Le travail de la thèse s’inscrit dans le cadre de la valorisation enzymatique des produits et des co-produits de la pêche et ce dans l’optique de produire des fonctions et des produits de haute valeur ajoutée. Dans un premier temps, on s’est intéressé à la purification et la caractérisation biochimiques des protéases digestives (trypsine, chymotrypsine et cathepsine D) à partir de l’hépatopancréas de la seiche commune (S. officinalis). Ensuite, nous avons utilisé ces protéases digestives ainsi que d’autres protéases d’origine microbienne dans l’élaboration des hydrolysats protéiques enrichis en peptides bioactifs. 23 nouveaux peptides antihypertensifs ont été identifiés. Également, l’effet antihypertenseur in vivo de certains peptides a été prouvé. Dans un autre volet, on s’est intéressé à l’étude de l’influence de degré d’hydrolyse et le type d’enzyme sur les propriétés fonctionnelles et biologiques dans les hydrolysats protéiques préparés à partir des co-produits (peau et viscères) et le muscle de la seiche commune. Enfin, un procédé enzymatique destiné à l’extraction de la gélatine à partir de la peau de la seiche commune a été développé. L’étude comparative de certaines propriétés fonctionnelles et texturales de la gélatine extraite avec celle d’origine bovine commerciale a été aussi réalisée. / The aim of this project was to improve the biotechnological exploitation of marine ressources to obtain value added products for food and nutraceutical applications. First, several digestives proteases (trypsin, chymotrypsin and cathepsin D) from the hepatopancreas of the cuttlefish (Sepia officinalis) were purified and characterized. In the second part, these digestive proteases and other microbial proteases were used to generate protein hydrolysates enriched in bioactive peptides. 23 novel ACE inhibitory peptides were isolated and identified. In addition, the antihypertensive effect in vivo of some peptides was confirmed. The influence of the degree of hydrolysis and enzyme type on functional and bioactive properties of protein hydrolysates from cuttlefish by-products (skin and viscera) and muscle of the same species was studied. Finally, gelatin from the skin of cuttlefish was extracted using protease-aided process. The characteristics, functional and textural properties of this protein were investigated and compared to those ofcommercial bovine gelatin.

Thesis (Ph. D.)--University of Oregon, 2004. / Typescript. Includes vita and abstract. Includes bibliographical references (leaves 83-91). Also available for download via the World Wide Web; free to University of Oregon users.

Les premiers stades larvaires chez l’huitre creuse, nommée Magallana gigas, constituent une étape clé du bondéroulement du parcours zootechnique et également pour la pérennisation de la production en écloserie. Dans l’objectifde réduire les mortalités observées en écloserie, nous avons recherché de nouveaux peptides antimicrobiens. Larecherche de ces PAM a été réalisée à partir de deux organismes marins, le poisson-lion invasif en mer des caraïbes,Pterois volitans, et la seiche commune présente sur les zones ostréicoles, Sepia officinalis. La recherche de PAM a étéréalisée préférentiellement à partir de transcriptomes de novo obtenus chez ces deux animaux. Chez le poisson lion, àpartir de BLAST, 7 transcrits codant pour des PAM ont été identifiés. Quatre de ces PAM partagent de fortes homologiesde séquences (>90% d’identité) avec des PAM riches en cystéines proches de l’hepcidine, la LEAP-2, la NK-lysine et la bdéfensineidentifiées chez d’autres poissons. Les 3 autres transcrits annotés pteroicidines A, B et C codent pour despeptides apparentés aux piscidines. La présence de la b-défensine et de la pteroicidine a codée par la pteroicidine A a puêtre confirmée dans les extrait de peau du poisson lion par spectrométrie de masse. Une étude approfondie a été menéesur deux formes amidée et non amidée de la ptéroicidine a ainsi que sur plusieurs peptides de différentes tailles issusdes pteroicidines B et C. Les résultats ont permis de mettre en évidence une relation entre la structure, l’amidation et lesactivités antibactériennes et hémolytiques de ces différentes ptéroicidines. Sur le modèle Sepia officinalis, par lesapproches classiques couplant la purification et les tests antibactériens ou par des approches utilisant les BlAST, aucunPAM n’a été mis en évidence. Nous avons donc développé une approche plus originale qui repose sur le « design » depeptides à partir du transcriptome. A partir de 811 petits peptides sans cystéines issus de la base de données APD, nousavons déterminé des critères récurrents concernant la charge, l’hydrophobicité et la composition en acides aminés. Surla base de ces critères et en s’appuyant sur les outils de prédiction de CAMP, douze peptides ont fait l’objet d’une synthèse.Cinq de ces peptides ont révélé un large spectre d’activités antibactériennes. Les peptides antibactériens issus de la seicheayant une activité non hémolytique ont fait l’objet d’un transfert en écloserie. Ce transfert a été optimisé à partir d’uneétude préliminaire sur le peptide de novo K4, particulièrement actif sur les vibrios. Cette étude a mis en évidencel’importance de l’innocuité du peptide antibactérien sur les différents maillons de la chaine trophique, notamment del’huitre, et sur l’importance du stade de développement ciblé. Par ailleurs, nous nous sommes intéressés au devenir despeptides antibactériens de manière à s’assurer de leur biodégradabilité. L’ensemble de ces travaux a permis nonseulement d’identifier de nouveaux PAMs mais également d’apporter les premières données portant sur le potentiel del’utilisation de ces peptides comme alternative aux antibiotiques. / The first larval stages of oyster (Magallana gigas) are key steps in the smooth running of the zootechnical course and inthe sustainability of hatcheries, where mortality levels can be high. That is why we searched for new antimicrobialpeptides (AMPs) on two marine organisms, i.e. lionfish (Pterois volitans), which is invasive in the Caribbean Sea, and thecommon cuttlefish (Sepia officinalis), which is present in French oyster production areas. The search for AMPs wascarried out preferentially from de novo transcriptomes from these two animals. In lionfish, BLAST analyses allowed forthe identification of 7 transcripts encoding AMPs. Four of them shared strong sequence homology (> 90% identity) withAMPs rich in cysteines and close to hepcidin, LEAP-2, NK-lysin and b-defensin identified in other fish. The other 3transcripts, annotated pteroicidins A, B and C, coded for piscidin-related peptides. The presence of b-defensin andpteroicidin a encoded by pteroicidin A was confirmed in lionfish skin extracts by mass spectrometry. An in-depth studywas conducted on two amide and non-amide forms of pteroicidin a, as well as on several peptides of different sizesderived from pteroicidins B and C. The results highlighted a relationship between structure, amidation, and theantibacterial and hemolytic activities of these different pteroicidins. On the other hand, no AMP was highlighted in theSepia officinalis model using conventional approaches coupling purification and antibacterial tests or BLAST approaches.We therefore developed a more original approach that relies on the design of peptides starting from the transcriptome.Starting from 811 small cysteine-free peptides from the APD database, we determined recurring criteria for charge,hydrophobicity, and amino acid composition. Based on these criteria and on CAMP prediction tools, twelve peptides weresynthesized. Five of them revealed a broad spectrum of antibacterial activities. Non-hemolytic antibacterial peptidesderived from cuttlefish were transferred to the hatchery. This transfer was optimized thanks to a preliminary study onthe de novo K4 peptide, which is particularly active on vibrios. The study highlighted the importance of antibacterialpeptide safety on the various links of the trophic chain including oyster, and the importance of the targeted stage ofdevelopment. In addition, we addressed the fate of antibacterial peptides to ensure their biodegradability. Altogether,this work not only helped to identify new AMPs but also to provide the first data on the potential use of these peptidesas an alternative to antibiotics.

Dye-sensitized Solar Cells (DSSC), also known as Grätzel cells, have been identified as a cost-effective, easy-to-manufacture alternative to conventional solar cells. While mimicking natural photosynthesis, they are currently the most efficient third-generation solar technology available. Among others, their cost is dominated by the synthetic dye which consists of efficient Ruthenium based complexes due to their high and wide spectral absorbance. However, the severe toxicity, sophisticated preparation techniques as well as the elevated total cost of the sensitizing dye is of concern. Consequently, the current global trend in the field focuses on the exploitation of alternative organic dyes such as natural dyes which have been studied intensively. The main attractive features of natural dyes are their availability, environmental friendly, less toxicity, less polluting and low in cost. This contribution reports on the possibility of using sepia melanin dye for such DSSC application in replacement of standard costly ruthenium dyes. The sepia melanin polymer has interesting properties such as a considerable spectral absorbance width due to the high degree of conjugation of the molecule. This polymer is capable of absorbing light quantum, both at low and high energies ranging from the infrared to the UV region. The comprehensive literature survey on Grätzel solar cells, its operating principle, as well as its sensitization by natural dyes focusing on sepia melanin has been provided in this master’s dissertation. The obtained results in investigating the morphology, chemical composition, crystalline structure as well as optical properties of sepia melanin samples using Scanning Electron Microscopy (SEM), Transmission Electron Microscopy (TEM), Energy x-ray diffraction, X-ray Diffraction (XRD), Fourier Transform Infrared spectroscopy (FTIR), Raman spectroscopy, UV-VIS absorption spectroscopy as well as Photoluminescence (PL) for Grätzel solar cell application have been reported. These results represent an important step forward in defining the structure of melanin. The results clearly show that sepia melanin can be used as natural dye to DSSC sensitization. It is promising for the realization of high cell performance, low-cost production, and non-toxicity. It should be emphasized here that natural dyes from food are better for human health than synthetic dyes. / Physics / 1 online resource (xii, 101 leaves) : illustrations / M. Sc. (Physics)

Dye-sensitized Solar Cells (DSSC), also known as Grätzel cells, have been identified as a cost-effective, easy-to-manufacture alternative to conventional solar cells. While mimicking natural photosynthesis, they are currently the most efficient third-generation solar technology available. Among others, their cost is dominated by the synthetic dye which consists of efficient Ruthenium based complexes due to their high and wide spectral absorbance. However, the severe toxicity, sophisticated preparation techniques as well as the elevated total cost of the sensitizing dye is of concern. Consequently, the current global trend in the field focuses on the exploitation of alternative organic dyes such as natural dyes which have been studied intensively. The main attractive features of natural dyes are their availability, environmental friendly, less toxicity, less polluting and low in cost. This contribution reports on the possibility of using sepia melanin dye for such DSSC application in replacement of standard costly ruthenium dyes. The sepia melanin polymer has interesting properties such as a considerable spectral absorbance width due to the high degree of conjugation of the molecule. This polymer is capable of absorbing light quantum, both at low and high energies ranging from the infrared to the UV region. The comprehensive literature survey on Grätzel solar cells, its operating principle, as well as its sensitization by natural dyes focusing on sepia melanin has been provided in this master’s dissertation. The obtained results in investigating the morphology, chemical composition, crystalline structure as well as optical properties of sepia melanin samples using Scanning Electron Microscopy (SEM), Transmission Electron Microscopy (TEM), Energy x-ray diffraction, X-ray Diffraction (XRD), Fourier Transform Infrared spectroscopy (FTIR), Raman spectroscopy, UV-VIS absorption spectroscopy as well as Photoluminescence (PL) for Grätzel solar cell application have been reported. These results represent an important step forward in defining the structure of melanin. The results clearly show that sepia melanin can be used as natural dye to DSSC sensitization. It is promising for the realization of high cell performance, low-cost production, and non-toxicity. It should be emphasized here that natural dyes from food are better for human health than synthetic dyes. / Physics / 1 online resource (xii, 101 leaves) : illustrations / M. Sc. (Physics)

L’évaluation et la gestion des stocks de poissons ont pour objectif d’atteindre une exploitation durable des ressources fournies par les océans. Si les progrès dans ce domaine sont bien réels pour certains stocks de grande importance commerciale, la situation est différente pour les stocks dits à données limitées. Souvent historiquement moins exploités, ces stocks ne bénéficient pas des mêmes ressources, tant économiques qu’humaines, pour réaliser une évaluation de stock permettant par la suite la mise en place de mesures de gestion. Ce travail s’appuie sur deux cas d’étude, le lieu jaune (Pollachius pollachius) et la seiche (Sepia officinalis), afin d’explorer des méthodologies d’évaluation de stocks adaptées aux situations de données limitées. Après une première partie introductive reprenant le contexte de l’évaluation des stocks et présentant les deux cas d’étude, une revue des méthodes d’évaluation de stocks à données limitées est proposée. Une troisième partie compare les résultats d’un modèle de biomasse à deux stades et d’un modèle multi-annuel de déplétion généralisé appliqués au stock de seiche de Manche. Une version améliorée du modèle de biomasse à deux stades codé en Bayésien est également présentée. Le travail se poursuit avec l’application d’un modèle d’analyse intégrée Stock Synthesis au stock de lieu jaune de mer Celtique. Les résultats sont comparés aux résultats de modèles plus simples nécessitant moins de données. Les résultats du modèle Stock Synthesis s’avèrent sensibles aux hypothèses sur la valeur de mortalité naturelle, dont le calcul dépend des paramètres de croissance du stock. La cinquième partie présente l’acquisition et le traitement de nouvelles données qui pourront permettre une meilleure estimation de l’état du stock de lieu jaune. Un modèle hiérarchique Bayésien est construit, permettant un transfert d’information entre trois stocks et la mise à jour des paramètres biologiques du lieu jaune. Le dernier chapitre conclut ce travail en reprenant les principaux résultats obtenus et en élargissant la discussion sur des perspectives de recherche. / The assessment and the management of fish stocks aim at achieving a sustainable exploitation of the resources provided by the oceans. While progress have been made in this field for some stocks of great commercial importance, the situation is different for the so-called “data limited” stocks. Often historically less exploited, these stocks do not benefit from the same economical resources nor workforce to conduct the stock assessments required to set management measures. This work is based on two case studies, pollack (Pollachius pollachius) and cuttlefish (Sepia officinalis). The aim is to investigate the stock assessment methods adapted to data-limited situations. A first introductive part presents the background of fish stock assessment as well as the two case studies. This first chapter is followed by a review of data-limited stock assessment methods. The third part compare the results of a two-stage biomass model with the results of a multi-annual generalized depletion model applied to the English Channel stock of cuttlefish. An improved version of the Bayesian two-stage biomass model is also presented. In the fourth part, a Stock Synthesis model based on integrated analysis methods is applied to the stock of pollack in the Celtic Seas Ecoregion. The results are compared to the results of simpler models which require less data. The Stock Synthesis model results are sensitive to the assumptions on the natural mortality value, which relies on the growth parameters of the stock. The fifth part presents the collection and analysis of new data which will allow a better estimate of pollack stock status. A Bayesian hierarchical model is constructed, allowing information transfer between three stocks and the update of pollack biological parameters. The last chapter concludes this work by summarizing the main results. The discussion is extended to the research perspectives.