Lors de la production des poudres protéiques laitières, des précautions sont prises pour assurer des fonctions technologiques optimales selon leurs utilisations. Cependant, des évolutions structurales et fonctionnelles surviennent lors du stockage. Ce projet vise ainsi à comprendre les mécanismes de modification qui interviennent lors du stockage des poudres d’isolat de protéines solubles du lait (WPI). Pour ce faire, des poudres de WPI ont été stockées en conditions contrôlées (15 mois à 20°C, 40°C et 60°C), et leurs évolutions structurales et fonctionnelles après réhydratation ont été suivies expérimentalement à intervalles réguliers.Les résultats montrent que le vieillissement suit une trajectoire définie impliquant d’abord la lactosylation d’une partie des protéines, puis leur agrégation à l’état sec. De plus, cette trajectoire est caractérisée par un phénomène de rattrapage des modifications observées aux basses températures vers les plus hautes. L’impact des évolutions structurales sur les propriétés fonctionnelles est contrasté : les résultats montrent que les propriétés moussantes et interfaciales sont peu affectées, alors que les propriétés d’agrégation thermo-induites sont grandement modifiées. Pour minimiser ces modifications, deux pistes d’amélioration ont été suivies : 1. la granulométrie des poudres et 2. la teneur en lactose résiduel. La différence de granulométrie n’a pas eu d’influence sur le vieillissement alors que la diminution de la teneur en lactose a permis de limiter significativement l’étendue des modifications induites lors du stockage. / During dairy powder manufacture, precautionary measures are taken to ensure optimal technological functionalities regarding their use requirements. However, changes in structural and functional properties appear during storage. This project aimed understand the mechanisms of changes that occur during storage of whey protein isolate (WPI) powders. To do this, WPI powders were stored under controlled conditions (20°C, 40°C and 60°C for 15 months), and their structural and functional changes after rehydration were experimentally monitored at regular intervals. The results showed that ageing follows a specific path involving first protein lactosylation and then their aggregation in the dry state. In addition, this path was characterized by a catching up behaviour from the changes obtained at lower temperatures to those at highest temperatures. The impact of these structural changes on the functional properties was mixed:the results showed that the foaming and interfacial properties were only slightly affected, while the heat-induced aggregation properties were greatly modified. To minimize these storage-induced changes, several areas for improvement were followed, playing on either the powder particle size, or on lactose content whose role appeared to be crucial for the development of the Maillard reaction. The study showed that the difference in powder particle size had no influence on their ageing path while lowering the lactose concentration allowed to significantly reduce the extent of the storage-induced changes.

Les films minces de protéines solubles sont des systèmes pertinents pour modéliser les interactions entre deux bulles et interpréter la stabilité des mousses de protéines. Au cours de ce travail, nous avons montré que les propriétés des couches de protéines adsorbées à l'interface air/solution conditionnaient la stabilité, la structure et la perméabilité à l'air des films résultants. En optimisant les paramètres de la solution (pH, force ionique?), nous avons ainsi contrôlé la formation d'un film noir de protéines et déterminé son organisation moléculaire par réflectivité des rayons X. Par ailleurs, nous avons montré que les bulles de protéines s'entouraient d'une carapace insoluble en décroissant sous l'effet du mûrissement d'Ostwald. La cinétique de ce phénomène, particulièrement lente, a été interprétée en fonction de la structure dynamique et de la rhéologie du réseau de protéines qui forme la paroi des bulles. Puis, nous avons proposé un nouveau dispositif, encore perfectible, qui permet de mesurer les interactions qui prennent part dans les films de protéines. Finalement, nous avons tenté de corréler les propriétés des films et bulles de protéines individuels au comportement d'une mousse macroscopique obtenue dans des conditions analogues. Cet exercice est délicat expérimentalement car les couches de protéines adsorbées gardent la mémoire des évènements mécaniques qu'elles subissent. Dans un registre différent, nous avons déterminé l'architecture d'un autre type de films complexes, constitués de cyclodextrines amphiphiles. La géométrie confinée des films noirs a été exploitée pour étudier l'hydratation de ces objets.

La malnutrition liée au vieillissement est souvent accompagnée de nombreux dérèglements et dysfonctionnements métaboliques, notamment la perturbation de l'homéostasie énergétique (installation de l’insulinorésistance), la fragilité, la diminution de la masse musculaire et les troubles de la réponse immunitaire. Ainsi, la manipulation nutritionnelle, au cours du vieillissement, est considérée comme l'une des solutions possible pour prévenir et traiter ces troubles. Parmi les substances nutritives qui ont été largement étudiées, la composition en protéines (acides aminés), la qualité des lipides (AGPI n-3) et les micronutriments (vitamine D).L’objectif de cette thèse consiste à déterminer l’impact de la dénutrition et d’évaluer le potentiel d'une des formules de réalimentation contenant un mélange à haute teneur en protéines solubles du lait, associées à de la matière grasse laitière, enrichie en acides gras polyinsaturés de la famille omega 3 (précurseur ALA et DHA) et en vitamine D sur la composition en acides gras (AG) du plasma, des globules rouges et du cerveau ainsi que ses conséquences sur les marqueurs du statut inflammatoire, la réponse hépatique à l’insuline, l'expression de gènes impliqués dans la régulation de l'homéostasie énergétique et l’inflammation hypothalamique, chez des rats âgés préalablement soumis à une restriction alimentaire. Dans un premier temps, nous avons montré que la restriction alimentaire de trois mois, non carencée en ALA, induit une perte importante en omega3 (ALA et dérivés LCn-3) alors que le dérivé ARA de la série n-6 est peu modifié, conduisant ainsi à une élévation du statut pro-inflammatoire exprimé sous forme d’une augmentation du ratio ARA/LCn-3.Toutefois, les quatre semaines de réalimentation, notamment avec la formule contenant le mélange matière grasse laitière, colza et DHA, associé à de la caséine ou des protéines solubles du lait, restaure 1/ les valeurs de DHA du cerveau non restaurées par un régime contrôle de renutrition, 2/ augmente les valeurs des dérivés LCn-3 (EPA, DHA) à des niveaux supérieurs à ceux d’un régime contrôle non dénutris et de renutrition. Cette augmentation s’accompagne d’une réduction des valeurs d’ARA, induisant une baisse drastique dans le plasma et les globules rouges du ratio ARA/EPA. Ces formules montrent pour la première fois qu’elles peuvent induire une réduction très importante du statut inflammatoire par rapport à celui observé généralement chez les vieux rats et pourrait présenter un intérêt beaucoup plus général en prévention des pathologies associées au vieillissement, liées ou non à la dénutrition.Dans un second temps, nous avons montré que la restriction alimentaire de trois mois entraîne 1/ une augmentation de l’expression du récepteur à l'insuline dans l'hypothalamus, le foie et le tissu adipeux, accompagnée d'une augmentation du facteur pro-inflammatoire TNFα dans l’hypothalamus. Cependant, la réalimentation de quatre semaines entraîne 2/ un gain de poids similaire et maintient l’insulinosensibilité hépatique. En effet, nous avons montré, pour la première fois, qu’une réalimentation avec les régimes comportant le mélange MGLA/colza/DHA, permettrait 3/ d’augmenter la prise alimentaire et de diminuer l’inflammation hypothalamique, notamment, avec la formule complète contenant un mélange de haute teneur en protéines solubles de lait, associée à la matière grasse laitière /colza/DHA et enrichie en vitamine D. / Malnutrition related to aging is often accompanied by many metabolic disorders, including the disruption of energy homeostasis (installation of insulin resistance), fragility, decreased muscle mass and immune response deficiency. Thus, the nutritional manipulation, during aging, is considered to be a solution to prevent these disorders or to treat and limit damages. Amongst the nutrients that have been widely studied, we find the quality of proteins (or amino acids), of lipids (n-3 PUFA) and micronutrients (vitamin D).The aim of this thesis is to determine the impact of undernutrition and assess the potential of the refeeding formulas containing a high content of soluble protein of milk, associated with milk fat enriched with omega3 polyunsaturated fatty acids (ALA precursor and DHA) and vitamin D, on the fatty acid (FA) of the plasma, red blood cells and brain and its consequences on markers of inflammatory status, the hepatic response to insulin, the expression of genes involved in the regulation of energy homeostasis as well as hypothalamic inflammation, in old rats previously submitted for food restrictionAs a first step, our results showed that the dietary restriction of three months, despite being only moderately ALA deficient, induced a drastic loss omega3 (ALA and derivatives LCn-3), whereas a weak increase of ARA derived from n-6 series is observed, leading to a rise of the pro-inflammatory state expressed as an increase in the ratio ARA/LCn-3.However, we have shown that the four-week-refeeding formulas containing a blend of dairy-fat, rapeseed and DHA associated with casein or milk soluble proteins, restored 1 / DHA values of the brain not previously restored by the refeeding control diet, 2 /increases the values of LCn-3 derivatives (EPA, DHA) to levels above those obtained with the control non-malnourished and refeeding diets. This increase was accompanied by a reduction in ARA values, leading to a drastic drop in plasma and red blood cells ratio ARA / EPA. These formulas show for the first time that they can induce a very significant reduction of inflammatory status compared to that usually seen in old rats and could therefore present a more general interest in prevention of ageing diseases associated or not to undernutrition.In a second step, our results showed that dietary restriction of three months resulted 1/increased expression of the insulin receptor in the hypothalamus, liver and adipose tissue, accompanied by an increase of the proinflammatory factor TNF in the hypothalamus. However, the four-weeks-refeeding produces 2/ a similar weight gain and maintains hepatic insulin sensitivity. Indeed, we showed, for the first time, that refeeding, with diets containing the blend of dairy-fat / rapeseed / DHA, would 3/ increase food intake and decrease the hypothalamic inflammation, especially with the full formula containing a mixture of high content of soluble milk proteins, associated with dairy-fat / rapeseed / DHA fortified with vitamin D.