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There is an increasing interest for nutritional and sensorial quality of vegetables. Depicted as a healthy vegetable, carrot is characterized by the accumulation of a wide range of key metabolites in large amount at root level, including sugars and carotenoids. Substantial phenotypic variability observed may depend on variety effect, environmental effect ormore and less pronounced plasticity of varieties regarding metabolite accumulation. The aim of this present thesis is to elucidate the factors which can explain the observed phenotypic plasticity levels, for a wide range of key metabolites, in order to improve carrot quality. The metabolomic approach clearly shows a genetic diversity structuration and different levels and patterns of plasticity according to metabolites. PLSr regression approach between agroclimatic variables from multi-environments trials and sugars and carotenoids variation content in these environments has led to the identification and prioritization of agroclimatic factors widely involved in the accumulation of these respective compounds. In addition, it has been shown that some developmental stages, especially the early ones, are crucial for these compounds content at harvest. Finally, the transcriptomic approach suggests key roles of some transcription factors to explain the difference of varietal plasticity concerning carotenoid accumulation. All this work, integrating phenotypic plasticity and elucidation of environmental determinisms involved in carotenoids and sugars content, provides new knowledge for quality improvement and mastering in carrot, whether in a breeding or production perspective.; La qualité nutritionnelle et organoleptique des fruits et légumes rencontre un intérêt grandissant. Considérée comme “légume santé”, la carotte s’illustre par l’accumulation au niveau racinaire d’une grande diversité de métabolites d’intérêt, incluant les sucres et caroténoïdes. L’importante variabilité phénotypique observée peut s’illustrer par un effet propre aux variétés, aux environnements ou encore par une plasticité plus ou moins prononcée des variétés vis-à-vis des teneurs en métabolites. L’objectif de cette thèse est de déterminer les facteurs pouvant expliquer les niveaux observés de plasticité phénotypique pour une large gamme de métabolites d’intérêt, afin de tendre vers une amélioration de la qualité chez la carotte. L’approche métabolomique met clairement en évidence une structuration de la diversité génétique ainsi que différents niveaux et profils de plasticité phénotypique en fonction des métabolites. L’approche par régression PLS entre les données agro-climatiques issues d’essai multi environnements et la variation de teneur en sucres et caroténoïdes sur ces mêmes environnements a permis l’identification et la hiérarchisation de facteurs agro-climatiques largement impliqués dans l’accumulation de ces composés respectifs. Parallèlement, il a pu être montré que certains stades de développement, notamment précoces, sont déterminants pour la teneur de ces composés mesurée à la récolte. Enfin, l’approche transcriptomique suggère l’implication de facteurs de transcription comme pouvant expliquer la différence de plasticité variétale à l’égard de la teneur en caroténoïdes. L’ensemble de ces travaux, intégrant plasticité phénotypique et élucidation des déterminismes environnementaux impliqués dans la variation de teneur en sucres et caroténoïdes, apportent de nouvelles connaissances sur l’élaboration et l’amélioration de la qualité chez la carotte, essentielles pour sa maîtrise, que ce soit dans un cadre de sélection variétale ou de production.

Resume Afin que les micronutriments et phytomicronutriments lipidiques (vitamines A, D, E, K, carotenoides, phytosterols, certains polyphenols…) que nous ingerons exercent leurs effets biologiques/sante, ils doivent en general rejoindre la circulation generale. Le processus d’absorption de ces molecules est compose de plusieurs etapes (extraction de la matrice alimentaire, incorporation dans les micelles mixtes, captage par les enterocytes…) dont les efficacites sont fortement influencees par les caracteristiques de la matrice de l’aliment source ou des aliments co-ingeres. Ainsi, la liberation des carotenoides de leur matrice est plus faible lorsqu’ils sont incorpores dans les chloroplastes (feuilles des legumes verts) que dans les chromoplastes (legumes et fruits jaunes, orange, rouges) ou dans des produits animaux. Les autres constituants du repas peuvent augmenter (triglycerides) ou diminuer (fibres, phytosterols, autres micronutriments) leur biodisponibilite tandis que certaines modifications technologiques/culinaires peuvent permettent une augmentation de l’efficacite d’absorption. Ces facteurs peuvent egalement affecter la cinetique d’apparition de ces molecules dans la circulation generale, sans que l’on en connaisse les consequences biologiques. Une meilleure connaissance de l’effet des matrices alimentaires sur la biodisponibilite de ces composes permettrait de proposer des leviers d’action industriels ou individuels afin de limiter les deficiences et d’augmenter leurs benefices sante. Sa prise en compte permettrait egalement une meilleure evaluation de leurs effets dans les etudes d’epidemiologie nutritionnelle.

The decline of populations for many animal species in the last century has been linked to anthropogenic activities. The species overexploitation or even habitat fragmentation are the major causes but other human activities may have more subtle effects on animals and indirectly may impact their survival and reproduction. Anthropogenic disturbance represents any disruption due to human presence, anthropogenic objects or noise that induce stress for animals. Animal behaviour and physiology linked to life-history traits could be affected by this disturbance but differently among individuals from a same population depending on their personality. In this way, the anthropogenic disturbance may contribute to the population decline. The Montagu’s harrier (Circus pygargus) is a flagship species that nests on the ground in cereal crops exposing it to agricultural practices, recreative activities and anthropogenic noise. Moreover, the population monitoring on the study site, the Zone Atelier Plaine et Val de Sèvre, involves several nest visits and repeated measures on chicks that may induce a disturbance. My thesis work has been focused on the impacts of human activities and infrastructures on the behaviour and life-history traits of Montagu’s harriers and how these impacts may vary depending on behavioural inter-individual differences within the population. Through an experimental approach, a sensitization phenomenon has been highlighted in chicks handled by the same experimenters over repeated nest visits. Thereafter, male and female boldness (personality and plasticity) was characterized. A positive assortative pairing pattern for boldness was highlighted within the population. However, this pattern did not provide fitness benefits which questions about its origin. This result suggests that other process than sexual selection could explain the pairing pattern. Then, the parental association in boldness has been linked to prey provisioning from pairs, and to nestling body and physiological conditions. Less plastic pairs in boldness provided a higher proportion of insects to their offspring that could explain greater carotenoids concentrations found for their chicks. Any effect of behavioural similarity within pairs has been shown on nestling quality. Finally, Montagu’s harrier nests were differently distributed in relation to infrastructures depending on female boldness. Shy females would avoid more buildings through nest site selection than bold females. This difference in spatial distribution of phenotypes could result in the positive pairing pattern. The path density around nest negatively affected the reproductive success regardless of female boldness. This result needs further investigations to identify the disturbance nature and limit its effects. This thesis work provides some answers on the direct and indirect effects of anthropogenic disturbance and allows questioning certain practices in the population monitoring to improve them. Finally, the assessment of disturbance effects depending on inter-individual differences is essential to better understand the consequences on population dynamic., Le déclin des populations de nombreuses espèces animales depuis un siècle est associé aux activités anthropiques. La surexploitation des espèces ou encore la fragmentation des habitats en sont les principales causes mais d’autres activités humaines ont des effets plus subtils sur les animaux et impactent indirectement leur survie et leur reproduction. Le dérangement anthropique représente toutes les perturbations générées par la présence humaine, des objets ou des bruits anthropiques qui provoquent un stress chez l’animal. Le comportement et la physiologie des animaux en lien avec leurs traits d’histoire de vie peuvent être affectés par ce dérangement, mais de manière différente entre les individus d’une même population en fonction de leur personnalité. De cette façon, le dérangement anthropique pourrait contribuer à long terme au déclin des populations. Le busard cendré (Circus pygargus) est une espèce patrimoniale qui niche au sol dans les cultures céréalières, ce qui l’expose aux activités agricoles, récréatives et bruits anthropiques. De plus, sur le site d’étude, la Zone Atelier Plaine et Val de Sèvre, le suivi de sa population implique plusieurs visites au nid et des mesures répétées sur les poussins pouvant générer un dérangement. Mes travaux de thèse se sont intéressés aux impacts des activités et des infrastructures humaines sur le comportement et les traits d’histoire de vie du busard cendré et comment ces effets peuvent varier en fonction des différences comportementales inter-individuelles au sein de la population. Grâce à une approche expérimentale, un phénomène de sensibilisation a été mis en évidence chez les poussins manipulés par les mêmes expérimentateurs au cours de visites successives au nid. Par la suite, la témérité (personnalité et plasticité) des mâles et femelles adultes a été caractérisée. Un patron d’appariement positif à travers la témérité des individus a été montré au sein de la population. Cependant, ce patron d’appariement ne procurerait pas de bénéfices en termes de succès reproducteur, ce qui questionne sur son origine. Ce résultat suggère que d’autres processus que la sélection sexuelle, pourraient induire ce patron d’appariement. L’association parentale dans la témérité a ensuite été reliée à l’approvisionnement en proies des couples, puis aux conditions corporelle et physiologique des poussins. Les couples moins plastiques dans leur témérité délivraient une plus grande proportion d’insectes à leur progéniture, ce qui expliquerait des concentrations plus élevées en caroténoïdes trouvées chez leurs poussins. Aucun effet de la similarité comportementale des parents n’a été montré sur la qualité des poussins. Enfin, les nids de busard cendré étaient distribués différemment par rapport aux infrastructures en fonction de la témérité des femelles. Les femelles timides évitaient plus le bâti dans leur choix de site de nidification que les femelles téméraires. Cette différence de répartition spatiale des phénotypes pourrait être à l’origine du patron d’appariement. La densité de chemins autour du nid affectait négativement le succès reproducteur des femelles quelle que soit leur témérité. Ce résultat nécessite de futures recherches pour identifier la nature du dérangement et limiter ses effets. Ces travaux de thèse apportent des éléments de réponses sur les effets directs et indirects du dérangement anthropique et permettent de remettre en question certaines pratiques dans le suivi des populations afin de les améliorer. Enfin, évaluer les effets du dérangement en fonction des différences inter-individuelles apparait essentiel pour mieux comprendre ses conséquences sur la dynamique des populations.

Metabolic syndrome is a pathophysiological state, including hyperglycemia, dyslipidemia and abdominal obesity as the main metabolic risk factors. This syndrome can also be associated with inflammation, insulin resistance, oxidative stress and nonalcoholic hepatic steatosis (NAFLD). Omega 3 polyunsaturated fatty acids (omega 3 PUFA) from fish oils exert protective effects against metabolic disorders associated with obesity. In an unfavourable economic and environmental context of fish oil production, marine microalgae could be an alternative source of omega 3 PUFA and have an interest for human nutrition. The objective of this work was to study the impact of the marine microalgae Phaeodactylum tricornutum (Phaeo), Tisochrysis lutea (Tiso) and Diacronema lutheri (Dia), used as food supplement, at a dose of 12%, in high-fat fed Wistar rats. The effects of extracts of total lipids and carotenoids from Phaeo were studied in vitro on palmitate-treated human hepatic HepG2 cells to mimic NAFLD. In vivo, the three studied microalgae have preventive effects on metabolic disturbances associated with the metabolic syndrome, with a greater efficiency for Phaeo. In vitro, the study demonstrated the preventive effect of lipid and carotenoid extracts from Phaeo, in the hepatic accumulation of triglycerides and cholesterol.; Le syndrome métabolique est un état physiopathologique, dont l’hyperglycémie, les dyslipidémies et l’obésité abdominale sont les principaux facteurs de risques métaboliques. Ce syndrome peut également être associé à l’inflammation, l’insulino-résistance, le stress oxydant ainsi que la stéatose hépatique non alcoolique (SHNA). Les acides gras polyinsaturés oméga-3 (AGPI oméga-3), issus des huiles de poissons, ont des effets protecteurs vis-à-vis des perturbations métaboliques associées à l’obésité. Dans un contexte économique et environnemental défavorable à la production d’huile de poisson, les micro-algues marines pourraient constituer une source alternative d’AGPI oméga-3 et présenter un intérêt pour la nutrition humaine. L’objectif de ce travail a été d’étudier l’impact des micro-algues marines Phaeodactylum tricornutum (Phaeo), Tisochrysis lutea (Tiso) et Diacronema lutheri (Dia), utilisées en tant que complément alimentaire à la dose de 12%, chez des rats Wistar soumis à un régime hyperlipidique. Les effets des extraits de lipides et de caroténoïdes totaux, issus de Phaeo, ont ensuite été étudiés in vitro sur des cellules de foie humain HepG2 traitées au palmitate, dans le but de mimer la SHNA. In vivo, les trois micro-algues étudiées ont présenté un effet préventif vis-à-vis du syndrome métabolique et des perturbations physiologiques associées, avec une meilleure efficacité pour Phaeo. In vitro, l’effet préventif des extraits de lipides et de caroténoïdes issus de Phaeo a été montré vis-à-vis de l’accumulation hépatique des triglycérides et du cholestérol.

The biomicrobial production of molecules of interest can be improved by several engineering strategies. A metabolic pathway's efficiency depends principally on the enzymes inside the pathway. Indeed enzymatic engineering plays a central role in the conception of an efficient biomicrobial host. Gaining knowledge about the conception of synthetic enzymes and their characterization is essential. Inside a metabolic pathway, enzyme spatial colocalization might improve the bioproduction of a molecule of interest by allowing the rapid biotransformation of each metabolic intermediate of the pathway. Interestingly, multidomain proteins regrouping several enzymatic activities are described in the literature. Therefore, this work has focused in part on the conception of synthetic fusion enzymes for the production of beta-carotene in Saccharomyces cerevisiae. Different types and configurations of enzyme fusions were tested and were characterized. An efficient tripartite enzyme fusion producing two times fewer intermediates accumulation and two times more beta-carotene has been created. Precise quantification of each carotenoid's concentration coupled with enzymes quantification allowed the characterization of the efficiency of each of the synthetic enzymes. Besides fusion strategies, other ideas for the spatial co-localization of enzymes have also been tested using natural domain interaction like cohesin-dockerin or using natural oligomeric proteins like CcmK2. With those configurations, some carotenogenic enzymes were still functional. Some of those enzymatic systems modify carotenoids profiles in comparison with the natural system. Other constructions changed the metabolic flux of carotenoids inside the pathway. Fine control of the specific activity of each enzyme coupled with enzyme colocalization might allow better control of the nature of the produced carotenoid.; La production de molécules d'intérêt par voie microbienne peut être améliorée par différentes stratégies d'ingénierie du vivant. L'ingénierie enzymatique joue un rôle central dans la conception d'organismes hôtes efficaces. En effet, l’efficacité de la voie dépend en premier lieu de celle des enzymes. Nous avons voulu apporter de nouvelles connaissances sur la conception d'enzymes synthétiques efficaces et sur les paramètres à tester pour leur caractérisation. Une colocalisation spatiale d'enzymes à l'intérieur de la voie métabolique pourrait améliorer la production de la molécule d'intérêt finale en permettant une biotransformation rapide des intermédiaires de la voie de biosynthèse. Dans la littérature, des protéines multidomaines regroupant plusieurs activités enzymatiques sont décrites. Nos travaux ont permis la création de fusions synthétiques d'enzymes caroténogéniques pour la production de bêta-carotène chez Saccharomyces cerevisiae. Différents types de fusions et de configurations enzymatiques ont été testés. Une fusion enzymatique tripartite efficace produisant deux fois moins d'intermédiaires et deux fois plus de bêta-carotène a été conçue. Les mesures précises de la concentration de chaque caroténoïde, associées à la quantification des enzymes, ont permis de caractériser l'efficacité de chaque enzyme synthétique. D'autres stratégies de colocalisation spatiale d'enzymes ont également été testées en utilisant des domaines d'interaction tels que la cohesine-dockérine ou la protéine oligomériques CcmK2. Certaines enzymes caroténogéniques préservent leur fonctionnalité au sein de ces configurations. Des systèmes enzymatiques construites modifient le flux métabolique des caroténoïdes et produisent des caroténoïdes différents de ceux des enzymes naturelles. Un contrôle plus affiné des activités enzymatiques pourrait permettre un contrôle précis de la nature des caroténoïdes produits.

Tomato is the second most consumed vegetable in the world and most of it is consumed in processed form. The industry tomato is typically a demanding crop in water. Production is mainly in the Mediterranean zone, facing increasingly frequent periods of drought, and constrained, in the context of climate change, to reduce the withdrawal of water resources for its agriculture. Water is a major factor affecting the yield and quality of tomatoes, so there is a direct link between upstream agriculture (production) and industrial downstream (processing). Although works to better understand pre-post-harvest links exists, better adapting production to changing climatic constraints remains a challenge for the industry, and it is in this context that this thesis work is located. In this context, the objective of the thesis was to analyze during the chain of production and processing, the impact of agronomic and technological factors on the quality of tomato purées, and to identify during this chain levers to improve the taste, nutritional and environmental of the finished product. Given this objective, this work was constructed to analyze 1) what are the main agronomic and technological factors responsible for the variability of the quality of fresh and processed fruit within the French production areas of industrial tomatoes; 2) what are the effects of variety, water supply, stage of development and process on the quality of fresh fruits and their suitability for processing; 3) what are the processes responsible for the changes in the rheological properties of the purees. Our results showed differences in the quality of fruit and processed products between the two major French industrial tomato production regions in 2015. The choice of cultivar and practices, such as planting density or production cycle time, were responsible for these differences. In the absence of a water deficit, climatic differences (thermal amplitudes and cumulative precipitation) did not seem to be a major factor of variation. Exploration of pre-post-harvest links then confirmed that the commonly used harvest criteria (yield and °Brix) provided little information on the processing ability of tomatoes. In addition, we have shown that decreasing irrigation to replace only 60% of plant evapotranspiration has had little effect on the yield of fresh fruit, and has increased dry matter yield to + 27%, which is positive for the plant. The efficiency of the use of irrigation water has thus been increased by an average of 20% over the entire cycle. The composition of the dry matter of the fruits at harvest was not significantly affected by the water deficit in 2016. On the other hand, when these same fruits were transformed according to industrial processes, the water deficit improved the viscosity of the purees without affecting its color. It also limited the loss of viscosity obtained when the process has a low temperature maceration phase (Cold Break (CB)). This result suggested that the enzymatic reactivity of the tissues was reduced. On the other hand, more drastic water stress in 2017 led to significant differences in dry matter content. As the purees are concentrated to the same SSC content, then the WD purees, which less water has been removed, shows a lower viscosity. The mastery of the dry matter is not the only factor affecting the rheology of purees. It is a complex phenomenon depending on several factors. Indeed, when the differences in viscosity are induced by the cooking method, it is mainly the viscosity of the serum (liquid part of the mash) that is involved. When the viscosity variations are induced by the use of Variety with a high potential for viscosity (Ketchup tomato), it is the size and shape of the particles and their aggregation potential that are involved., La tomate est le deuxième légume le plus consommé dans le monde et la plus grande partie est consommée sous forme transformée. La tomate d’industrie est typiquement une culture exigeante en eau. La production se situe majoritairement en zone méditerranéenne, confrontée à des périodes de sécheresse de plus en plus fréquentes, et contrainte, dans le contexte de changement climatique, à réduire le prélèvement des ressources en eau pour son agriculture. L’eau est un facteur majeur qui impacte le rendement et la qualité des tomates et il y a donc un lien direct entre l’amont agricole (production), et l’aval industriel (transformation). Bien que des travaux visant à mieux comprendre les liens pré-post-récolte existent, mieux adapter la production face aux contraintes climatiques en évolution reste un challenge pour la filière, et c’est dans ce cadre que ce situe ce travail de thèse. Dans ce contexte, l’objectif de la thèse était d’analyser au cours de la chaine de production et de transformation, l’impact de facteurs agronomiques et technologiques sur la qualité des purées de tomate, et d’identifier au cours de cette chaine des leviers pour améliorer la qualité gustative, nutritionnelle et environnementale du produit fini. Etant donné cet objectif, ce travail a été construit pour analyser 1) quels sont les principaux facteurs agronomiques et technologiques responsables de la variabilité de la qualité des fruits frais et transformés au sein des zones de production françaises de tomates d’industrie ; 2) quels sont les effets de la variété, des apports en eau, du stade de développement, et du procédé sur la qualité des fruits frais et leur aptitude à la transformation ; 3) Quels sont les processus responsables des modifications des propriétés rhéologiques des purées. Nos résultats ont montré des différences de qualité des fruits et des produits finis entre les deux grandes régions de production françaises de tomates d’industrie en 2015. Le choix du cultivar et des pratiques, comme la densité de plantation ou la durée du cycle de production, étaient responsables de ces différences. En l’absence de déficit hydrique, les différences climatiques (amplitudes thermiques et cumul de précipitations) n’ont pas semblé être un facteur majeur de variation. L’exploration des liens pré-post-récoltes a ensuite confirmé que les critères à la récolte couramment utilisés (rendement et °Brix) renseignaient peu sur l’aptitude à la transformation des tomates. De plus, nous avons montré que diminuer l’irrigation jusqu’à ne remplacer que 60 % de l’évapotranspiration des plantes n’a que très peu affecté le rendement en fruit frais, et a augmenté le rendement en matière sèche jusqu’à +27%, ce qui est positif pour l’usine. L’efficience de l’utilisation de l’eau d’irrigation a ainsi été augmentée d’en moyenne 20% sur tout le cycle. La composition de la matière sèche des fruits à la récolte n’a pas été significativement affectée par le déficit hydrique en 2016. En revanche, lorsque ces mêmes fruits ont été transformés selon des procédés industriels, le déficit hydrique a amélioré la viscosité de la purée sans affecter sa couleur. Il a également limité la perte de viscosité obtenue lorsque le procédé possède une phase de macération à basse température (Cold Break (CB)). Ce résultat a suggéré que la réactivité enzymatique des tissus a été réduite. En revanche, un stress hydrique plus drastique en 2017 a induit des fortes différences de teneur en matière sèche. Comme les purée sont concentrée à la même teneur en SSC, alors les purée WD, où moins d’eau a été éliminée, montre une viscosité plus faible. La maitrise de la matière sèche n’est pas le seul facteur affectant la rhéologie des purées. C’est un phénomène complexe dépendant de plusieurs facteurs.

The objective of this thesis work was to acquire new knowledge on the characteristics of Malagasy (Tsiperifey) and Réunion (Piper borbonense) wild peppers. The impact of transformation processes on their quality was evaluated by measuring pungency, aroma and color. The challenge was to propose, according to the data obtained, one or more revisited transformation processes to valorize the quality of the peppers. This PhD work initially consisted of studying the traditional transformation processes of the wild peppers implemented in Madagascar. Two distinct transformation processes have been identified: a "dry process" consisting of simple drying step and a "wet process" including blanching and steaming steps before drying. Then, experiments were carried out under controlled conditions in Reunion Island on Piper borbonense. Thus, the morphology, anatomy and biochemical composition of Reunion wild pepper were characterized. Finally, since the red color of wild pepper appear to be the most affected by the process, the mechanisms involved in color alteration were investigated. The Piper borbonense of Réunion Island can be distinguished from Piper nigrum according to its very low content of piperine (0.2% bs), its high content of essential oil (9.8% bs), the presence of a pedicel and only its ovoid shape. Piper borbonense can also be differentiated from Malagasy wild peppers, notably by its lower piperine content. The main volatile compounds found are limonene, α-phellandrene and asaricin, which together account for 50% of the total essential oil composition. Piper borbonense should be harvested at full maturity stage, bright red-colored, as this allows optimum mass yield. Blanching, sweating and drying steps have little impact on pungency and aroma but significantly degrade the color of the pepper. The chemical oxidation of polyphenols, which seems to be preponderant in the browning of the pepper, is difficult to control. Blanching has many advantages: it helps cleaning and decontaminating pepper, reduces drying time and limits enzymatic browning. The sweating step has to be banned because it degrades the color and increases the microbial risk. Drying, although negatively impacting the color, is essential to stabilize the pepper. As opposed to a universal process, a "dry way" (direct drying) and a "wet way" (integrating blanching and drying) are proposed. The choice to apply one or the other could be made according to the quality of the raw material on the one hand and to the context of production (economic, environmental and even social criteria) on the other hand.; L’objectif de cette thèse était d’acquérir des connaissances nouvelles sur les caractéristiques des poivres sauvages malgaches (Tsiperifery) et réunionnais (Piper borbonense) et d’étudier l’impact des procédés de transformation sur leur qualité, évaluée à travers le piquant, l’arôme et la couleur. L’enjeu étant, grâce aux résultats obtenus, de pouvoir proposer un ou plusieurs procédés de transformation revisités permettant de valoriser la qualité de ces poivres. Ce travail de thèse a consisté dans un premier temps à étudier les procédés traditionnels de transformation du poivre sauvage mis en œuvre à Madagascar. Deux procédés de transformation distincts ont été identifiés: une « voie sèche » consistant en un simple séchage et une « voie humide » incluant blanchiment et étuvage avant séchage. Ensuite, des expérimentations ont été menées en conditions maîtrisées à la Réunion sur du poivre Piper borbonense. Ainsi, la morphologie, l’anatomie et la composition biochimique du poivre sauvage réunionnais ont été caractérisées. Enfin, dans la mesure où c’est la couleur, rouge, du poivre sauvage, qui est la plus affectée, les mécanismes impliqués dans l’altération de la couleur ont été analysés. Le Piper borbonense de la Réunion se distingue du Piper nigrum par sa très faible teneur en pipérine (0,2 % bs), sa forte teneur en huile essentielle (9,8 % bs), la présence d’un pédicelle solidaire du grain ainsi que par sa forme ovoïde. Il se différentie aussi des poivres sauvages malgaches, notamment par sa teneur en pipérine deux fois plus faible. Les composés d’arômes principaux mesurés sont le limonène, l’α-phellandrène et l’asaricin qui représentent à eux trois 50 % du total de l’huile essentielle. C’est à pleine maturité, lorsque le Piper borbonense est de couleur rouge vif, qu’il est préférable de le récolter pour maximiser le rendement massique. Le blanchiment, l’étuvage et le séchage ont peu d’impact sur le piquant et l’arôme mais dégradent significativement la couleur du poivre. Les oxydations chimiques des polyphénols qui semblent prépondérantes dans le brunissement du poivre s’avèrent délicates à contrôler. Le blanchiment présente de nombreux avantages : il nettoie et décontamine le poivre, augmente la vitesse du séchage et limite le brunissement enzymatique. L’étuvage est à bannir car il dégrade la couleur et augmente les risques microbiens. Le séchage par entrainement bien qu’il impacte négativement la couleur reste indispensable pour stabiliser le poivre. Plutôt qu’un procédé universel, une « voie sèche » (séchage direct) et une « voie humide » (intégrant blanchiment et séchage) sont proposées. Le choix d’en appliquer l’une ou l’autre est à raisonner par rapport à la qualité de la matière première d’une part et en fonction du contexte, c’est-à-dire selon des critères économiques, environnementaux voire même sociaux d’autre part.

This thesis deals with extraction processes using assistance technologies or green solvents and encapsulation systems of natural pigments in order to exploit and apply them in the food, cosmetic and pharmaceutical industries. In this goal, microwave-assisted extraction (MAE), ultrasonic-assisted extraction (UAE) and Ionic liquids (IL) were evaluated for the extraction of carotenoids and anthocyanins from Vietnamese plants. The results obtained show that the MAE was always a rapid and helpful system for all types of extraction tested whereas ultrasounds were particularly efficient when pigments are present on the surface of plant tissues. However, UAE was also improving results compared to conditions without assistance. Traditional IL are not suitable for the extraction of carotenoid and anthocyanin pigments that are generally non-volatile and heat-sensitive because it has not been possible to separate pigments extracted from IL under mild conditions. Therefore switchable IL were evaluated. DBU/ 1-hexanol was efficient to extract carotenoids that were relatively accessible, but, due to its high viscosity, it lost efficacy for other tissues. The second part of this thesis concerns the encapsulation of Hibiscus anthocyanins in yeasts. We have first worked with whole yeast cells. The results showed that yeast cells were a good material for the encapsulation of anthocyanins. However, yeast enzymes caused undesirable colour loss of anthocyanin during storage. Microparticles of heat-treated yeasts showed a high protective effect during storage. Then, as it was interesting to keep the pigments in the cell wall and deactivate the yeast enzymes, we used yeast hulls. Yeast hull particles brought a good protection to anthocyanins against moisture, heat and light. In comparison with maltodextrin microparticles, yeast hull ones were more stable in high humidity. In general, yeast microparticles have shown an ability to protect anthocyanins and to keep the red color of encapsulated anthocyanin powder. These results show that yeast encapsulated anthocyanins powder has a promising future to be applied in the food, cosmetic and pharmaceutical industries., Cette thèse porte sur l’éco-extraction et l’encapsulation de pigments naturels pour une exploitation et application dans les industries alimentaire, cosmétique et pharmaceutique. Dans ce but, l'extraction assistée par micro-ondes (MAE) ou par ultrasons (UAE) et celle par liquides ioniques (LI) ont été évaluées pour l'extraction de caroténoïdes et d'anthocyanes de plantes vietnamiennes. Les résultats obtenus montrent que le MAE a été un système permettant d'accélérer et d'améliorer tous les types d'extraction testés alors que les ultrasons se sont montrés particulièrement efficaces lorsque les pigments étaient présents à la surface des tissus végétaux. Cependant, l’UAE améliore également les résultats par rapport à des extractions sans assistance. Les LI classiques ne sont pas adaptés pour l’extraction des pigments caroténoïdes et anthocyaniques qui sont généralement non volatils et thermosensibles car il n'a pas été possible de séparer les pigments extraits des LI dans des conditions douces. Pour remédier à ce problème, des LI réversibles ont été évalués. Le DBU/ 1-hexanol était efficace pour extraire les caroténoïdes relativement accessibles, mais, en raison d'une viscosité élevée, il perdait son efficacité pour d'autres tissus. La deuxième partie de cette thèse concerne l’encapsulation d’anthocyanes d’hibiscus dans des levures. Nous avons d’abord travaillé avec des levures entières. Les résultats ont montré que les cellules de levure étaient un bon matériau pour l'encapsulation des anthocyanes. Cependant, pour les levures non désactivées, les enzymes ont provoqué une perte indésirable de couleur des anthocyanines pendant le stockage. Les microparticules de levures traitées thermiquement ont montré un effet protecteur élevé pendant le stockage. Puis, comme les anthocyanes étaient majoritairement encapsulées dans le réseau pariétal des levures, nous avons utilisé les écorces de levures séparées du reste des cellules. Les microparticules des écorces de levure ont apporté une bonne protection pour les anthocyanes contre l'humidité, la chaleur et la lumière. En comparant avec les microparticules de maltodextrine, celles des écorces de levure étaient plus stables dans des conditions d'humidité élevée. En général, les microparticules de levure ont montré une capacité à protéger les anthocyanes et à garder la couleur rouge de la poudre d’anthocyanes encapsulées. Ces résultats montrent que la poudre d’anthocyanes encapsulées dans des levures ou écorces de levure a un avenir prometteur pour être appliquée dans les industries alimentaire, cosmétique et pharmaceutique.

Cyanobacteria have developed some photo-protective mechanisms to protect themselves from stress caused by excess light. One of them relies on the activity of the soluble Orange Carotenoid Protein (OCP) that binds a keto-carotenoid, the hydroxyechinenone. Under illumination, the OCP gets photo-converted to an active form and can interact with phycobilisomes to dissipate the collected energy as heat. Consequently, the excitation energy arriving at the photosynthetic reaction centers and the phycobilisome fluorescence emission decrease. The OCP can also quench the singlet oxygen to fight against photo-oxidation. I developed a heterologous expression system in which the biosynthetic pathway of the OCP is built in E.coli. The expression system allows the production of a large amount of OCP binding its carotenoid in vivo. Thanks to this robust and fast expression system, OCPs from three different cyanobacteria: Synechocystis, Anabaena and Arthrospira were produced, binding different carotenoids. All recombinant OCPs are photoactive and able to induce a large phycobilisome fluorescence quenching. Moreover, they all have the ability to quench the singlet oxygen, whatever the bound carotenoid. This heterologous expression system allowed us to elucidate the structural determinants involved in the photo-activation and structure of the active form of the OCP. This work represents a fundamental advance in the study of caroteno-proteins and in the production of others soluble antioxidants that are of great interest to the health industry., Les cyanobactéries ont développé des mécanismes de photo-protection pour se prémunir des dommages causés par un excès de lumière. L’un d’eux repose sur l’activité de l’Orange Caroténoïde Protéine (OCP), protéine soluble qui attache un kéto-caroténoïde, l’hydroxy-echinenone. Sous illumination, l’OCP se photo-convertit en forme active et interagit avec les phycobilisomes pour dissiper l’énergie collectée sous forme de chaleur. En conséquence, l’énergie d’excitation reçue par les centres réactionnels et la fluorescence du complexe photosynthétique diminuent. L’OCP a aussi la faculté de neutraliser l’oxygène singulet pour lutter contre la photo-oxydation. J’ai développé un système d’expression hétérologue pour reconstituer la voie de biosynthèse de cette protéine dans E.coli. Ce système permet l’obtention d’une grande quantité d’OCP liant son caroténoïde in vivo. Grâce à ce système robuste et rapide, les OCPs de trois cyanobactéries : Synechocystis, Arthrospira et Anabaena ont été produites, liant différents caroténoïdes. Toutes les OCPs recombinantes sont photo-actives et capables de quencher la fluorescence des phycobilisomes in vitro. Elles possèdent toutes la faculté de neutraliser l'oxygène singulet quel que soit le caroténoïde lié. Ce système d'expression hétérologue nous a permis d’élucider les déterminants structurels impliqués dans la photo-activation et la structure de la forme active de l’OCP. Il constitue une avancée fondamentale dans l'étude des protéines à caroténoïde et dans la production d'antioxydants solubles qui présentent un grand intérêt pour l’industrie de la santé.

To optimize the production of a value added compound while avoiding toxic consequences on the cell viability, a challenge in the metabolic engineering field is to balance the endogenous metabolic fluxes and the newly consumed fluxes. In this optimization context, combinatorial strategies can generate several variants of synthetic metabolic pathways. This strategy gives precious strategic information on the right combinations of function and regulation choices to be made in the ultimate pathway reconstruction. Our study aimed at the production of the molecules responsible for aroma, dye, and fragrance of saffron (Crocus sativus) in Saccharomyces cerevisiae. A combinatorial approach was chosen to modulate expression levels of three genes involved in their common precursor biosynthesis: zeaxanthin. This strategy allowed us to describe some unexpected bias in the regulation of the plasmid-encoded genes expression levels. We detected strong transcriptional interference between the different genes in our system, and the ORF nature also seemed to influence the expression levels. These critical factors imposed a stronger regulation of the three genes expression levels than the promoter strength initially chosen to control them. The project was continued toward its final objective by making a detailed functional analysis of the zeaxanthin cleavage reaction leading to the molecules of interest synthesis. This reaction was described to be catalyzed by a specific enzyme, but no activity was observed in our experiments. This result led us to propose some tools to reach the final goal of the project; Afin d’optimiser la production d’un composé d’intérêt tout en évitant les conséquences néfastes sur la viabilité cellulaire, un défi majeur de l’ingénierie métabolique est d’obtenir un équilibre entre les flux métaboliques endogènes de la cellule et le flux consommé par une nouvelle voie de biosynthèse. Dans ce contexte d’optimisation, les stratégies combinatoires génèrent une diversité de voies métaboliques et de modes de régulation rassemblant de précieuses informations quant aux choix d’orientations stratégiques à faire. Notre étude s’inscrit dans un projet visant à produire les molécules responsables de l’arôme, de la couleur et du parfum du safran (Crocus sativus) chez Saccharomyces cerevisiae. Une approche combinatoire a été adoptée pour moduler les niveaux d’expression de trois gènes menant à la synthèse de leur précurseur commun : la zéaxanthine. Cette stratégie nous a permis de décrire des biais inattendus dans la régulation des niveaux d’expression des gènes exprimés sur plasmide. Nous avons détecté une forte interférence transcriptionnelle entre les gènes dans notre système, ainsi qu’une influence de la nature des séquences codantes. Ces éléments, identifiés comme critiques, imposent sur les niveaux d’expression des trois gènes une régulation plus importante que la force des promoteurs qui les contrôlent. Afin de poursuivre le projet vers son objectif final, la réaction de clivage de la zéaxanthine menant à la synthèse des composés d’intérêt du safran a fait l’objet d’une analyse fonctionnelle détaillée. Une absence d’activité de l’enzyme décrite dans la littérature comme responsable de cette réaction nous a conduits à proposer des perspectives d’ingénierie pour atteindre l’objectif final du projet

Photodynamic therapy (PDT) is a clinically used technique for treating skin diseases, age-relatedmacular degeneration but mainly some types of cancer. PDT involves three components: a photosensitive molecule named photosensitizer (PS), light and oxygen. After administration of the PS, this one will be located more or less selectively in tumoral regions where it is activated by light irradiation at appropriate wavelength and power. This leads to the formation of highly reactive and cytotoxic reactive oxygen species (ROS), especially singlet oxygen, resulting in the destruction of the tumor by necrosis or apoptosis. To improve the treatment selectivity, different strategies are being exploited, one of which is the development of "photodynamic molecular beacons" (PMB). In PMB the photosensitizer is linked via a peptide to an inhibitor of 1O2 (quencher). This quencher inhibits the formation of 1O2 as long as the compound has not reached its target, namely cancer cells. In order to inhibit the toxicity of the PS in non-target cells and restore toxicity only close to the biological target, it is necessary to find an adequate PS/quencher couple. This remains a challenge for PDT. Carotenoids are interesting candidates due to their specific photophysical properties and ability to inhibit 1O2, which makes them potential quenchers for building PMBs. In plants, carotenoids (carotenes and xanthophylls) are pigments involved in the photosynthesis, in which they play two main roles: a light collecting role and a protecting role by preserving the photosynthetic systems against photoxydative damages induced by a too intense light exposure. This protection can for instance occur via the well-known xanthophylls cycle. This capacity to catch energy presents a potential interest that should not be neglected in the framework of the design of PMBs usable in photodynamic therapy. Within the framework as part of this PhD thesis in Cotutelle with the Faculty of Sciences of Bizerte, we focused on carotenoids from three fruits produced in Tunisia: persimmon (Diospyros kaki L.), apricot (Prunus armeniaca L.) and peache (Prunus persica L.), known for their global richness in these natural pigments. Three extraction processes were investigated: (i) the Soxhlet extraction based on the use of organic solvent at atmospheric pressure and used as reference, (ii) the accelerated solvent extraction (ASE) using organic solvent under high pressure, and (iii) the supercritical fluid extraction (SFE) using supercritical CO2 and ethanol as cosolvent. For these two last processes, a design of experiments (Surface Response Design) was used to identify the key factors and optimal extraction conditions of various carotenoids (pressure, temperature, flow, % cosolvent, time, number of cycles). Then, HPLC-PDA coupled with mass spectrometry (MS) enabled the identification and quantification of carotenoids from the extracts. Thus it was possible to compare the profiles in carotenoids content from each fruit as well as the performances of each extraction process. This study showed that the carotenoidic profile in the persimmon was the most interesting as compared to the profiles in the two other fruits. Extraction and purification of the carotenoids from persimmon by preparative high pressure liquid chromatography were then performed in order to have a sufficient amount of each carotenoid and sometimes of their conformational isomers. We finally performed a study of their photophysical properties (absorption, fluorescence emission, 1O2 inhibition) in order to evaluate their potential as 1O2 quencher in molecular construction such as a PMB, La thérapie photodynamique (PDT) est une technique utilisée cliniquement pour traiter certaines maladies de la peau, la dégénérescence maculaire liée à l’âge et certains types de cancer. Elle fait intervenir trois composants : une molécule photosensible ou photosensibilisateur (PS), la lumière et l’oxygène. Après administration du PS, celui-ci va se localiser plus ou moins sélectivement dans les zones tumorales où il est alors activé par irradiation lumineuse à une longueur d’onde et une puissance données. Ceci engendre la formation d’espèces réactives de l’oxygène (ROS) très réactives, dont l'oxygène singulet1 O2, qui entraînent la destruction des tissus tumoraux par nécrose ou apoptose. Afin d’améliorer la sélectivité du traitement, différentes pistes sont actuellement exploitées dont l’élaboration de « photodynamic molecular beacons » (PMB). Dans un PMB, le photosensibilisateur (PS) est associé via un peptide à un inhibiteur 1O2, appelé quencher. Ce quencher inhibe la formation d’1O2 tant que le composé n’a pas atteint sa cible. Une fois la zone cancéreuse atteinte, des enzymes spécifiques clivent le peptide, libérant ainsi le PS qui retrouve alors sa capacité à former de l’1O2. Trouver un couple PS/quencher adéquat reste un challenge en PDT. Les propriétés photophysiques particulières des caroténoïdes et leur aptitude à inhiber la production d’1O2 font de ces derniers des quenchers potentiellement utilisables pour l’élaboration de PMBs. Chez les plantes, les caroténoïdes (carotènes et xanthophylles) sont des pigments associés à la photosynthèse, qui ont deux rôles principaux : un rôle de collecteur de lumière et un rôle photoprotecteur en protégeant le(s) système(s) photosynthétique(s) contre les dommages photooxydatifs liés à une exposition trop intense à la lumière. Ceci s’opère, entre autre, via le cycle des xanthophylles. Cette aptitude à capter de l’énergie présente un intérêt potentiel à ne pas négliger dans la perspective de la conception de PMB utilisables en thérapie photodynamique. Dans le cadre de cette thèse en co-tutelle avec la Faculté des Sciences de Bizerte nous avons ciblé les caroténoïdes présents dans trois fruits produits en Tunisie à savoir les kakis (Diospyros kaki L.), les abricots (Prunus armeniaca L.) et les pêches (Prunus persica L.) connus pour leur richesse globale en ces pigments. Divers procédés d’extractions ont été étudiés : (i) L’extraction de type Soxhlet par solvants organiques à pression atmosphérique, utilisée comme référence, (ii) l'extraction accélérée par solvant organique (ASE : Accelerated solvent Extraction) effectuée sous pression, enfin (iii) l'extraction par CO2 supercritique avec l’éthanol comme cosolvant. Pour ces deux derniers procédés, une approche par plan d’expériences (surfaces de réponses) a été utilisée pour identifier les facteurs clé et les conditions optimales d’extractions de divers caroténoïdes (pression, température, débit, % de cosolvant, temps, nombre de cycles). L'analyse par chromatographie liquide à haute performance couplée à la détection UV-Visible et à la spectrométrie de masse a ensuite permis l'identification et la quantification des caroténoïdes présents dans les extraits obtenus, permettant ainsi de comparer les profils caroténoïdiques propres à chaque fruit et les performances de chaque procédé d’extraction. Cette étude ayant révélé un profil caroténoïdique particulièrement intéressant chez le kaki par rapport aux autres fruits, une extraction et une purification des caroténoïdes de ce fruit par chromatographie liquide haute pression préparative a ensuite été effectuée afin de disposer d’une quantité suffisante de chaque caroténoïde, et parfois de leurs isomères conformationnels, en vue de l’étude de leurs propriétés photophysiques (absorption, émission de fluorescence, inhibition d’1O2) et de l’évaluation de leur intérêt potentiel en tant que quencher d’1O2 dans un édifice de type PMB

Road traffic noise is undoubtedly the most important source of anthropogenic noise on terrestrial habitat. This thesis, at the interface between behaviour and physiology was designed to experimentally determine the impacts of road traffic noise exposure on both animal communication systems (acoustic and visual) and physiology (stress, immunity ...) The choice of Hyla arborea, species using both acoustic and coloured signals for communication, allowed us to efficiently test our various hypotheses. While in many bird species changes in acoustic communication system have been observed (in both the transmitter and receiver) my results do not show such disturbances in H. arborea. However, for the first time, I was able to highlight the impact of road traffic noise on visual communication, chronic exposure to traffic noise resulting in colouration loss in male. In addition, physiological measures have allowed me to show that road traffic noise exposure is stressful (corticosterone level rise) and has immunosuppressive effect (due stress rise) in H.arborea. Thus, this thesis demonstrates that road traffic noise may have a larger effect than previously thought by impacting, in addition to the acoustic communication, visual communication (impact on coloured signals) and animal physiology, Le bruit engendré par le trafic routier est aujourd'hui une des nuisances sonores d'origine anthropique les plus importantes en milieu terrestre. Cette thèse, à l'interface entre comportement et écophysiologie, a eu pour but de déterminer expérimentalement les impacts d'une exposition à du bruit de trafic routier tant sur les systèmes de communication (acoustique et visuelle) que sur la physiologie (stress, immunité…) animale. Le choix de Hyla arborea, espèce utilisant à la fois des signaux acoustiques et colorés pour la communication, nous a permis de tester efficacement nos différentes hypothèses. Alors que chez de nombreuses espèces d'oiseaux des modifications du système de communication acoustique ont été observées (tant chez l'émetteur que le récepteur), mes travaux n'ont pas mis en évidence de telles perturbations chez Hyla arborea. Cependant, et pour la première fois, j'ai pu mettre en évidence un impact du bruit de trafic routier sur la communication visuelle, une exposition chronique à du bruit de trafic routier entraînant une perte de couleur chez les mâles. Enfin, des mesures physiologiques m'ont permis de montrer qu'une exposition chronique à du bruit de trafic routier est stressant (élévation du niveau de corticostérone) et a un effet immunosuppresseur (dû à l'augmentation du stress) chez H.arborea. Ainsi cette thèse démontre que le bruit de trafic routier peut avoir un impact plus large que ce qui était suggéré jusqu'à présent en impactant, en plus de la communication acoustique, la communication visuelle (signaux colorés) et la physiologie des animaux

Salt has always been exploited in living memory. It has known its heyday at several occasions throughout history, particularly during the period of the French Gabelle, and therefore came to be seen as a precious white metal both sought after and expensive. Yet, nowadays, although it has been considered as an essential mineral, it has also turned up to be unhealthy when taken in excessive amounts. Consequently, salt workers of our day and age have to highlight the genuine nature of their product as well as their ancestral skills, for they both stand out as tokens of quality for our contemporaries. Meeting the expectations of the consumer is the only way for them to keep up with their work and maintain their share on the market. Thus, this study aimed to define ways for salt workers to have their work preserved, for instance throughout a Protected Designation of Origin. Therefore, a partnership with Atlantic French salt workers (from Ré Island, Noirmoutier, Guérande and Saint-Armel) has been established, allowing us to collect samples of salt marsh water and salts.First, an overview of microorganism population and 16S-rDNA in each water or salt sample permitted to define what kinds of microorganism populations were to be found in salt marshes. Secondly, a search for volatile components was led so as to determine whether the environment might affect the olfactory footprint of salt marshes and of salt itself during its formation and its harvest. A process of extraction and analysis has been developed, shedding light on a link between the origin and the olfactory footprint of salt. As an example, the halophilous microorganisms which are extremely rich in carotenoid (hence the red-orange colour of some marshes) are partly responsible for the presence of norisoprenoids in the volatile components which have been identified: 21 compounds were identified in Ré Island (including 8 norisoprenoids), 13 in Noirmoutier (including 7 norisoprenoids), 54 in Saint-Armel (including 25 norisoprenoids),19 in Guérande (including 10 norisoprenoids).For each area, DNA traces and volatile profiles were identified. Therefore, a strong link can be established between salt marshes and the salt they produce. It appears that the differences between salt flats regarding either their smell or their microbiota is always noteworthy, even when marshes are only a few miles apart. Thus, the specific pool of the identified microorganisms which leave prints on the salt would allow saltworkers to define their product so as to ensure a form of protection based on specific markers which are proper to each marsh., Exploité depuis toujours, le sel a connu, au temps de la Gabelle notamment, des heures de gloire certaines, faisant de lui un métal blanc précieux, recherché et coûteux. Cependant, de nos jours, il est considéré comme un minéral essentiel, certes, mais aussi dangereux pour la santé si surconsommé. Ainsi, les paludiers d'aujourd’hui doivent mettre en avant le caractère authentique de leur produit et leur savoir-faire ancestral, symboles de qualité dans l'esprit des contemporains, pour réussir à maintenir leur activité et leur part de marché. L'objectif de cette étude était ainsi de définir des pistes qui garantiraient aux paludiers la protection de leur travail, par exemple dans le cadre d'une démarche d'appellation d'origine contrôlée ou protégée. Pour ce faire, un partenariat avec des sauniers de la Côte Atlantique Française (Ile de Ré, Ile de Noirmoutier, presqu'Ile de Guérande, salines de Saint-Armel) a permis de collecter divers échantillons (eaux des marais, sels). Dans un premier temps, une recherche de microorganismes et une étude sur les traces d'ADNr-16S présent sur les cristaux de sel, ont permis de caractériser une partie du microbiote halophile se développent au niveau des bassins de production du sel de mer, alors que leur teneur en sel peut aller jusqu'à 25 %. Dans un second temps, une recherche de composés volatils a été conduite afin de déterminer si l'environnement pouvait influencer l'empreinte olfactive des eaux des marais et du sel lors de sa formation et / ou de sa récolte. Un protocole d'extraction et d'analyses a été développé et a permis la mise en évidence d'un profil en composés volatils propre à chaque bassin. Parmi les composés volatils détectés, de nombreux norisoprénoïdes, provenant probablement de la dégradation de caroténoïdes produits par les microorganismes halophiles, ont ainsi été identifiés : pour le « bassin » Ile de Ré, 21 composés volatils ont été identifiés dont 8 composés dérivés des caroténoïdes (CDC) ; pour le « bassin » de Noirmoutier, 13 composés dont 7 CDC ; pour le « bassin » de Saint-Armel, 54 composés dont 25 CDC ; pour le « bassin » Guérandais, 19 composés dont 10 CDC.D'une façon générale, les résultats obtenus aussi bien d'un point de vue microbiologique que chimique, ont révélé une forte corrélation entre les marais salants et le sel qu'ils produisent : les microorganismes spécifiques d'un environnement laissent des empreintes sur les eaux et le sel, ce qui permettrait notamment aux paludiers de caractériser leur produit en vue d'une protection basée sur de véritables marqueurs propres à chaque marais (pour des origines distantes de quelques kilomètres, des différences sont déjà notables entre salines tant au niveau « odeur » qu'au niveau microbiote).

Le fruit de gac (Momordica cochinchinensis Spreng.) est un fruit traditionnel au Vietnam, lequel est extrêmement bénéfique pour la santé. L’arille de gac est une excellente source de caroténoïdes naturels, particulièrement le lycopène et le β-carotène. Ces composés antioxydants sont capables de neutraliser les radicaux libres et offrent des applications multiples, allant des effets généraux sur la santé à la prévention de certaines maladies chroniques. Ce travail a contribué au développement d’un procédé visant à la valorisation d’extraits du fruit de gac au Vietnam. Ce travail contient quatre parties principales: effet du semi-séchage sur les propriétés d’antioxydantes du fruit de gac; extraction de l’huile du fruit de gac assistée par enzymes; concentration des caroténoïdes de l’huile de gac par la filtration tangentielle; purification et cristallisation des caroténoïdes.Dans la première partie, une étude du semi-séchage de l´arille de gac à différentes températures (40°C, 50°C, 60°C, 70°C et 80°C) et à trois modes de séchage (séchage à l’air, séchage sous vide et lyophilisation) a été effectuée pour déterminer l’effet de la mode, de la température et de l’humidité finale de séchage sur la couleur, la teneur en caroténoïdes totaux (TCC) et l’activité d’antioxydante totale (TAA) de l’arille de gac. Les résultats montrent que la lyophilisation permet une meilleure conservation permettant une valorisation ultérieure de la couleur, la TCC et la TAA de l’arille de gac. Le séchage sous vide donne les meilleurs résultats que le séchage à l’air. Une température entre 50°C et 60°C est optimale pour conserver la couleur, la TCC et la TAA de l’arille. Ces propriétés sont mieux conservées à l’issue d’un séchage permettant une humidité finale du produit de 15 à 18% (base sèche (db)) (semi-séchage) par rapport à 6% db. Le produit semi-séché peut être conservé pendant quelques mois. Dans la deuxième partie, une étude d’optimisation d’extraction de l’huile de l’arille de gac assisté par des enzymes a été menée en utilisant la méthodologie de la surface de réponse. Un plan expérimental du type «design composite central» avec quatre variables indépendantes - la concentration en enzymes, le temps, la température et la vitesse d'agitation - a été réalisé. Les résultats montrent que ces quatre variables ont un effet significatif sur le rendement d’extraction de l’huile. Il n'y a pas d'interaction significative entre ces variables. Dans les conditions optimales obtenues (14,6% d’enzyme, 127 minutes, 58°C et 162 rpm), le rendement maximal de l’huile et la TCC obtenus sont de 79,5% et 5,3 mg/g de matière sèche, respectivement. Il existe une forte corrélation entre le rendement de l’huile obtenue et la TCC. Les propriétés physico-chimiques de l'huile extraite ont été déterminées. Enfin, les résultats du test Schaal montrent que le temps de conservation de l'huile extraite est comparable à d’autres huiles alimentaires, présentant le même type de profil en acides gras.Dans la troisième partie, les caroténoïdes de l'huile ont étés concentrés à l'aide d'une filtration tangentielle, en utilisant une membrane céramique, selon deux modes de fonctionnement (recyclage total et batch). Dans les expériences en mode recyclage total, l'effet de la taille des pores de la membrane, la température et la pression transmembranaire sur le flux de perméat et le coefficient de rétention a été exploité. Les résultats montrent que ces facteurs ont un effet sur flux de perméat et le coefficient de rétention de la TCC, des phospholipides et des acides gras libres. La résistance intrinsèque de la membrane, la résistance de polarisation et la résistance liée au colmatage ont été estimées. Les conditions optimales déterminées sont 5 nm, 2 bars et 40°C, pour la taille des pores, la pression transmembranaire et la température, respectivement. En mode batch, le rétentat a été caractérisé en mesurant l'acidité, les phospholipides, la TCC, la TAA, des solides solubles totaux, la teneur en matières solides, la couleur et la viscosité de la solution. La TCC dans le rétentat est de 65,28 mg/ml (8,65 fois supérieure à celle dans l'huile d'alimentation). Les analyses de la TAA montrent que la contribution antioxydante principale de l'huile gac est lipophile. Après la filtration, la TAA lipophile du rétentat est 6,8 fois supérieur à celle de l’huile d’alimentation. L’analyse de la résistance indique que la résistance intrinsèque de la membrane représente 24% de la résistance totale. La majeure partie de la résistance est la résistance de polarisation (55%) tandis que la résistance de colmatage contribue pour 30%. Dans la quatrième partie, les caroténoïdes provenant de l’huile du fruit de gac ont étés purifiés et cristallisés par une saponification combinée à l'utilisation de propylène glycol (un solvant moins toxique que les solvants organiques généralement utilisés). Ce processus est compatible à une consommation humaine, aux applications cosmétiques et plus respectueux de l'environnement que les procédés existants. Les résultats indiquent que l'utilisation de Tween 80 (0,05 ml/g d’huile) comme émulsifiant peut aider à augmenter la récupération des cristaux de caroténoïdes. La combinaison de 0,4 ml/g d'hydroxyde de potassium et 0,8 ml/g de propylène glycol donne un meilleur rendement de caroténoïdes. Une étude d’optimisation du processus de purification a été réalisée en utilisant la méthodologie de surface de réponse. Un plan expérimental du type «design composite central» avec trois variables indépendantes- la vitesse d'agitation, la température et le temps de réaction - a été effectué. Les résultats montrent que ces trois variables ont un effet significatif sur la récupération des caroténoïdes par cristallisation. Les interactions entre la vitesse d'agitation et la température ainsi qu’entre la température et le temps de réaction sont significatives. Dans les conditions optimales (1094 rpm; 46°C et 228 min), le rendement de caroténoïdes estimé est de 93,5%. Les cristaux de caroténoïdes contiennent 57,34% de lycopène et 36,67% de β-carotène. Ces résultats montrent que environ 85% et 78% du lycopène et du β-carotène, respectivement, ont étés récupérés.Dans l’ensemble, cette thèse a contribué à la valorisation du fruit de gac au Vietnam, par une procédure de fabrication qui est économique et utilisant moins de produits chimiques. La recherche a permis de trouver les conditions optimales pour chaque étape de fabrication. Un nouvel axe de recherche pour valoriser le fruit de gac a été ouvert; il porte sur l’étude de l’application tant de l’huile de gac concentrée et riche en caroténoïdes naturels que des cristaux de caroténoïdes dans l’industrie alimentaire, pharmaceutique ou cosmétique., Doctorat en Sciences de l'ingénieur, info:eu-repo/semantics/nonPublished

article présenté lors du colloque 'Phytomicronutriments' qui s’est tenu à Avignon le 16 décembre 2014.; National audience; Epidemiological data, experimental animal studies and clinical trials suggested that a greater consumption of plant-derived products is associated with a reduced risk of several diseases (diabetes, cardiovascular diseases, some cancers). Fibers, vitamins, minerals are part of the components having a role in the prevention. But plants also contain a variety of compounds from their secondary metabolism that may have also a preventive health effect. These compounds belong to different families: polyphenols, carotenoids (non provitaminic A) as lycopene or lutein, sulfur compounds (glucosinolates and allyl sulfides). Because of their possible role on human health and their occurrence in the diet, it is assumed by the scientific community to name them phytomicronutrients, although it has not yet demonstrated their essentiality. Indeed, no recommended dietary allowance (RDA) has been established. However, some phytomicronutrients have been already integrated in health claims (EFSA, 2012). Furthermore, new biological functions of these substances are currently explored, such as their effect on gut microflora, with a promising future in human health.; Des données épidémiologiques, ainsi que des travaux expérimentaux chez l’animal et chez l’homme, indiquent qu’une plus grande consommation de produits végétaux est associée à la réduction du risque de plusieurs pathologies (diabète, maladies cardiovasculaires, certains cancers). Des fibres, des vitamines, des minéraux font partie des constituants susceptibles d’avoir un rôle dans cette prévention. Mais les végétaux renferment aussi une grande variété de composés, issus de leur métabolisme secondaire, dont beaucoup de travaux établissent qu’ils pourraient avoir également un effet préventif sur notre santé. Ces composés appartiennent à différentes familles : les polyphénols, les caroténoïdes (en dehors des caroténoïdes provitaminiques A) comme le lycopène ou la lutéine, les composés soufrés (glucosinolates et sulfures d’allyle). Compte tenu du rôle possible de ces substances des végétaux sur la santé humaine et du fait de leur présence dans l'alimentation, il est admis par la communauté scientifique de les nommer phytomicronutriments, même si on n’a pas encore démontré leur essentialité. En effet, aucun apport nutritionnel conseillé (ANC) n’a été établi. Cependant, certains phytomicronutriments font déjà l’objet d’allégations (EFSA, 2012). Par ailleurs, de nouvelles fonctions de ces substances sont actuellement explorées, notamment au niveau du microbiote, avec un avenir prometteur en santé humaine.

Nutrition in ophthalmology – clinical application to age-related macular degeneration «Let food be your medicine.» This contribution from Hippocrates is still timely addressed, especially in the field of ophthalmology. Observational epidemiology reports close associations between food habits and the risk or prevention of several ocular pathologies such as cataract or Age-related Macular Degeneration (AMD). Anti-oxidant vitamins, minerals and lipids are the nutrients that have been the most widely studied. Interventional epidemiology and experimental works partially corroborated these findings. Unexpectedly, the benefit of long chain omega 3 polyunsaturated fatty acids in the prevention of late AMD was not firmly established in Age-Related Eye Disease Study 2 (AREDS2). Nevertheless, one should not omit to refer to well established data in this field. Still, further works are needed and warranted, especially for better delineating the role of, not only nutrients but also dietary habits, and gene-nutrients interactions., «Que ton aliment soit ta seule médecine» . Cette citation d’Hippocrate est d’actualité aujourd’hui, plus encore qu’hier et particulièrement en ophtalmologie. L’épidémiologie observationnelle rapporte des associations solides entre alimentation et risque ou prévention de certaines pathologies oculaires, comme la cataracte ou la Dégénérescence Maculaire Liée à l’Âge (DMLA). Vitamines anti-oxydantes, minéraux et lipides sont les nutriments qui ont été les plus étudiés. L’épidémiologie interventionnelle et la recherche expérimentale ont permis de corroborer un certain nombre de ces observations. De façon plus inattendue, le bénéfice d’une supplémentation en acides gras oméga 3 à longue chaîne dans la prévention de l’évolution de la DMLA vers ses formes avancées n’a pas été retrouvé dans l’étude AREDS2 (Age-Related Eye Disease Study 2). Sans vouer aux gémonies plusieurs décennies de travaux dans ce domaine, les problématiques de la nutrition en ophtalmologie sont encore porteuses de découvertes et d’espoirs, en particulier lorsque l’on considère le cadre plus large de l’alimentation et des relations gènes-nutriments., Brétillon Lionel, Thierry Magalie, Simon Émilie, Acar Niyazi, Bron Alain, Creuzot-Garcher Catherine. Problématiques de la nutrition en ophtalmologie – application à la dégénérescence maculaire liée à l’âge. In: Bulletin de l'Académie Vétérinaire de France tome 167 n°3, 2014. pp. 243-252.

article présenté lors du colloque 'Phytomicronutriments' qui s’est tenu à Avignon le 16 décembre 2014.; National audience; Carotenoids are pigments responsible for the yellow, orange or red colour of fruits; they play a major role in their organoleptic and nutritional qualities. In plants, carotenoids contribute to important physiological functions and they help plants to adapt to changing environmental conditions. Thus, numerous works on this subject aim at enhancing carotenoid contents in plant and particularly in fruits. This review draws comparisons between the results obtained on tomato and citrus before synthetizing insights gained into developmental, genetic, and environmental controls and discussing possible developments. On this basis, we propose a conceptual model of carotenoid accumulation in fruits that accounts for the role played by environmental factors. The development of such a model allowing simulations of carotenoid contents will pave the way of a better management of these metabolites.; Les caroténoïdes sont des pigments responsables des couleurs jaune, orange, ou rouge des fruits, et sont des déterminants majeurs de leur qualité organoleptique et nutritionnelle. Dans la plante, les caroténoïdes participent à plusieurs grandes fonctions physiologiques et permettent à la plante de s’adapter à un environnement fluctuant. Ainsi, de nombreux programmes ont pour objectif d’augmenter leur concentration dans la plante et notamment les fruits. Cet article compare les résultats obtenus sur la tomate et les agrumes pour synthétiser les connaissances acquises sur les contrôles développementaux, génétiques et environnementaux, et discuter des leviers à creuser. Sur cette base, nous proposons un modèle d’accumulation des caroténoïdes dans les fruits rendant compte de l’effet des facteurs environnementaux. L’établissement d’un modèle de simulation de la concentration en caroténoïdes dans le fruit ouvrira la voie à un meilleur pilotage de l’accumulation de ces métabolites.

article présenté lors du colloque 'Phytomicronutriments' qui s’est tenu à Avignon le 16 décembre 2014.; National audience; Epidemiological data, experimental animal studies and clinical trials suggested that a greater consumption of plant-derived products is associated with a reduced risk of several diseases (diabetes, cardiovascular diseases, some cancers). Fibers, vitamins, minerals are part of the components having a role in the prevention. But plants also contain a variety of compounds from their secondary metabolism that may have also a preventive health effect. These compounds belong to different families: polyphenols, carotenoids (non provitaminic A) as lycopene or lutein, sulfur compounds (glucosinolates and allyl sulfides). Because of their possible role on human health and their occurrence in the diet, it is assumed by the scientific community to name them phytomicronutrients, although it has not yet demonstrated their essentiality. Indeed, no recommended dietary allowance (RDA) has been established. However, some phytomicronutrients have been already integrated in health claims (EFSA, 2012). Furthermore, new biological functions of these substances are currently explored, such as their effect on gut microflora, with a promising future in human health.; Des données épidémiologiques, ainsi que des travaux expérimentaux chez l’animal et chez l’homme, indiquent qu’une plus grande consommation de produits végétaux est associée à la réduction du risque de plusieurs pathologies (diabète, maladies cardiovasculaires, certains cancers). Des fibres, des vitamines, des minéraux font partie des constituants susceptibles d’avoir un rôle dans cette prévention. Mais les végétaux renferment aussi une grande variété de composés, issus de leur métabolisme secondaire, dont beaucoup de travaux établissent qu’ils pourraient avoir également un effet préventif sur notre santé. Ces composés appartiennent à différentes familles : les polyphénols, les caroténoïdes (en dehors des caroténoïdes provitaminiques A) comme le lycopène ou la lutéine, les composés soufrés (glucosinolates et sulfures d’allyle). Compte tenu du rôle possible de ces substances des végétaux sur la santé humaine et du fait de leur présence dans l'alimentation, il est admis par la communauté scientifique de les nommer phytomicronutriments, même si on n’a pas encore démontré leur essentialité. En effet, aucun apport nutritionnel conseillé (ANC) n’a été établi. Cependant, certains phytomicronutriments font déjà l’objet d’allégations (EFSA, 2012). Par ailleurs, de nouvelles fonctions de ces substances sont actuellement explorées, notamment au niveau du microbiote, avec un avenir prometteur en santé humaine.

Les caroténoïdes sont des pigments responsables des couleurs jaune, orange, ou rouge des fruits, et sont des déterminants majeurs de leur qualité organoleptique et nutritionnelle. Dans la plante, les caroténoïdes participent à plusieurs grandes fonctions physiologiques et permettent à la plante de s’adapter à un environnement fluctuant. Ainsi, de nombreux programmes ont pour objectif d’augmenter leur concentration dans la plante et notamment les fruits. Cet article compare les résultats obtenus sur la tomate et les agrumes pour synthétiser les connaissances acquises sur les contrôles développementaux, génétiques et environnementaux, et discuter des leviers à creuser. Sur cette base, nous proposons un modèle d’accumulation des caroténoïdes dans les fruits rendant compte de l’effet des facteurs environnementaux. L’établissement d’un modèle de simulation de la concentration en caroténoïdes dans le fruit ouvrira la voie à un meilleur pilotage de l’accumulation de ces métabolites., Carotenoids are pigments responsible for the yellow, orange or red colour of fruits; they play a major role in their organoleptic and nutritional qualities. In plants, carotenoids contribute to important physiological functions and they help plants to adapt to changing environmental conditions. Thus, numerous works on this subject aim at enhancing carotenoid contents in plant and particularly in fruits. This review draws comparisons between the results obtained on tomato and citrus before synthetizing insights gained into developmental, genetic, and environmental controls and discussing possible developments. On this basis, we propose a conceptual model of carotenoid accumulation in fruits that accounts for the role played by environmental factors. The development of such a model allowing simulations of carotenoid contents will pave the way of a better management of these metabolites.

Les grains de céréales sont riches en amidon et protéines, qui constituent une ressource énergétique, et contiennent des fibres, des minéraux et des vitamines du groupe B, mais aussi de nombreux phytomicronutriments de type composés phénoliques (acides phénoliques, alkylrésorcinols, flavonoïdes, lignanes et tannins), stérols complexés ou non aux acides phénoliques, caroténoïdes, bétaïne et choline. La plupart de ces composés sont retrouvés en plus grande abondance dans les tissus périphériques du grain (enveloppes, couche à aleurone et germe) et leurs quantités diminuent donc suite aux procédés de séparation de l’albumen amylacé (cœur du grain) qui précédent la fabrication des aliments céréaliers et qui visent à l’obtention de produits de qualité sanitaire et technologique maîtrisée, élevée et stable. Depuis ces dernières années, la caractérisation de la localisation fine de ces phytomicronutriments dans les différents tissus des grains, ainsi que leurs quantités et variabilités sont étudiés. De nouvelles méthodologies sont développées pour limiter la perte ou isoler les tissus les plus riches en composés d’intérêt et les rendre bio-disponibles. Cependant, le stockage des grains en amont, et les procédés de fabrication des aliments en aval peuvent avoir des effets négatifs sur la quantité et disponibilité des phyto-micronutriments. Enfin, ces nouveaux itinéraires ne doivent pas être réalisés au détriment de la qualité sanitaire, technologique et organoleptique des aliments., Cereal grains are rich in starch and proteins which constitute an energetic resource and contain fibers, minerals and B vitamins and also a number of phytochemicals as phenolic compounds (phenolic acids, alkylresorcinols, flavonoids, lignans and tanins), sterols associated or not with phenolic acids, carotenoids, betaine and choline. Most of these compounds are found in higher amount in the peripheral grain tissues (i.e. the envelopes, aleurone layer and germ) and their quantities decrease concomitantly to the separation processes used to isolate the starchy endosperm (grain heart) leading to cereal food products with a controlled stable and high sanitary and technological quality. In these last years, characterization of the phytochemicals fine location, amount and variability are studied in the different grain tissues. New methods are developed to limit the loss or to isolate the tissues containing the highest amount of phytochemicals and to increase their accessibility. However, grain storage before fractionation, as well as food processing, could have negative effects on the quantity and availability of phytochemicals. Finally, these new routes should not be achieved at the expense of the sanitary, technological and organoleptic food quality.

In microarray data, wide-scale correlations are numerous and increase the number of genes correlated to a test condition (phenotype, mutation status, etc.) either positively or negatively. Several methods have been developed to limit the effect of such correlations on the false discovery rate, but these may reject too many genes that have a mild or indirect impact on the studied condition. We propose here a simple methodology to correct this spurious effect without eliminating weak but true correlations.This methodology was applied to a microarray dataset designed to distinguish heterozygous BRCA1 mutation carriers from non-carriers. As our samples were collected at different times in the morning, we evaluated the effect of correlations due to circadian rhythm. The circadian system is a well-known correlation network, regulated by a small number of period genes whose expression varies throughout the day in predictable ways. The downstream effects of this variation on the expression of other genes, however, are incompletely characterized. We used two different strategies to correct this correlation bias, by either dividing or multiplying the expression of correlated genes by the expression of the considered period gene according to the sign of the correlation between the period gene and correlated gene (respectively positive or negative).We observed a linear relationship between the number of false-positive/negative genes and the strength of the correlation of the candidate gene to the test condition. BRCA1 was highly correlated to the period gene Per1; our correction methodology enabled us to recover genes coding for BRCA1-interacting proteins which were not selected in the initial direct analysis. This methodology may be valuable for other studies and can be applied very easily in case of well-known correlation networks.

National audience

Plant architecture is a major trait for plant survival and plant fitness and has a huge influence on the agronomical value for most crops. The classical theory of apical dominance based on decapitation experiments suggested that two major plant hormones, auxin and cytokinins, were acting antagonistically on bud outgrowth to promote or repress branching. However this theory was challenged in the late 1930's by Snow who suggested the existence of a second messenger to auxin, as auxin was not acting directly to repress branching. The use of branching mutants in pea, Arabidopsis and rice led to the discovery of a new carotenoid-derived signal repressing branching. Genes involved in synthesis (RMS1, RMS5) as well as in response (RMS4) to this new signal have been identified and have given rise to a new model of the branching control. Two independent group have recently shown, one on pea, the other on rice, that strigolactones correspond to this novel signal which represses branching and to the secondary messenger in the theory of apical dominance. Strigolactones have been first identified for their role in germination of parasitic plants like Striga or Orobanche. They also play a critical role in the widespread association between 80% of plants and fungi, the arbuscular mycorrhizal symbiosis, as they are necessary for interaction between certain plants and fungi in the rhizosphere.