attendu. Paradoxalement, si le contrôle vectoriel est moyen l’efficacité de la vaccination pourrait être compromise. La gestion d’élevages en bandes a un faible impact sur l'incidence et les avortements, par conséquent sur le contrôle de l’EJ. Combiner la vaccination des truies et la lutte anti-vectorielle pourrait être une alternative et/ou une mesure supplémentaire à la vaccination humaine pour réduire à la fois l'incidence de l'EJ chez l'Homme et l'impact économique de l'infection du au VEJ dans les élevages des porcs. / Japanese encephalitis (JE) is a viral zoonotic disease and it is the leading cause of human encephalitis in Asia and the Pacific. Japanese encephalitis virus (JEV) is a Flavivirus of the family of Flaviviridae transmitted from animals to human by mosquitoes, direct transmission between pigs can occur via direct contact. Despite a significant decline in JE cases in many countries as a result of vaccination programs, JE continues to have a significant impact in Asia. Our objective in this thesis is to (i) built a mathematical model of the transmission dynamics of JEV, (ii) parameterize this model to determine the importance of direct transmission between pigs under field conditions (iii) and determine control strategies. We developed a propagation model of JEV. Next, we adapted this model to have two models incorporating vector-borne transmission alone or a combination of vector-borne and direct transmission. Our findings suggest that direct transmission between pigs does contribute to transmission dynamics of JEV in Cambodia; although, alone direct transmission cannot sustain an outbreak. Finally, we considered vector control, sow vaccination, and herd management to determine control strategies to eradicate JEV in pig herds, reduce sow abortions, assess the risk for human beings living in the vicinity of pig herds and near pig slaughterhouse, and the cost-effectiveness of vaccination. Our results confirm that vector control is the best way to control JEV. Vaccination of pregnant sows reduces abortions as expected. Paradoxically, if the vector control is medium the effectiveness of the vaccination could be compromised. Herd management has a low impact on incidence and abortions, therefore on JE control. Combining sow vaccination and vector control could be an alternative and/or an additional measure to human vaccination to reduce both JE incidence in humans and the economic impact of JE infection on pig breeding.

L'eficiència en la producció de carn magra és el principal objectiu de la millora genètica porcina (Brascampi De Vries, 1992). D'entre els caràcters que determinen l'eficiència d'aquesta producció - la velocitat de creixement, el percentatge de magre de la canal, l'eficàcia en la conversió de l'aliment i el nombre de garrins criats per truja i any - fins fa pocs anys sols els tres primers formaven part de l'objectiu de selecció en la majoria de les poblacions europees (Webb i Bampton, 1989). Això no obstant, la situació ha anat canviant; el nombre de garrins criats per truja i any ha anat adquirint major importància en la rendibilitat de les explotacions porcines i, per a determinats productes, s'han anat arribat nivells òptims de magre en les canals (Hill i Webb, 1982). Objectius: 1.- Estimar els components de variança de la prolificitat mitjançant un model amb repetibilidad i sense efectes materns, i discutir l'efecte de la selecció de la població base sobre aquestes estimacions. 2.- Analitzar l'existència d'efectes materns sobre la prolificitat. 3.- Analitzar l'existència d'heterogeneïtat genètica entre la prolificitat de distints parts d'una mateixa truja. 4.- Avaluar les implicacions de l'existència d'heterogeneïtat genètica entre parts en l'avaluació genètica dels animals candidats a ser pares, i decidir, fent referència a un experiment de selecció hiperprolífica, quin model d'avaluació genètica utilitzar. / La eficiencia en la producción de carne magra es el principal objetivo de la mejora genética porcina (Brascamp y De Vries, 1992). De entre los caracteres que determinan la eficiencia de esa producción - la velocidad de crecimiento, el porcentaje de magro de la canal, la eficacia en la conversión del alimento y el número de lechones criados por cerda y año - hasta hace pocos años sólo los tres primeros formaban parte del objetivo de selección en la mayoría de las poblaciones europeas (Webb y Bampton, 1989). No obstante, la situación ha ido cambiando; el número de lechones criados por cerda y año ha ido adquiriendo mayor importancia en la rentabilidad de las explotaciones porcinas y, para determinados productos, se han ido alcanzado niveles óptimos de magro en las canales (Hill y Webb, 1982).Objetivos:1.- Estimar los componentes de varianza de la prolificidad mediante un modelo con repetibilidad y sin efectos maternos, y discutir el efecto de la selección de la población base sobre esas estimaciones.2.- Analizar la existencia de efectos maternos sobre la prolificidad.3.- Analizar la existencia de heterogeneidad genética entre la prolificidad de distintos partos de una misma cerda.4.- Evaluar las implicaciones de la existencia de heterogeneidad genética entre partos en la evaluación genética de los animales candidatos a ser padres, y decidir, haciendo referencia a un experimento de selección hiperprolífica, qué modelo de evaluación genética utilizar.

El objetivo de esta tesis es: (1) determinar si el consumidor español asocia la grasa intramuscular (GIM) a la aceptabilidad de la carne de cerdo; (2) incrementar la GIM a través de estrategias nutricionales (adición de acido linoleico conjugado, reducción de vitamina A, reducción de proteína, lisina, suplementación con arginina y leucina). Los resultados mostraron que desde el punto de vista gustativo el consumidor prefiere la carne con un mayor contenido de GIM. Se obtuvo un incremento de la GIM al reducir el nivel de proteína (sin modificar la lisina) o al reducir el nivel de lisina (sin modificar la proteína) y al utilizar una línea genética grasa y no en una línea genética más magra. Se puede concluir que la modificación de la GIM a través de la dieta depende del genotipo, y que las modificaciones de los niveles de proteína y lisina son las más eficaces. / The objective of this thesis was: (1) to test if Spanish consumers associate intramuscular fat (IMF) content with acceptability of pork meat; (2) to increase IMF through nutritional strategies (supplementation with conjugated linoleic acid, reduction of vitamin A, reduction of protein, lysine, supplementation with arginine and leucine). Results showed that from the point of view of taste, consumers prefer the meat with a high IMF content. An increase of IMF was observed when dietary protein or lysine were reduced (without modifying lysine or protein content, respectively) in a fatter but not in a leaner genotype. It can be concluded that modification of IMF content through the diet depends on the genotype, and that changes in dietary protein and lysine levels elicit the greatest response.

Les biofilms sont des communautés structurées de micro-organismes enrobées dans une matrice extracellulaire. Les biofilms sont impliqués dans la persistance de plusieurs maladies infectieuses et la matrice extracellulaire du biofilm protège les bactéries contre les cellules du système immunitaire de l'hôte, les antibiotiques et les désinfectants. Récemment notre laboratoire a démontré que le zinc inhibe la formation de biofilm chez Actinobacillus pleuropneumoniae, une bactérie pathogène du porc. Le but de cette étude est d'évaluer l'effet du zinc sur la croissance et la formation du biofilm chez différentes bactéries pathogènes du porc, telles que Bordetella bronchiseptica, Escherichia coli, Haemophilus parasuis, Salmonella, Staphylococcus aureus et Streptococcus suis. Les bactéries ont été cultivées dans des plaques de 96 puits sous condition optimale de formation de biofilm et les biofilms ont été colorés au cristal violet. La présence du biofilm a été confirmée par microscopie confocale à balayage laser à l’aide du marqueur fluorescent FilmTracerTM FM ® 1-43. À des concentrations micromolaires, le zinc inhibe faiblement la croissance bactérienne et bloque d'une manière dose-dépendante la formation de biofilm d’A. pleuropneumoniae, Salmonella Typhimurium et H. parasuis. De plus, la formation de biofilm de E. coli, S. aureus et S. suis a été faiblement inhibée par le zinc. Nos résultats indiquent que le zinc a un effet inhibiteur sur la formation de biofilm de la plupart des pathogènes bactériens d'origine porcine. Cependant, le mécanisme sous-jacent de l'activité anti-biofilm du zinc reste à être caractérisé. / Biofilms are structured communities of microorganisms enclosed in a self-produced extracellular matrix. Biofilms are responsible for the persistence of most infectious diseases, because the biofilm matrix acts as a form of protection for the bacteria against the host immune system, antibiotic and disinfectants. Recent work in our laboratory demonstrated that zinc could inhibit biofilm formation of Actinobacillus pleuropneumoniae, a swine pathogen. The aim of this study was to evaluate the effect of zinc on growth and biofilm formation of other bacterial swine pathogens, such as Bordetella bronchiseptica, Escherichia coli, Haemophilus parasuis, Salmonella, Staphylococcus aureus, and Streptococcus suis. Bacteria were grown on 96-well plates under optimal biofilm forming conditions and the biofilms were stained with crystal violet. The presence of biofilms was confirmed by confocal laser scanning microscopy with FilmTracerTM FM® 1-43. At micromolar concentrations, zinc weakly inhibited bacterial growth and effectively blocked biofilm-formation by A. pleuropneumoniae, Salmonella Typhimurium, and H. parasuis in a dose-dependent manner. Additionally, biofilm formation of E. coli, S. aureus and S. suis was slightly inhibited by zinc. Our results indicate that zinc has an inhibitory effect on biofilm formation of most bacteria of porcine origin. However, the mechanism behind the antibiofilm activity of zinc has yet to be characterized.

L'ús d'esperma criopreservada en la inseminació artificial (IA) d'espècies d'interès productiu permet un major control sanitari i la creació de bancs de germoplasma d'alt valor genètic, entre d'altres avantatges. En el mercat porcí la major part de les inseminacions són encara realitzades amb semen refrigerat degut a l'èxit de l'aplicació de diluents de llarga durada i també a causa de la sensibilitat de l'esperma porcina a la criopreservació. Malgrat que aquesta sensibilitat ve donada per característiques particulars de la fisiologia espermàtica en l'espècie, algunes ejaculacions mantenen els paràmetres de qualitat espermàtica després de la criopreservació (ejaculacions amb bona "congelabilitat", GFEs) enfront d'altres que no sobreviuen al procés (ejaculacions amb mala "congelabilitat", PFEs). El primer objectiu de l'estudi va ser comparar ambdós grups en termes de fertilitat in vivo. El segon objectiu va ser testar l'eficiència de la inseminació postcervical (post-CAI) amb l'esperma criopreservada. El tercer objectiu va ser buscar predictors de la congelabilitat de les ejaculacions, tant en les GFEs com en les PFEs i en tres passos del procés de criopreservació (a 17ºC, a 5ºC i a 240 min postdescongelació). Aquest objectiu es va dur a terme mitjançant l'avaluació de paràmetres convencionals de qualitat espermàtica i a través de l'estudi de la localització i la reactivitat sota el microscopi de tres proteïnes (GLUT3, HSP90AA1 i Cu/ZnSOD) relacionades amb la fisiologia espermàtica i amb possibles rols en la congelabilitat. El quart objectiu va ser quantificar l'expressió de les tres proteïnes per transferència western, tant en espermatozoides d'ejaculacions GFEs com en els d'ejaculacions PFEs i en els tres passos abans esmentats, per tal de determinar el seu potencial com a predictores de la congelabilitat. Pel primer i el segon objectiu, 86 truges van ser inseminades per post-CAI amb 26 ejaculacions de mascles Piétrain dividides en una porció refrigerada a 17ºC (tractament control) i una porció criopreservada, ambdues porcions classificades alhora com a GFEs o PFEs. Els resultats més rellevants van demostrar que les probabilitats d'embaràs eren dues vegades menors en inseminacions amb esperma criopreservada d'ejaculacions PFEs (P < 0.05) que en inseminacions amb esperma criopreservada d'ejaculacions GFEs, fet que indica que les ejaculacions amb percentatges elevats d'espermatozoides mòbils progressius i d'integritat de membrana (per sobre del 40% en les GFEs) són més favorables a provocar embarassos que no pas aquelles ejaculacions amb una pobra funció espermàtica in vitro (PFEs). Ni el nombre de truges que van donar a llum, ni la quantitat de garrins, ni el risc de reflux espermàtic van ser significativament diferents entre les inseminacions amb esperma criopreservada d'ejaculacions GFEs i les inseminacions control amb semen refrigerat, la qual cosa demostra la bona aplicabilitat de la inseminació post-CAI amb l'esperma criopreservada. Finalment, pel tercer i quart objectius van ser criopreservades 29 i 11 ejaculacions de mascles Piétrain, respectivament. Dos paràmetres cinètics espermàtics, la linealitat (LIN) i la rectitud (STR), van mostrar una hiperactivació de la mobilitat superior en les ejaculacions PFEs que en les GFEs després de 30 min a 5ºC durant la criopreservació. A més, la combinació d'ambdós paràmetres va donar una fiabilitat propera al 72% en la predicció de la congelabilitat de les ejaculacions porcines. Tot i que no va ser possible predir la congelabilitat mitjançant l'avaluació de les tres proteïnes al microscopi, els resultats de transferència western van revelar diferències en l'expressió de la HSP90AA1 en l'esperma a 17ºC, molt possiblement relacionades amb la millor supervivència a la criopreservació dels espermatozoides d'ejaculacions GFEs. Aquests resultats suggereixen que la promoció de la criopreservació d'esperma porcina per la seva aplicació en IA passa pel desenvolupament de tests per la predicció de la congelabilitat en semen refrigerat. / The use of frozen-thawed (FT) sperm in artificial insemination (AI) of species with productive interest allows higher sanitary control and the creation of high genetic value sperm banks, among other advantages. In the swine market, most inseminations are still performed with refrigerated semen (FS) because of the successful application of long-term extenders and the sensitivity of boar sperm to cryopreservation. Although this sensitivity is provided by particular features of the sperm physiology in boars, some boar ejaculates maintain the sperm quality parameters after freezing (good freezability ejaculates, GFEs) in front of others that do not survive the process (poor freezability ejaculates, PFEs). The first objective of the study was to compare both groups in terms of field fertility. The second objective was to test the efficiency of the post-cervical AI (post-CAI) with FT sperm. The third objective was to search for predictors of the ejaculate freezability by assessing, both in GFEs and in PFEs and in three steps during the cryopreservation procedure (17ºC, 5ºC and 240 min post-thaw), conventional sperm quality parameters and the location and reactivity, under the microscope, of three proteins related to the sperm physiology with potential roles in freezability (GLUT3, HSP90AA1 and Cu/ZnSOD). The fourth objective was to quantify, through western blotting, the expression of the three proteins, both in GFEs and in PFEs and in the three steps mentioned, to determine their potential as freezability predictors. For the first and second objectives, 86 sows were inseminated by post-CAI with 26 ejaculates from Piétrain boars divided into a 17ºC FS portion (control treatment) and a cryopreserved (FT) sperm portion, the two portions in turn classified into GFEs and PFEs. The most relevant outcomes were that the probabilities of pregnancy resulted two times lower after inseminations with FT-PFEs (P < 0.05) compared to FT-GFEs, which indicates that ejaculates with high post-thaw sperm progressive motility and membrane integrity (over 40% in GFEs) are more likely to result in pregnancies than those with poor in vitro sperm function (PFEs). Neither the number of farrowing sows and the litter size nor the risk of sperm backflow was significantly different in FT-GFEs from that achieved in FS control treatments, which showed the good applicability of post-CAI to boar FT sperm. For the third and fourth objectives, 29 and 11 Piétrain boar ejaculates, respectively, were cryopreserved. Two kinematic indices, the sperm linearity (LIN) and the sperm straightness (STR), revealed higher hyperactivated motility in PFEs than in GFEs when assessed after 30 min at 5ºC during cryopreservation, the combination of the two motility parameters showing around 72% confidence in the freezability prediction of ejaculates. Whereas it was not possible to predict the freezability of the boar ejaculates by assessing the three proteins under microscope, results from western blot showed differences in the HSP90AA1 expression in sperm at 17ºC that are most possibly related to the best cryosurvival of GFEs. This finding aims to promote the cryopreservation of boar sperm intended for use in AI through the development of tests for freezability prediction in FS.

Thèse (M.A.) -- Université Laval, 2009. / Bibliogr.: f. 117-130. Publié aussi en version électronique dans la Collection Mémoires et thèses électroniques.

Salmonella est la deuxième cause de zoonoses humaines dans l’Union Européenne et représente un enjeu majeur pour la filière porcine. Les sérovars, S. Typhimurium, S. Derby et le variant monophasique de S. Typhimurium sont très prévalents chez le porc et également chez les humains. Les objectifs de ces travaux étaient d’établir la dynamique d’infection chez le porc par Salmonella en condition d’élevage conventionnel et expérimental, d’évaluer le pouvoir colonisateur chez le porc et le pouvoir pathogène chez les humains des trois sérovars. En élevage conventionnel, le suivi sérologique des anticorps anti-Salmonella a permis d’évaluer l’âge moyen de séroconversion à 137 jours et d’identifier un « effet ferme » sur l’âge de séroconversion. Le premier essai en condition expérimentale a mis en évidence que les porcs inoculés avec le variant monophasique de S. Typhimurium excrétaient ce sérovar de façon continue dans les fèces. Aux dates d’autopsies 21, 49 ou 84 jours après inoculation, les salmonelles ont été retrouvées dans les différentes parties de l’intestin, dans les nœuds lymphatiques et à des niveaux très élevés dans les amygdales. Après passage dans le tractus digestif, des profils MLVA différents de celui de la souche inoculée ont été identifiés suggérant que le génome de la souche a évolué. Le deuxième essai visant à comparer le pouvoir colonisateur chez le porc des trois sérovars a montré que la dynamique d’excrétion et de colonisation était similaire quel que soit le sérovar. Cependant, la quantité excrétée était significativement différente ; plus élevée avec le variant monophasique par rapport à S.Typhimurium. Le pouvoir pathogène chez l’homme de 15 souches d’origine porcine appartenant aux 3 sérovars a été évalué in vivo sur un modèle insecte Galleria mellonella, et in vitro sur cellules Caco-2. Les souches se sont révélées être potentiellement virulentes. Sur Caco-2, le variant monophasique avait un pourcentage d’adhésion aux cellules le plus élevé et Derby le plus bas. Différents niveaux de virulence ont été observés entre souches d’un même sérovar. Ce travail a apporté des nouvelles connaissances sur la problématique Salmonella en filière porcine. / Salmonella is the second leading cause of human zoonoses in the European Union and represents a major challenge for the pork industry. Serovars S. Typhimurium, S. Derby and the monophasic variant of S. Typhimurium, implicated in human salmonellosis, are highly prevalent in pigs and also in human. The objectives of this research were to establish the infection dynamics in pigs by Salmonella under conventional and experimental rearing conditions, to evaluate pig colonization ability and pathogenicity in humans of the three serovars. In conventional farms, the serological monitoring of Salmonella antibodies allowed to evaluate the average age of seroconversion at 137 days and to identify a "farm effect" on the age of seroconversion. The first trial under experimental conditions revealed that pigs inoculated with the monophasic variant of S. Typhimurium excreted this serovar continuously in the feces. At autopsy dates 21, 49 or 84 days after inoculation, Salmonella were found in the different parts of the intestine, in the lymph nodes and at very high levels in the tonsils. After passage through the digestive tract, different MLVA profiles from that of the inoculated strain were identified suggesting that the genome of the strain has evolved. The second attempt to compare the colonizing ability in the pigs of the three serovars showed that the dynamics of excretion and colonization were similar regardless of the serovar. However, the amount excreted was significantly different: higher with the monophasic variant compared to S. Typhimurium. The pathogenicity in humans of 15 strains of porcine origin belonging to the 3 serovars was evaluated in vivo on an insect model Galleria mellonella, and in vitro on Caco-2 cells. The strains were found to be potentially virulent. On Caco-2, the monophasic variant had the highest cell adhesion percentage and Derby, the lowest. Different levels of virulence were observed between strains of the same serovar. This work brought new knowledge on the Salmonella issue in the pig sector.

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

Chaque année, l'industrie acéricole produit d'importantes quantités de sous-produits, composés essentiellement de sirops déclassés ne répondant pas aux normes de qualité et de résidus de filtration (appelés « râches ») provenant du processus pour obtenir un sirop d'érable limpide. Par souci de durabilité et d'efficacité économique, il est crucial d'explorer de nouvelles voies pour valoriser ces sous-produits. Parallèlement, l'industrie porcine recherche des solutions pour améliorer la santé de ses porcelets, notamment pendant la période critique du sevrage, marquée par des épisodes diarrhéiques qui entrainent des pertes de poids et des dysbioses, résultant en un retard de croissance. Ainsi, l'objectif de cette thèse est d'explorer le potentiel de valorisation de certains des sous-produits de l'industrie acéricole par le développement de nouveaux produits à haute valeur ajoutée destinés à la nutrition animale. De façon plus spécifique, ce projet de doctorat avait comme objectif de développer et caractériser un produit synbiotique à base de sous-produits de l'érable et d'évaluer son potentiel comme supplément nutritionnel en production porcine. Dans une première partie, nous avons caractérisé les sous-produits acéricoles en analysant leurs propriétés physicochimiques (degré Brix, viscosité, couleur, pH), leur composition chimique (carbohydrates, acides organiques, polyphénols et minéraux) ainsi que leur digestibilité in vitro. D'une part, pour la râche, les analyses physicochimiques ont montré une très grande variabilité entre les échantillons en fonction de l'origine du produit et de la saison. D'autre part, l'analyse des sirops déclassés (filant et bourgeon) a démontré une composition similaire au sirop d'érable standard, avec notamment une teneur élevée en polyphénols et la présence de polysaccharides, suggérant un fort potentiel d'utilisation comme source de molécules prébiotiques. La deuxième partie a portée sur l'évaluation du potentiel probiotique de Bacillus velezensis FZB42 (=DSM 23117) pour l'alimentation animale. La croissance de la souche, sa susceptibilité aux antibiotiques et ses caractéristiques génomiques telles que les gènes de virulence ainsi que sa survie aux conditions physiologiques du tube digestif de porcelet, ont été évalués à l'aide de différentes approches in vitro. Ces résultats ont mis en lumière le potentiel de B. velezensis FZB42 comme souche probiotique pour le développement du produit synbiotique à base de sous-produits de l'érable. Dans la troisième partie de la thèse, nous avons développé, en partenariat avec des chercheurs de l'Université de Sherbrooke, un procédé de fermentation utilisant la souche bactérienne Bacillus velezensis FZB42, en vue de la création du produit synbiotique à base de sous-produits de l'érable. Les conditions optimales de fermentation ont été établies, d'abord en petits volumes, puis validées dans un bioréacteur de 25 litres. Un procédé de séchage par atomisation a ensuite été développé et optimisé pour le conditionnement du produit synbiotique et sa conservation à long terme. Ce synbiotique a par la suite été évalué à l'aide du modèle digestion in vitro TIM-1. Les résultats obtenus ont montré sa capacité de survie en atteignant le côlon. La quatrième et dernière partie de cette étude a consisté en un test in vivo, où des porcelets en post-sevrage ont été nourris avec une moulée additionnée du supplément synbiotique. Les résultats ont démontré une amélioration des performances zootechniques, à savoir, une meilleure croissance, un gain de poids quotidien plus élevé et un ratio nourriture / poids au moins égal à celui obtenu avec les antibiotiques. La supplémentation avec ce synbiotique a entraîné une augmentation des concentrations d'acides gras à chaîne courte dans le côlon. De plus, une modulation positive du microbiote colique a été observée, avec une diminution de la proportion du genre Terrisporobacter et une augmentation de la proportion du genre Streptococcus. En conclusion, les recherches entreprises dans le cadre de cette thèse ont permis de réaliser une caractérisation poussée des sous-produits de l'industrie acéricole et de développer une formule synbiotique à base de ces produits et contenant B. velezensis comme souche probiotique. Ce synbiotique ayant ensuite été consommé par des porcelets en post-sevrage. Ces résultats répondent, non seulement à un enjeu économique et écologique pour l'industrie acéricole par la valorisation des sirops d'érable déclassés et des râches, mais également à un enjeu sanitaire global, en contribuant à la lutte contre la résistance aux antibiotiques. / Every year, the maple syrup industry produces significant quantities of by-products, primarily composed of downgraded syrups that do not meet quality standards and filtration residues (referred to as "râches") from the process to achieve clear maple syrup. For sustainability and economic efficiency, it is crucial to explore new ways to valorize these by-products. Meanwhile, the pork industry is looking for solutions to improve the health of its piglets, especially during the critical weaning period marked by diarrheal episodes that lead to weight loss and dysbiosis, resulting in growth retardation. Thus, the goal of this thesis is to explore the potential for valorizing certain by-products of the maple syrup industry by developing new high-value products for animal nutrition. More specifically, this doctoral project aimed to develop and characterize a synbiotic product based on maple by-products and evaluate its potential as a nutritional supplement in pig production. In the first part, we characterized the maple by-products by analyzing their physicochemical properties (?Brix, viscosity, color, pH), chemical composition (carbohydrates, organic acids, polyphenols, and minerals), and in vitro digestibility. On the one hand, for the « râche », physicochemical analyses showed a great variability among samples depending on the product's origin and season. On the other hand, the analysis of downgraded syrups (ropy and buddy), showed a composition similar to standard maple syrup, notably high in polyphenols and the presence of polysaccharides, suggesting a strong potential for use as a source of prebiotic molecules. The second part focused on evaluating the probiotic potential of Bacillus velezensis FZB42 (=DSM 23117) for animal feed. The strain's growth, antibiotic susceptibility, and genomic characteristics, such as virulence genes, as well as its survival under physiological conditions of the piglet digestive tract, were evaluated using different in vitro approaches. These results highlighted the potential of B. velezensis FZB42 as a probiotic strain for the development of the synbiotic product based on maple by-product. In the third part of the thesis, we developed, in partnership with researchers from the University of Sherbrooke, a fermentation process using the bacterial strain Bacillus velezensis FZB42, aimed at creating the synbiotic product based on maple by-products. Optimal fermentation conditions were established, first in small volumes and validated in a 25-liter bioreactor. Then a spray drying process was developed and optimized for the packaging and long-term preservation of the synbiotic product. Subsequently, this symbiotic was evaluated using the in vitro digestion model TIM-1. The results showed its ability to survive, reaching the colon. The fourth and final part of this study consisted of an in vivo test, in which post-weaning piglets were fed a feed supplemented with the synbiotic. The results demonstrated improved zootechnical performance, namely better growth, higher daily weight gain, and at least an equal feed-to-weight ratio compared to that obtained with antibiotics. Supplementation with this synbiotic led to an increase in short-chain fatty acid concentrations in the colon. Additionally, positive modulation of the colonic microbiota was observed, with a decrease in the proportion of the genus Terrisporobacter and an increase in the proportion of the genus Streptococcus. In conclusion, the research undertaken in this thesis enabled a thorough characterization of the maple syrup industry by-products and the development of a symbiotic formula based on these products and containing B. velezensis as a probiotic strain. This synbiotic was subsequently consumed by post-weaning piglets. These results address not only an economic and ecological challenge for the maple syrup industry by valorizing downgraded syrups and râches but also a global health issue by contributing to the fight against antibiotic resistance.

Le surplus de production de lisier de porc dans certaines régions a mené au développement de technologies permettant de prendre en charge celui-ci, afin de réduire les risques de contamination pour l'environnement. La biofiltration à support organique, constitue une alternative au transport du lisier en traitant in situ ce polluant. Le désir d'optimiser l'enlèvement de l'azote par ce procédé et le besoin d'acquérir de meilleures connaissances au niveau des transformations de ce composant dans le système ont conduit à l'élaboration d'un projet d'envergure visant à mieux comprendre le comportement de l'azote. Ce projet de doctorat s'inscrit donc dans cette mission et avait pour objectifs principaux de développer des outils analytiques permettant de caractériser la biomasse nitrifiante et dénitrifiante présente sur le support du procédé et d'utiliser ces outils pour suivre la colonisation de biofiltres pilotes. La respirométrie azotée de type LSS et le blocage à l'acétylène ont donc été adaptés afin d'évaluer respectivement l'activité nitrifiante et dénitrifiante potentielle d'échantillons du milieu filtrant, tandis que le PCR en temps réel a été utilisé pour quantifier les microorganismes oxydant l'ammoniaque (AOB), Nitrobacter, Nitrospira, les bactéries dénitrifiantes possédant le gène nirS ainsi que les bactéries totales. Trois biofiltres pilotes ont été montés, alimentés avec du lisier de porc ayant des ratios DBOsrNTK différents (3, 6 et 9) et suivis durant 180 jours. Ceux-ci étaient constitués de milieu filtrant organique surmonté d'une couche grossière, principalement composée de pouzzolane. Un échantillonnage régulier des affluents et des effiuents gazeux et liquides des biofiltres, ainsi qu'à différentes hauteurs dans le procédé, ont permis d'observer le profil de la concentration des formes azotées dans les trois biofiltres et de déterminer, par bilan de masse, l'activité observée des couches de milieu filtrant. De plus, un échantillonnage du support a permis de caractériser la biomasse de l'azote dans chaque couche en évaluant son activité potentielle et en la quantifiant par PCR en temps réel. La présence de bactéries nitrifiantes, mise en évidence par leur activité potentielle, a pu être notée dès le début de la période de suivi, mais la nitrification n'a pu être observée qu'aux environs du 40e jour d'opération. Leur activité potentielle a augmenté graduellement jusqu'à la fin des essais. La dénitrification était présente durant toute la durée du suivi et semblait suivre un cycle de croissance-décroissance, particulièrement à partir du jour 80. Pour les trois conditions d'opération, le potentiel à nitrifier et à dénitrifier s'est retrouvé majoritairement en surface du procédé, dans les couches grossières des biofiltres, très peu de biomasse ayant colonisé le milieu filtrant organique. De plus, le potentiel à transformer l'azote, que ce soit par la nitrification ou la dénitrification, était toujours plus élevé que ce qui pouvait être observé dans le procédé. Ceci suggère qu'il serait possible d'optimiser l'enlèvement de l'azote en favorisant l'un ou l'autre des métabolismes. Il existe un lien très fort entre la nitrification et la dénitrification, particulièrement dans les couches grossières des biofiltres. Également, de très fortes concentrations de bactéries dénitrifiantes possédant le gène nirS et de bactéries nitrifiantes ont été retrouvées dans les échantillons environnementaux de milieu filtrant provenant des biofiltres, proposant que ceux-ci croissent à proximité les uns des autres. Ces deux observations appuient fortement l'hypothèse d'une nitrification et dénitrification simultanée (NDS) à l'intérieur du procédé. La quantification réalisée a permis de constater qu'on retrouve une plus forte concentration de Nitrobacter par rapport à Nitrospira, contredisant plusieurs études récentes ayant démontré la tendance inverse dans les procédés à biomasse en suspension traitant des effluents municipaux. De plus, il a été possible de démontrer que les bactéries dénitrifiantes possédant le gène nirS contribuent fortement à l'activité dénitrifiante potentielle mesurée à l'aide du blocage à l'acétylène. Par contre, la respirométrie azotée ne semble pas être en mesure de bien décrire l'évolution de chaque groupe impliqué dans la nitrification, mais de le faire plutôt pour le comportement global de cette biomasse. Finalement, très peu de différences ont pu être observées au niveau des performances et de la colonisation des biofiltres alimentés à des ratios de 3 et 6. Par contre, celui alimenté à un ratio de 9 a montré des divergences majeures comparées aux deux autres. En effet, une hausse importante du pH , une perte d'efficacité au niveau de l'enlèvement de la DCO et de l'alcalinité et une forte coloration ont pu être observées après seulement quelques semaines d'opération. De plus, la biomasse nitrifiante, quoique démontrant un potentiel important, semble avoir eu de la difficulté à s'établir dans le procédé à ce ratio. Les résultats obtenus pourront être utilisés pour mieux cibler les changements à apporter pour l'optimisation de l'enlèvement de l'azote. Également, ceux-ci permettent de mieux comprendre de quelle façon la biomasse impliquée dans les transformations de l'azote colonise le biofîltre ainsi que son comportement à l'intérieur du procédé. / Producing pig manure in excess in some regions has brought new technological advances allowing its treatment, in order to reduce contamination risks associated with its presence in natural ecosystems. BIOSOR™-Manure, an organic biofilter, is an interesting alternative to its transportation as it treats pig manure on site. The necessity to optimize nitrogen removal by this process and to get a better knowledge about its transformation inside the System has led to a scientific project aiming at those needs. This PhD project constituted a part of it and had as objectives to develop analytical methods to characterize nitrifying and denitrifying biomasses present on the biofilter media and to utilize them to monitor pilot biofilters colonization. LSS nitrogen respirometry and acetylene blockage technique were adapted to respectively evaluate potential nitrifying and denitrifying activities of media samples, while real-time PCR was realized to quantify ammonia oxidizing bacteria (AOB), Nitrobacter, Nitrospira, denitrifying bacteria containing nirS gene and total bacteria. Three pilot biofilters were installed, fed with pig manure having different BODs:TKN ratios (3, 6 and 9) and monitored during 180 days. They were all the same, being made with an organic layer surmounted by a coarse layer (pozzolana). Regular sampling of liquid and gaseous influents and effluents and at different depths allowed the observation of each section for its concentration of gaseous and aqueous nitrogen. Those data were used to calculate a nitrogen mass balance in order to determine the observed activity in each layer. Moreover, regular media sampling was made to characterize the nitrogen biomass by evaluating its potential activity and its quantity. Nitrifiers' presence, followed by potential nitrifying activity, was noted at the beginning of the monitoring period, but nitrification was only observed after approximately 40 days of operation. Its potential activity gradually increased until the end of the project. Denitrification was present ail along and seemed to follow a growth-decay cycle, particularly after 80 days. For the three operational conditions, almost ail of the potential nitrifying and denitrifying activities could be observed near the surface of the process, in the coarse layers, very little biomass being able to colonize the organic media. Moreover, nitrogen removal potential was always higher as that could be seen in the process, both for nitrification and denitrification. It suggests that it is possible to optimize nitrogen removal by promoting one or another of the metabolism. There was a strong correlation between nitrification and denitrification, particularly in the coarse layers. Also, we found high concentrations of nirS denitrifiers and nitrifying bacteria in the same environmental samples, proposing that those grow near each other. Both these observations support the hypothesis that there is simultaneous nitrification and denitrification (SND) inside this process. Quantification showed higher concentration of Nitrobacter compared to Nitrospira, contradicting previous recent studies that demonstrated the reverse trend in suspended biomass processes treating urban wastewaters. Also, it has been possible to fmd that nirS denitrifiers strongly contributed to the potential denitrifying activity, evaluated with the acetylene blockage technique. However, nitrogen respirometry did not seem to describe well each nitrifying group evolution, but only allowed to understand the global behavior of this biomass. Finally, very few differences could be observed between biofilters fed with 3 and 6 BODs:TKN ratios, both for performances and colonization. However, the biofilter fed with a higher ratio (9) showed important dissimilarities compared to the others. In fact, an important increased of pH, a decrease of efficiency for COD and alkalinity removal and a strong brown coloration could be observed only a few weeks after the start-up. Moreover, nitrifying biomass, while showing a good potential activity, seemed to have difficulties to colonize the System. Results could be used, in order to optimize nitrogen removal, to change operational conditions a better way, know knowing what the biomass is capable of and where it can be found in the process. Also, these data allow a better understanding of how the nitrifying and denitrifying biomass colonizes the biofilters and of its behavior inside the System.