La cuisson est un procédé universel de transformation de la matière première carnée en aliment. Le chauffage de la matrice musculaire conditionne diverses qualités organoleptiques, technologiques, sanitaires et nutritionnelles des viandes cuites. La cuisson étant appliquée de plus en plus fréquemment en conditions industrielles standardisées, il est pertinent de modéliser certains mécanismes clés dans le déterminisme de ces qualités afin d'optimiser le procédé. Pour cela, une démarche expérimentale originale a été mise en place fondée sur une analyse quantitative, locale, dynamique et in situ de la viande pendant la cuisson. Cette démarche ne fait pas d'hypothèse réductionniste en étudiant un échantillon intact à l'échelle de l'aliment consommé, ni d'hypothèse simplificatrice en prenant en compte les variations spatiales de la température dans l'échantillon. Elle s'appuie sur des développements originaux en imagerie par résonance magnétique nucléaire à haut champ et en traitement d'images pour cartographier la déformation et la quantité d'eau. Des modèles robustes liant température, déformation et quantité d'eau ont été obtenus pour des muscles de teneur variable en tissu conjonctif. Les résultats montrent principalement une augmentation de la déformation avec la température en plusieurs phases dont les caractéristiques dépendent de la composition du muscle, et une diminution de la quantité d'eau avec la température. Tous ces résultats sont discutés et interprétés au regard du comportement à la température des différents composants du muscle. Ce travail montre d'abord que l'imagerie dynamique, quantitative et multiparamétrique permet de décrypter des mécanismes intervenant lors de la cuisson des viandes sans établir des hypothèses réductrices lors de l'interprétation de ces phénomènes. Elle a conduit de plus, à des développements méthodologiques applicables à d'autres champs et ouvre la voie à d'autres investigations dans le domaine de l'optimisation qualitative des produits carnés transformés.

La variabilité non maîtrisée de la tendreté de la viande bovine est un problème majeur pour la filière industrielle, cette qualité étant très recherchée par les consommateurs. Depuis de nombreuses années, différents programmes de recherche ont identifié des marqueurs ADN, ARN et protéines de la tendreté de la viande bovine, dans des contextes différents. Aux Etats-Unis et en Australie, des recherches ont abouti à la conception de tests efficaces de prédiction de la qualité de la viande. Ces tests ne fonctionnent cependant pas sur les élevages français. La filière française est donc demandeuse de tests de prédiction simples permettant de mesurer la tendreté sur l’animal vivant et la carcasse. De tels tests sont inexistants à l’heure actuelle. L’objectif de la thèse est de valider ou non une liste de potentiels marqueurs protéiques de la tendreté, et de développer des équations de prédiction de cette qualité, afin d’envisager la conception de tests immunologiques de prédiction à destination de la filière sur l’animal vivant et la carcasse, dans un avenir proche. Une nouvelle technique pour quantifier les protéines d’un échantillon de muscle bovin a été développée, le Dot-Blot, et permet de disposer de prototype pour de futurs tests de phénotypage de la tendreté. L’utilisation de cette technique a permis de quantifier 24 protéines sur 111 échantillons de deux muscles de boeufs et de taurillons de race Charolaise. Ces travaux ont identifié en premier lieux des effets biologiques liés au type de muscle et d’animal sur l’abondance des protéines. Puis, trois analyses différentes, dont les résultats sont concordants, ont validé des marqueurs de tendreté et mis en lumière les principaux mécanismes cellulaires impliqués dans la tendreté, générant des équations de prédiction de la tendreté. Des outils de bioinformatique ont été construits à partir de données expérimentales de la thèse sur les protéines de la tendreté et de bases de données humaines, afin de mieux comprendre les mécanismes biologiques impliqués dans la mise en place de la tendreté. En conclusion, ce travail de thèse a développé un nouvel outil d’analyse et les premières équations de prédiction de la tendreté de la viande bovine fiables sur un système centré sur les mâles, supports indispensables au développement de tests de prédiction de la tendreté sur l’animal vivant et la carcasse. De plus, ce travail a permis de mieux comprendre et caractériser les mécanismes moléculaires impliqués dans la mise en place de la tendreté. / The uncontrolled variability of beef tenderness is a major problem for industry. This quality is very important for consumers. For many years, different research programs have identified DNA, RNA and proteins markers of beef tenderness, in different contexts. In United States and Australia, these tests reached to the conception of efficient meat quality prediction tests. However, these tests do not work in France. So, French industry asks for simple tenderness prediction tests, which measure tenderness on living animals and carcasses. This type of tests is currently missing. The objective of the PhD is to validate or not a list a proteins tenderness potential markers, and to develop quality prediction equation, to engage the conception of immunological tests for industry, usable on living animals and carcasses. A new technique for quantify proteins in bovine muscle samples have been developed, the Dot-Blot, and allow to have prototypes of the future tenderness tests. Utilization of Dot-Blot provides phenotypic data of 224 proteins on 111 muscle samples of Charolais beefs and young bulls. This work first identified biological effects due to animal and muscle types on proteins abundance. Then, three different analyses, with corroborating results, validated tenderness markers and revealed main cellular pathways implied in tenderness, and generated tenderness prediction equations. Bioinformatics tools have been built upon experimental data from this work on tenderness proteins and human databases, to better understand the main mechanisms implied intenderization processes. In conclusion, this work have developed a new analyzing tool and the first beef tenderness prediction equation, trusty on a male-based system, essential supports for the development of beef tenderness prediction tests on living animals and carcasses. Moreover, this work enabled to better understand and characterize the molecula rmechanisms involved in tenderization processes.

Les objectifs de cette étude sont de caractériser des altérations des qualités sensorielles et technologiques de la viande de dinde et de mettre en relation ces altérations avec les caractéristiques des protéines musculaires. Nous avons, tout d'abord, sélectionné des muscles Pectoralis major (PM) de dindes en fonction de leur couleur. Les propriétés sensorielles et technologiques de la viande ne diffèrent jamais entre le groupe ayant une couleur « normale » et le groupe ayant une couleur « pâle » (expérience couleur). Dans un deuxième temps, nous avons essayé d'analyser l'effet de la vitesse de chute du pH post mortem sur la qualité de la viande issue du PM de dinde. Cet effet a été mesuré avec différents types génétiques de dindes : des souches BUT9 (expériences BUT9.1 et BUT9.2) et BIG6 (expérience BIG6) comparées dans des conditions d'abattage commercial ou des souches BUT9 et Label Rouge (expérience Label) comparées en générant artificiellement le défaut PSE. Nos différentes expériences montrent que le pouvoir de rétention en eau et la texture de la viande sont diminués lorsque la glycolyse musculaire post mortem est accélérée. Par contre, la couleur de la viande est peu affectée. Nous avons aussi mis en évidence des altérations de protéines de structure (α-actinine), de protéines contractiles (actine et chaîne lourde de la myosine) et de protéines sarcoplasmiques (GAPDH, aldolase A, myokinase, ATP synthase et phosphorylase). Le type génétique des dindes ne semble pas être déterminant dans l'augmentation de l'apparition des défauts de qualité de viande.

Contrôler les bactéries altérantes des aliments, notamment les produits carnés crus, est un enjeu majeur pour les industries agroalimentaires. Les conditions de stockage de la viande sous différentes atmosphères exercent une pression de sélection et modifient le comportement et le développement des communautés bactériennes initialement présentes. Des méthodes de séquençage à haut débit, utilisées pour caractériser différents écosystèmes microbiens, ont été appliquées pour étudier la dynamique des communautés bactériennes de la viande de poulet au cours du stockage.Nous avons développé une méthode pour constituer des écosystèmes microbiens standards dont la composition a été déterminée par pyroséquençage du gène de l’ARNr 16S. La présence de Brochothrix thermosphacta et de Pseudomonas parmi les espèces dominantes a été confirmée et nous avons mis en évidence que Shewanella et Carnobacterium étaient sous dominantes. Nous avons sélectionné deux écosystèmes pour effectuer des challenges tests reproductibles sur de la viande de poulet conservée sous 3 atmosphères couramment utilisées. Une analyse métatranscriptomique et métagénomique a été réalisée afin de savoir “Quelles bactéries étaient présentes ?”, “Qu’étaient-elles capables de faire?” et “Qu’exprimaient-elles?” suivant les conditions.Nous avons ainsi pu évaluer l’impact des mélanges gazeux sur la dynamique bactérienne et les fonctions exprimées par les bactéries suivant les contaminants initiaux. Cela nous donne des pistes pour fournir des indications afin d’optimiser la conservation de la viande en contrôlant les écosystèmes microbiens / Controlling spoilage microorganisms, especially in raw meat products, is challenging for the food industry.Storage conditions such as modified atmosphere packaging (MAP) have selective effects on the microbiota dynamics. Thanks to the recent developmentof next generation sequencing methods widely used for characterizing microbes in different ecosystems, we studied bacterial community dynamics during chickenmeat storage.We developed a method to constitute a standard meat microbial ecosystem hosting known bacterial species previously described by 16S rRNA sequencing. Our results confirmed the presence of Brochothrix thermosphacta and Pseudomonas and we also showed the presence of subdominant species as Shewanella and Carnobacterium. We selected 2 bacterial communities enabling reproducible challenge tests on meat during 9 days of storage at 4°C under 3 different atmospheres currently used in the industry.Metatranscriptomic and metagenomic analyses were performed to know “Who is there?”, “What can they do?” and “What are they expressing?” depending on the gaseous mixtures and on the initial microbiota.Consequently, we could evaluate the impact of storage atmosphere on the microbiotas dynamics and on the functions the bacteria expressed, depending on the storage condition and on the nature of the bacterial communities present. This led to indications of optimized storage conditions of poultry meat by managing their ecosystems.

Les zoonoses constituent plus des deux tiers des pathologies virales qui concernent l’homme. Le développement et la démocratisation des outils de métagénomique en font de bons outils d’inventaire et de surveillance de virus potentiellement émergents.Dans un premier temps j’ai développé et validé un protocole expérimental de purification des viromes à ARN qui permettait le maintien de l’infectivité des particules virales. Ce protocole a ensuite été appliqué pour caractériser les communautés virales d’arthropodes hématophages et de prélèvements de faune sauvage. J’ai par la suite réalisé l’inventaire des communautés virales de viande de singe fumée illégalement importée en France et confisquée par les douanes, qui a révélé la présence de nombreux bactériophages, dont certains pourraient infecter des bactéries potentiellement pathogènes pour l’homme.Enfin j’ai caractérisé les communautés virales de culicoïdes collectés au Sénégal, ce qui a permis de mettre en évidence la présence de nombreux virus géants à ADN infectant les amibes. Le séquençage des viromes à ARN a quant à lui révélé la présence d'un certain nombre d'arbovirus qui pourraient constituer un risque d’émergence pour la santé humaine. Du fait de nombreux facteurs intrinsèques et extérieurs à l’agent infectieux, la prédiction des futures émergences de virus zoonotiques est très compliquée voire utopique, mais elle reste un challenge crucial et d’actualité. La stratégie de réalisation d’inventaires des communautés virales présentes dans les différents acteurs des cycles de transmission zoonotique est un premier pas indispensable dans la connaissance des risques potentiels d’émergence en population humaine. / Zoonoses are responsible of more than two thirds of human viral infections. The development of high-throughput sequencing tools and their application in metagenomics allow inventorying the viral communities of various reservoirs in order to detect the emergence of viruses before their infection to humans. In this context, I characterized the viral communities of simian bushmeat illegally imported into France and of Culicoides biting midges, recognized vectors of several viruses of human and veterinary medicine importance. I have first developed a protocol for the purification of RNA viromes which allowed maintaining the infectivity of viral particles. This protocol was subsequently applied to characterize viral communities of bloodsucking arthropods and wildlife samples. In a second part I realized the inventory of viral communities of smoked simian bushmeat illegally imported into France and confiscated by the French customs. This study revealed the presence of a wide diversity of bacteriophages, in which some of them could infect bacteria potentially pathogenic for humans.Finally I characterized the viral communities of Culicoides biting midges collected in Senegal, which revealed the presence of sequences related to several giant DNA viruses infecting amoeba. Sequencing of the RNA virome revealed the presence of several arboviruses that could constitute a risk of emergence of zoonoses for humans.The prediction of future emerging zoonotic viruses is very difficult, if not impossible. However the characterization of viral communities present in the different actors of zoonotic transmission cycle is a first step to evaluate potential risks of transmission to humans.

Dans un contexte où la demande mondiale en viande de poulet ne cesse d’augmenter, les qualités technologique et sensorielle de cette viande sont devenues un enjeu majeur pour l’industrie. L’analyse de deux lignées de poulet divergentes pour le pH ultime (pHu) du filet confirme que la génétique est un déterminant majeur de ce caractère. Leur comparaison montre qu’augmenter le pHu du filet par sélection impacte le pHu d’autres muscles et améliore de nombreux critères dont le pouvoir de rétention d’eau, le rendement technologique et la tendreté de la viande. Si l’histologie et la composition biochimique du muscle ne sont pas affectées par la sélection, nos résultats suggèrent un lien défavorable entre un trop faible niveau des réserves énergétiques musculaires et l’incidence de défauts structuraux telle que les striations blanches. Par contre, aucun antagonisme génétique entre le pH ultime et les caractères de production (poids vif, rendement en viande et indice de consommation) n’a été observé. / In a context where the global demand for chicken meat is increasing, technological and sensory qualities of this meat have become a major issue for the poultry industry. The analysis of two chicken lines divergent for ultimate pH (pHu) of breast fillets confirms that genetics is a major determinant of this trait. Between-lines comparison shows that increasing the pHu by selection changes the pHu of other muscles and improves many other quality criteria such as water-holding capacity, curing-cooking yield and meat tenderness. Although histology and biochemical composition of the muscle are not affected by the selection, our results suggest an unfavorable relationship between low muscle energy reserve and the incidence of structural defects such as white striping. On the contrary, no negative association between ultimate pH and production traits (body weight, meat yield and feed conversion ratio) was observed.

Ce travail avait pour objectif d'améliorer la compréhension du déterminisme des propriétés de la viande soumise à un marinage acide. Il s'est articulé autour de trois objectifs : (i) identifier les mécanismes de transferts de matière, (ii) améliorer la compréhension de l'évolution du pH en fonction des transferts, et (iii) évaluer l'influence du marinage sur les propriétés fonctionnelles de la viande traitée. Des cubes de viande de poitrine de dinde ont été soumis à des traitements de marinage par immersion en solutions sel-eau-acide. Dans le cas d'immersion en solutions diluées en sel (< 0,3 M) on a pu observer des gains en eau importants, corrélés positivement à la teneur en acide de la solution. Au-delà de cette teneur en sel dans la solution, on observe un régime de déshydratation, indépendamment de la teneur en acide de la solution d'immersion. Ces observations nous ont amené à proposer un schéma dans lequel, en solutions diluées en sel, la migration du sel et de l'acide par diffusion moléculaire se superpose à une entrée de marinade intense par infiltration. Une méthode de prédiction du pH de tissus musculaires acidifiés a été testée avec succès dans le domaine de pH de 4 à 5. Son application à la prédiction du pH de pièces de viande marinées s'est heurtée à la baisse très importante de la capacité de fixation de protons de la viande par fuite de constituants réactifs au cours du marinage. Le marinage de cubes de poitrine de dinde en solutions eau-acide ou eau-acide-sel montre que le pH est une variable très influente sur la texture de la viande cuite. La baisse du pH, indépendamment de l'imprégnation en sel, provoque un durcissement des échantillons traités dès les premières minutes d'immersion. Pour des durées plus importantes, on assiste, uniquement en absence de sel, à un attendrissement significatif par rapport au témoin non mariné. L'établissement de la texture et des propriétés de rétention d'eau est sous l'effet de mécanismes complexes liés à la dénaturation et à la solubilisation protéique. / The objective of this work was to improve understanding of the mechanisms determining the properties of meat subjected to acidic marination. It was based on three objectives: (i) identifying the matter transfer mechanisms, (ii) improving understanding of pH evolution as a function of acid transfer, and (iii) evaluating the influence of marination on the functional properties of treated meat.Turkey breast cubes were subjected to immersion treatments in water-salt-acid solutions. In the case of immersion in dilute salt solutions (< 0.3 M), we observed big water gains, which were positively correlated with the acid content of the solution. Beyond this salt content in the solution, we encountered a state of dehydration, regardless of the acid content of the immersion solution. These observations led us to suggest a system whereby, in solutions dilute in salt, salt and acid migration via molecular diffusion is superimposed onto intense marinade inflow via infiltration. A method for predicting the pH of acidified muscle tissues was tested successfully within the pH region 4 to 5. Its application in predicting the pH of marinated meat pieces was impeded by the very large fall in the proton binding capacity of the meat through the leak of reactive constituents in the course of marination. Marination of turkey breast cubes in water-acid or water-acid-salt solutions demonstrated that pH is a highly influential variable on cooked meat texture. The fall in pH, regardless of salt impregnation, caused hardening of the samples treated from the first minutes of immersion. For longer durations, in the absence of salt only can we see significant tenderization in comparison to the non-marinated control. The establishment of the texture and water holding properties is affected by complex mechanisms linked to denaturation and solubilization of proteins.

Le marinage et le saumurage améliorent la durée de conservation, la tendreté et la jutosité de la viande et du poisson. En complément, un malaxage ou « barattage » est souvent appliqué aux pièces de viande préalablement à la cuisson. Le but principal de cette étude était d’évaluer l’impact des conditions de traitement sur les modifications biochimiques et structurales du tissu musculaire ; une grande partie concerne le malaxage. Les essais relatifs au marinage ont permis de fixer le pH et la teneur en NaCl de petits échantillons de Semitendinosus de bœuf respectivement à 6,5, 5,4 ou 4,3 et à 0,9 ou 2 % en masse ; une ANOVA a révélé les effets de ces 2 paramètres sur la taille des cellules et des espaces extracellulaires, l’oxydation des lipides et des protéines et l’hydrophobie de surface de ces dernières. Un simulateur de saumurage-malaxage conçu par le laboratoire a permis d’imposer des successions de déformations contrôlées (nombre de 350 à 2500, taux de compression de 10 à 30%) à des muscles Semimembranosus (SM) ou Rectus femoris (RF) de porc. Des traitements mécaniques semblables à ceux existant dans des barattes industrielles de tailles différentes ont ainsi été reproduits. Les principales conclusions sont : (1) le malaxage augmente nettement la diffusivité apparente du NaCl, d’une part, en altérant la structure tissulaire (+ 20 %), et d’autre part, en induisant une convection s’ajoutant à la diffusion (+200 %) ; (2) le traitement mécanique entraine en lui-même une augmentation de la solubilité des protéines, connue pour moduler les qualités des viandes transformées, de 20 à 50% par rapport à des échantillons non malaxés, qu’ils soient salés ou non ; (3) il entraine aussi une augmentation modérée de l’hydrophobie des protéines ; (4) la dégradation de l’endomysium, servant d’indicateur des modifications structurales, est plus marquée au milieu qu’en périphérie du muscle malaxé et d’autant plus importante que le traitement mécanique est fort et long. / Marinating and brining improve shelf-life, tenderness and juiciness of meat and fish. As a supplement massaging or tumbling is often applied to meat pieces before cooking. The main aim of this study was to assess the impacts of the processing conditions on the biochemical and structural changes in the meat tissue; a great part is focused on massaging. In the marinating trials the pH and NaCl content of thin samples of beef Semimembranosus muscle were set at 6.5, 5.4 or 4.3 and at 0,9 or 2 % (w/w), respectively; an ANOVA have shown the effect of these two parameters on the cells and extra cellular space sizes, the oxidation of lipids and proteins and the protein surface hydrophobicity. A brining-massaging simulator built by the laboratory was used to apply controlled successions of deformations (number from 350 to 2500, compression ratio from 10 to 30 %) to Semimembranosus (SM) ou Rectus femoris (RF) pork muscles. Mechanical treatments similar to those existing in industrial tumblers of various diameters were so reproduced. The main conclusions are: (1) massaging clearly increases the NaCl apparent diffusivity, on the one hand, by a modifying the tissue structure (+20%) and, on the other hand, by adding convection to diffusion (+200%); (2) the mechanical treatment promotes by itself an increase in protein solubility, known to affect processed meat quality, from 20 to 50 % in comparison with salted or unsalted reference samples; (3) it also increases moderately protein hydrophobicity; (4) the endomysium degradation, used as an indicator of structural changes, was more pronounced in the muscle periphery than in the middle and all the more marked than massaging was strong and long.

Cette étude avait pour objectif d'évaluer l'impact de l'environnement d'élevage durant la période hivernale sur les performances de croissance et la qualité de la viande des agneaux lourds. Soixante-quatre agneaux de race Dorset (32 mâles et 32 femelles) ont été élevés dans deux environnements d'élevage (bergerie tempérée 10,9 °C ± 0,70 ou bergerie froide -2,0 °C ±5,16) jusqu'à un poids d'abattage de 41-45 kg pour les femelles et 46-50 kg pour les mâles. Aucun impact négatif de l'élevage sous l'environnement froid n'a été observé au niveau de la croissance ni de la qualité de carcasse. Au niveau musculaire, l'élevage sous l'environnement froid a influencé la proportion des fibres composant le longissimus dorsi en faveur des fibres oxydo-glycolytique. Finalement, l'environnement d'élevage n'a eu qu'un faible impact sur la qualité de la viande, l'environnement froid favorisant la jutosité perçue par les dégustateurs.

Le but de cette étude était d'évaluer les effets de la vitesse de croissance, du poids d'abattage et du sexe sur la composition de la carcasse et la qualité de la viande de porcs commerciaux. Les porcs sont transportés, abattus et réfrigérés conventionnellement. À 24 heures post mortem, les mesures de qualité de la viande et la dissection de la carcasse sont effectuées. Le poids de carcasse, le rendement et le gras dorsal ont augmenté avec l'accroissement du poids d'abattage. Les proportions en muscle, gras et os n'ont pas varié avec le poids. Des teneurs en muscle plus élevées sont obtenues par les femelles et les porcs à croissance lente. Les paramètres de qualité ne sont pas affectés par les traitements. Le poids d'abattage n'affecte pas les caractéristiques de la carcasse ni la qualité de la viande, mais la vitesse de croissance peut affecter la composition de la carcasse.