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Les nutriments des matrices alimentaires doivent être bioaccessibles puis biodisponibles pour atteindre les organes vitaux et être métabolisés. Les protéines laitières (caséines et protéines de lactosérum) ont une valeur nutritionnelle importante par leur composition en acides aminés (AA) essentiels et en acides aminés branchés qui ont un impact sur plusieurs réponses métaboliques postprandiales. Ces protéines ont aussi un rôle technologique essentiel dans le processus de fabrication des yogourts. Des polysaccharides (PS) peuvent être ajoutés dans les yogourts pour les stabiliser. Des études précédentes ont montré que des amidons, des pectines (PS communs utilisés par les industriels laitiers) et des β-glucans (stabilisants d’intérêt comme fibre soluble) pouvaient moduler la digestion des protéines (in vitro et in vivo) et certaines réponses métaboliques postprandiales. Un modèle de digestion gastro-intestinale (GI) in vitro a été mis au point pour analyser la digestion des protéines laitières de yogourts standardisés variant par leur composition en PS (sans PS, 0.75 % d’amidon, 0.4 % de β-glucan, 0.2 % de pectine). Les formulations ont montré des viscosités différentes dans des conditions de cisaillement contrôlées représentant les conditions GI. La bioaccessibilité des AA a été différente selon le PS ajouté et il n’y avait pas de corrélation avec la viscosité du yogourt. Une étude in vivo chez l’animal réalisée avec les mêmes yogourts a aussi montré un impact de l’ajout de PS de nature différente sur la biodisponibilité de certains AA et sur certaines réponses métaboliques. En particulier, l’ajout d’amidon, par rapport au yogourt sans PS, a significativement diminué la vidange gastrique et la concentration plasmatique de Phe, un AA associé à l’incidence du diabète de type 2. Quinze minutes après l’ingestion du yogourt avec β-glucan, la glycémie a significativement diminué et la clairance à l’insuline a augmenté par rapport aux autres yogourts. Ces résultats ont permis de mettre en évidence l’intérêt d’étudier l’impact de la composition de la matrice alimentaire sur son intégrité et sur la cinétique de libération des nutriments azotés dans l’appareil GI, et sur des réponses métaboliques associées pouvant ici être bénéfiques aux diabétiques. / Nutrients of food matrixes have to be bioaccessible and bioavailable to reach vital organs and be metabolized. Dairy proteins (caseins and whey proteins) possess an important nutritional value because of their high content in essential and branched amino acids (AA) affecting postprandial metabolic responses. These proteins have an essential technical function in yogurt process. Polysaccharides (PS) can be added in yogurts as stabilizers. Previous studies showed that starches, pectins (common PS used by the dairy industry), and β-glucans (stabilizers of interest as soluble fiber) modulated protein digestion (in vitro and in vivo) and postprandial metabolic responses. An in vitro gastrointestinal (GI) model was developed to analyze protein digestion in standardized dairy products with different PS composition (without PS, starch 0.75%, β-glucan 0.4%, pectin 0.2%). The formulations showed different viscosities under controlled shear representative to GI conditions. AA bioaccessibility was different depending on the added PS but was not related to the yogurt viscosity. The in vivo study, realised with animal model, using the same yogurts showed different impact of added PS on AA bioavailability and on metabolic responses. In particular, in comparison to the control yogurt the starch supplementation decreased significantly the gastric emptying and the plasmatic Phe concentration, an AA associated with incidence of type 2 diabetes. Fifteen minutes after yogurt with β-glucan consumption, glycemia decreased significantly and insulin clairance increased in comparison to other yogurts. These results show the interest to study the impact of food matrix composition on matrix integrity and on release kinetics of nitrogenous nutrients in GI tractus, and on associated metabolic responses here beneficial for diabetic subjects.

Les breuvages enrichis en protéines et fibres alimentaires sont des produits en croissance mais leur développement constitue un défi technologique dû à l’instabilité des protéines en milieu acide après un traitement thermique. L’objectif de cette étude était d’étudier l’effet de l’homogénéisation (1500 psi, 4°C) sur la stabilité des protéines seules et des complexes protéines/pectines en présence de β-glucan dans un jus modèle au cours de l’entreposage (4°C). La stabilité a été évaluée par observation visuelle (séparation des phases, précipitation) et la distribution des protéines dans les phases a été effectuée en fonction du temps d’entreposage (jours 1, 7, 14, 21 et 28). La taille, la charge des particules et la viscosité des solutions ont été mesurées aux jours 1 et 28. L’homogénéisation effectuée après la pasteurisation a augmenté la stabilité des protéines seules grâce à une diminution significative de la taille des agrégats des protéines. Toutefois, l’homogénéisation effectuée avant la pasteurisation n’a pas eu d’effet sur la stabilité. L’ajout de faibles concentrations de pectine n’a pas amélioré la stabilité des protéines en milieu acide après la pasteurisation. Les complexes obtenus avaient une charge faible et une taille élevée que l’homogénéisation n’a pas pu réduire. L’ajout de β-glucan a favorisé l’augmentation de la proportion de précipité pour les breuvages enrichis en protéines seules, et n’a pas modifié la stabilité des protéines en présence de pectines. Cependant, les protéines insolubles se trouvant dans les phases précipitées sont faciles à resuspendre après l’agitation des breuvages. Ce travail a démontré que l’homogénéisation est un traitement simple qui permet la stabilisation des breuvages enrichis, mais qui nécessite une adaptation au procédé habituel. / There is an increasing demand for beverages enriched with proteins and dietary fibers but this development is still a technological challenge due to protein instability in acidic condition after heat treatment. The objective of this work was to study the effect of homogenization before/after pasteurization on the stability of proteins and proteins/pectin complexes in presence of β-glucan in juice model during the storage at 4°C. The stability was evaluated by visual observation (phase separation, precipitation) and distribution of proteins was determined at storage time of 1, 7, 14, 21 and 28 days. The size, the charge of the particles and the viscosity of the solutions were measured in days 1 and 28. A homogenization step performed after pasteurization increased the proteins’ stability by significant decrease in particle size. However, the homogenization performed before pasteurization had no effect. The addition of low concentrations of pectin did not stabilize the proteins after pasteurization. The complexes obtained had a low charge and a large size that homogenization could not reduce. The addition of β-glucan promoted the proportion of precipitate for the beverage with proteins alone and did not affect proteins’ stability in the presence of pectin. However, the insoluble proteins in the precipitate phases are resuspended easily by some tube inversions. This work demonstrated that homogenization is a simple treatment that could help stabilize fortified beverages but it requires adaptation to usual procedure.

Les bactériocines sont des composés de nature protéique dotés d'une activité antimicrobienne dirigée contre des bactéries phylogénétiquement proches de la souche productrice. Récemment, la production de bactériocines a été évoquée comme un mécanisme d'action important impliqué dans l'activité antimicrobienne des probiotiques au niveau gastro-intestinal. Ce projet de recherche avait pour objectif d’évaluer la capacité de certaines bactéries lactiques bactériocinogènes à produire leur bactériocine dans les conditions physiologique et microbiologique du tractus digestif. Trois souches bactériocinogènes, à savoir Lactococcus lactis biovar diacetylactis UL719 (productrice de nisine Z), Pediococcus acidilactici UL5 (productrice de pédiocine PA-1) et L. lactis ATCC 11454 (productrice de nisine A) ont été utilisées comme modèle lors de ces travaux de thèse. Des expériences menées dans le simulateur de tractus digestif TIM-1 ont montré que P. acidilactici avait un taux de survie de 17 % aux stress rencontrés au niveau de l’estomac et de l’intestin grêle. Le transit dans la partie proximale du système digestif a eu peu d’effet sur l’activité inhibitrice de cette souche. Une légère surexpression des gènes de production de la bactériocine a même été observée à la sortie l’iléon. Contrairement à P. acidilactici UL5, L. lactis ATCC 11454 était moins résistante au stress digestif, avec un taux de survie inférieur à 1 %. Par ailleurs, les trois souches bactériocinogènes étudiées se sont révélées capables de croitre et de produire leur bactériocine dans un milieu de culture simulant le milieu colique. Dans le cas de P. acidilactici, nous avons démontré une inhibition significative de Listeria directement corrélée avec la production de pédiocine puisqu’aucune inhibition n’a été observée avec un mutant non producteur. Enfin, nous avons étudié la capacité de la souche P. acidilactici à survivre et à produire sa bactériocine au niveau iléaque de même que l’impact de cette activité inhibitrice sur l’équilibre du microbiote iléaque chez l’humain. Les analyses microbiologiques ont révélé que P. acidilactici survivait au transit bien qu’elle ne soit pas capable d’y croitre, probablement en raison d’un manque de compétitivité vis-à-vis du microbiote. Ces observations expliqueraient la faible activité inhibitrice de P. acidilactici contre L. monocytogenes que nous avons mesuré. / Bacteriocins are proteinaceous compound naturally produced by several bacterial strains with an inhibition activity directed against closely related bacteria. Recently, the production of bacteriocins was proposed as an important mechanism of action involved in the antimicrobial activity of probiotics in the gastrointestinal tract. This research aimed to evaluate the ability of some bacteriocin-producing lactic acid bacteria to produce their bacteriocins in the physiological and microbiological conditions of the digestive tract. Three strains, namely L. lactis biovar diacetylactis UL719 (producing nisin Z), P. acidilactici UL5 (producing pediocin PA- 1) and L. lactis ATCC 11454 (producing nisin A) were used as models throughout this thesis. Experiments performed with the TIM-1 digestive tract simulator have shown that P. acidilactici had a survival rate of 17 % in the stomach and small intestine. Passage in the proximal part of the digestive tract had little effect on the inhibitory activity of this strain. A slight over-expression of the genes encoding production of bacteriocin has been observed even at the end of the ileum. Unlike P. acidilactici UL5, L. lactis ATCC 11454 was less resistant to gastrointestinal stress, with a survival rate of less than 1 %. In addition, the three bacteriocin-producing strains considered in this study were proved able to grow and produce their bacteriocins in a culture medium simulating the colonic environment. In the case of P. acidilactici, we demonstrated significant inhibition of Listeria in the colonic medium and that this inhibition was directly correlated with the production of pediocin since no inhibition was observed with a non-producing mutant. Finally, we studied the ability of P. acidilactici to survive and produce its bacteriocin in the ileac conditions and the impact of this inhibitory activity on the balance of ileac microbiota of healthy humans. Microbiological analyzes revealed that P. acidilactici survived throughout the transit although it was not able to grow, probably due to a weak competitivity compared to the ileac microbiota. These observations may explain the low inhibitory activity of P. acidilactici against L. monocytogenes that we measured.

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La réfrigération est le mode de conservation couramment utilisé pour diminuer les pertes de produits végétaux. Cependant, certains produits végétaux comme la tomate ne tolèrent pas les basses températures. Des méthodes alternatives de conservation doivent être développées. Les champs magnétiques ont démontrés des effets désirables comme la promotion de la germination de graines et la stimulation de la croissance de plantes. L’objectif est d’étudier l’effet des champs magnétiques statiques sur les comportements de mûrissement et de sénescence des tomates. Les tomates exposées au champ magnétique étaient suivies pour plusieurs paramètres de mûrissement et sénescence (couleur, texture, intégrité de la membrane), résistance à la maladie et résistance à la blessure au froid. Nos résultats ne montrent pas d’effet des champs magnétiques sur le mûrissement et la sénescence des tomates. Les doses ainsi que la nature du champ magnétique utilisées pourraient être modifiées afin d’obtenir une interaction avec le métabolisme post-récolte de la tomate.

Tableau d'honneur de la FÉSP