De nombreux procédés de la recherche et de l'industrie utilisent l'extraction liquide-liquide, technique qui permet la séparation sélective de produits au sein d'un mélange. À cet effet, deux liquides non miscibles sont mis en contact : une phase aqueuse et une phase organique, l'une contenant généralement une molécule extractante capable de transférer les éléments désirés à l'autre. Le transfert se produit à la surface de contact entre les deux phases. Après le transfert, les deux phases sont séparées par décantation. Dans la pratique, ces opérations sont effectuées dans des appareils industriels. Pour optimiser et comprendre le fonctionnement de ces dispositifs, il est important de déterminer les caractéristiques fondamentales de l'émulsion. Il s'agit notamment des paramètres liés à la vitesse des écoulements ainsi que ceux liés au mélange des fluides comme l'aire interfaciale, le taux de rétention, ou la distribution en taille de la population de gouttes. Plusieurs techniques d'imagerie peuvent être utilisées pour les mesurer. L'une d'elles, l'holographie numérique, est bien connue pour permettre la reconstruction complète en 3D d'un écoulement à partir d'une seule acquisition. Ce travail de thèse traite d'une application de l'holographie numérique en ligne directement sur des gouttes en mouvement dans une phase liquide continue. La taille des gouttes a imposé l'exploration d'un régime de diffraction peu étudié à ce jour. Dans ce domaine, le modèle du disque opaque classiquement employé n'est pas valide et un meilleur accord est obtenu avec un modèle mixte lui associant une lentille mince. La focalisation des hologrammes est réalisée via une méthode dédiée et automatique qui a été établie à partir d'une étude complète de la littérature. Dans un deuxième temps, afin de mesurer des rétentions plus élevées, elle est complétée par une approche inverse permettant de corriger les mauvais positionnements et de restituer les gouttes non détectées. Ce traitement a été appliqué à des résultats expérimentaux, sur un dispositif de référence produisant des gouttes calibrées, et comparé à des mesures indépendantes. Ces essais ont validé la pertinence de l'holographie pour la caractérisation des émulsions. / Several processes used in research and industry are based on liquid-liquid extraction, a method designed for selective separation of products in a mixture. In liquid-liquid extraction, two immiscible liquids are contacted: an aqueous phase and an organic phase, one of which generally contains an extractant molecule capable of transferring the desired elements to the other phase. The transfer occurs at the contact surface between the two phases. After transfer, both phases are separated by settling. In practice, these operations are performed in industrial apparatus. In order to optimize the operation of these devices, it's important to determine the fundamental characteristics of the emulsion. These include parameters related to the fluid flow velocity as well as parameters related to fluid mixing such as the interfacial area, hold-up, and size distribution of the droplets population. Numerous imaging techniques can be used to measure these parameters. One of them, digital holography, is well-known for allowing complete reconstruction of information about a 3D flow in a single shot. This PhD work deals with a direct application of digital in line holography to droplets rising in a continuous liquid phase. The droplet size imposes a regime of intermediate-field diffraction hardly explored to date. Acquired diffraction patterns show that the usual dark disk model is not valid and that good agreement is obtained with a mixed model coupling thin lens with opaque disk. Hologram focusing is nevertheless performed with a dedicated automated method. A literature review has been conducted to identify the sharpest autofocus function for our application. In a second step, in order to measure high retention rates, an inverse problem approach is applied on all the outliers and missing droplets. This hologram restitution treatment has been applied to experimental results with a comparison to independent measurements. The main results obtained with calibrated droplets are presented detailing the test device and instrumentation. They have validated the relevance of holography for the characterization of emulsions.

Ce travail porte sur la préparation de matériaux silicatés à porosité hiérarchisée pour l'encapsulation de molécules d'intérêt dans le domaine de la pharmacie et en tant que biocatalyseur. Afin d’atteindre cet objectif, les nano-émulsions sont choisies comme empreinte pour créer les macropores du matériau en raison de la taille homogène et réduite des gouttelettes de l’émulsion (inférieure à 100 nm). Pour cela le système Remcopal 4/décane/eau est investi en déterminant les conditions les plus optimales de formation de nano-émulsion, via les méthodes d'inversion de phases. L’ajout de micelles aux nano-émulsions ne déstabilise pas les émulsions et permet la formation d’un réseau de mésopores organisés selon une symétrie hexagonale. Les matériaux hybrides issus des matériaux poreux contenant encore la phase organique sont dopés par le ketoprofène en vue d’étudier la libération de ce dernier. Celle-ci se révèle sensible au pH. De plus, cette étude de la libération du kétoprofène à partir du matériau méso-macroporeux indique qu'elle est assistée par les micelles qui sont solubilisées dans la solution réceptrice. Le deuxième objectif de ce travail est d'utiliser ces matériaux poreux en tant que biocatalyseur pour la synthèse de biodiesel à partir d'huile de colza. Pour cette application, il est nécessaire que les matériaux résistent à l’immersion dans des milieux aqueux. L’étude de la stabilité hydrothermale a montré que le matériau calciné présente la meilleure stabilité dans l’eau bouillante. Par ailleurs, le matériau peut résister jusqu’à 550°C, la structure ne subissant que des dégradations mineures. Nous avons également utilisé un matériau silicaté à double mésoporosité préparé à partir de micelles fluorées et hydrogénées coexistant dans une même solution. L'évaluation thermique et hydrothermale indique que ces matériaux présentent deux cinétiques de déstructuration qui correspondent à chacune des deux matrices ayant deux tailles de pores différents. L’immobilisation de la lipase Mml est étudiée sur le matériau méso-macroporeux calciné et sur le matériau à double mésoporosité. Les isothermes d'adsorption ont permis de mettre en évidence que le matériau à double mésoporosité peut encapsuler plus d’enzymes que son homologue méso-macroporeux. L’activité enzymatique, au regard des réactions de transestérification, est de façon inverse plus importante avec le matériau méso-macroporeux calciné / This work concerns the preparation of silica materials with hierarchical porosity for the encapsulation of molecules of interest in the field of drug delivery and as biocatalysts. In order to reach this goal, the nano-emulsions were chosen as templates for the macropores of the material because of the homogeneous and small size of the emulsion droplets (less than 100 nm). The system Remcopal 4/decane/water was investigated and the optimal conditions for which nano-emulsion is formed via the phase inversion methods were determined. Adding micelles to the nano-emulsions does not affect its stability and can form a network of mesopores organized with a hexagonal symmetry. Hybrid materials which are hierarchically porous materials where the organic phase is still present, were doped with ketoprofen to study its release, which proved to be pH sensitive. Moreover, the study of the release of ketoprofen from the meso-macroporous material indicates that it is assisted by the micelles which are solubilized in the release medium. The second objective of this work was to use these porous materials as a biocatalyst for biodiesel synthesis from colza oil. For this application it was necessary that the materials are resistant to immersion in aqueous media. The study of the hydrothermal stability shows that the calcined material has the best stability in boiling water. Moreover, the material can withstand up to 550 ° C, the structure undergoes only minor damages. We also used a dual-mesoporous silica material prepared from hydrogenated and fluorinated micelles coexisting in the same solution. Thermal and hydrothermal evaluation indicates that these materials have two different decay kinetics corresponding to each of the two matrices having different pore sizes. The immobilization of lipase Mml was studied on the meso-macroporous calcined material and the dual-mesoporous material. The adsorption isotherms were used to demonstrate that the dual-mesoporous material can encapsulate more enzymes than its meso-macroporous counterpart. On the other hand, the enzyme activity, evaluated by the transesterification reactions, is more important for the calcined meso-macroporous material

Les émulsions eau/eau (W/W) ont suscité un grand intérêt en raison de leur potentiel d'application dans différentes industries telles que l'agroalimentaire, les produits pharmaceutiques, les cosmétiques et les soins personnels. Le caractère particulier des émulsions W/W est leur stabilisation par ajout de particules. L’objectif de ce travail de thèse est de comprendre cet aspect en étudiant une émulsion modèle W/W à base de dextran et du poly(oxyde d'éthylène) stabilisée par des particules à base de protéines du lactosérum. Dans un premier temps, nous avons étudié l'effet de la morphologie des particules protéiques et leur partitionnement sur la stabilité des émulsions W/W. En particulier, la stabilité s’est révélée dépendre de la structure des particules quand ses derniers étaient sous forme de microgels, d’agrégats fractals ou de fibrilles. Il a été montré que la stabilité s'améliorait lorsque les particules se localiser préférentiellement dans la phase continue. Deuxièmement, nous avons étudié la gélification, des microgels et des agrégats fractals, induite en réduisant le pH entre 6,5 et 3,5 ou en ajoutant 0,3 M NaCl à pH 7,0 aussi bien quand l’excès des particules se situe dans la phase continue ou dispersée. Dans le premier cas, un réseau se formé dans la phase continue de dextran, permettant d’inhiber le crémage des gouttelettes de PEO, les agrégats fractals étant plus efficaces que les microgels. Dans le second cas, des particules protéiques denses pourraient être formées par gélification des gouttelettes de dextran dispersées. Finalement, nous avons exploré l'adsorption des protéines natives sur les particules de latex et leur capacité à stabiliser les émulsions. / Water/water (W/W) emulsions have attracted great interest recently due to their high potential for applications in different industries such as food and beverages, pharmaceutical, cosmetics and personal care. An important issue is the stabilization of W/W emulsions by adding particles. The aim of the research for this thesis was to shed light on this issue by studying a model W/W emulsion formed by mixing dextran and poly(ethylene oxide) with particles based on whey proteins. Firstly, we studied the effect of the morphology of protein particles and their partitioning on the stability of W/W emulsions. The stability was different when microgels, fractal aggregates or fibrils were added. We showed that stability improved when the particles partitioned to the continuous phase. Secondly, we investigated gelation of the fractal aggregates and microgels induced by reducing the pH between 6.5 and 3.5 or by adding 0.3M NaCl at pH 7.0 with excess particles either in the continuous or he dispersed phase. In the first case, a network was formed in the continuous dextran phase, making it possible to arrest creaming of PEO droplets, fractal aggregates being more effective than microgels. In the second case, dense protein particles could be formed by gelation of the dispersed dextran droplets. Thirdly, we explored the effect of adsorbing native proteins unto latex particles on their capacity to stabilize W/W emulsions.

Les pommes sont considérées comme bénéfiques pour la santé, de part leur teneur en polyphénols qui leur confèrent l’étiquette "d’aliment santé". Les procédés de transformation agroalimentaire des fruits et légumes génèrent des coproduits qui sont considérés comme sans valeur par les industriels. Or, au regard des volumes générés, ce sont des sources abondantes de nutriments.Une voie possible de valorisation de ces coproduits est la réintroduction dans des produits alimentaires en tant qu’ingrédient, de façon à proposer des aliments enrichis en molécules fonctionnelles. Pour ce faire, deux voies ont été explorées: l’utilisation de poudres d’épidermes de pommes pour stabiliser une émulsion et l’extraction des polyphénols au moyen de la technologie à base de CO2 supercritique. Ce travail examine également des solutions pour remédier au problème de brunissement enzymatique, comme le traitement thermique et l’addition de poudres de fruits naturellement riches en agents antibrunissement.Les phases de préparation des pommes sont de réelles étapes de transformation qu’il faut optimiser et maîtriser afin de préserver toutes les propriétés antioxydantes des coproduits végétaux. Nos travaux ont également permis de mettre en évidence des propriétés plus fonctionnelles des pelures de pommes, comme agent stabilisant d’émulsions. L’impact des paramètres d’extraction a été mis en évidence par l’exploration de plusieurs conditions telles que la masse chargée, le broyage, le protocole ainsi que la température et la composition du fluide extractant. / Apples are considered beneficial to health, because of their content of phenolic compounds that confer the label "health food". Fruits and vegetables food processes generate byproducts that are considered worthless by industrial. However, given the volumes generated, they are rich sources of nutrients.One possible way of valorization of these byproducts is the reintroduction of food as ingredient, to propose fortified foods with functional molecules. To do this, two approaches have been explored: the use of apple peels powders to stabilize an emulsion and the extraction of phenolic compounds by supercritical CO2+ethanol. This work also discusses solutions to remedy the enzymatic browning, such as heat treatment and the addition of naturally rich fruit powders as anti-browning agents.Apples preparation phases are real transformation steps which it’s necessary to optimize and master to preserve all the antioxidant properties of fruits and vegetables byproducts. Our works also highlight more functional properties of apple peels as a stabilizing emulsions agent. The impact of extraction parameters was demonstrated by the exploration of several conditions such as the loaded weight, the grinding, the protocol as well as the temperature and composition of supercritical fluids.

L’exposition au soleil, et donc aux rayons ultraviolets, est de plus en plus fréquente chez l’homme dans les pays occidentaux. En effet, les modes de vie ont fortement changé ces dernières années, avec pour résultat une augmentation non négligeable des loisirs en extérieur. Ceci a pour conséquence une augmentation de l’apparition des cancers cutanés, dont le pronostic de survie est souvent mauvais et l’issue fatale. De plus, les traitements associés à ces maladies sont lourds et n’agissent pas toujours de façon efficace. Les campagnes d’information et de prévention face aux dangers du soleil restent donc les principales mesures efficaces pour lutter contre le cancer cutané lié à une surexposition au soleil. La recherche de nouveaux produits permettant de protéger de manière efficace la peau des effets néfastes des rayons UV reste donc un défi permanent et primordial pour la recherche dans l’industrie cosmétique. <p><p> Dans un premier temps, le travail a consisté à développer des nouvelles formulations de produits solaires contenant des concentrations élevées en filtres UV, conditionnées sous forme d’aérosol, celles-ci valables pour le marché européen. Une émulsion E/H et une émulsion E/Si ont donc été réalisées. Elles contenaient au final 27% de filtres UV pour l’émulsion E/H et 16,5% de filtres UV pour l’émulsion E/Si, dont 4% de filtres inorganiques pour les deux types d’émulsion. Leur viscosité était de 6800 mPa.s pour l’émulsion E/H et de 2800 mPa.s pour l’émulsion E/Si. Ces formulations étaient stables lorsqu’elles étaient conservées pendant 2 mois à 40°C et également lorsqu’elles subissaient 5 cycles de température entre 5°C et 40°C. La mise en aérosol de ces émulsions a nécessité l’utilisation de 22% de gaz propulseur (mélange :butane, propane, isobutane). <p>La taille des gouttelettes étant un paramètre important de la caractérisation des aérosols pour le choix des matériaux à utiliser ainsi que pour sécurité afin d’éviter toute inhalation pulmonaire, l’influence de différents éléments sur celle-ci a été étudiée. Nous avons ainsi montré que la concentration en gaz, la viscosité, la présence ou non de filtres inorganiques ainsi que le choix des valves et diffuseurs utilisés jouent un rôle dans la taille des gouttelettes émises, celle-ci ne pouvant pas être inférieure à 30 µm de diamètre. La taille des gouttelettes émises était supérieure à 50 µm avec pas plus de 0.1% ayant une taille inférieure à 10 µm et maximum 25% des gouttelettes ayant une taille comprise entre 10 et 30 µm. <p><p> Les produits formulés contenaient de grandes quantités en filtres solaires, organiques et inorganiques (27% pour l’émulsion E/H et 16,6% pour l’émulsion E/Si), il était donc important de vérifier qu’aucun des filtres présents dans les émulsions ne passaient à travers la peau lors de l’application des produits solaires. En effet, ceux-ci doivent rester à la surface de l’épiderme afin de maintenir l’efficacité des produits solaires et d’éviter des effets néfastes systémiques éventuels en pénétrant la peau. Une étude in vitro utilisant de la peau humaine excisée et des cellules de diffusion de Franz nous a permis de constater que les filtres inorganiques présents dans les formulations restaient en surface de la peau, et seulement deux des filtres organiques (l’EMC et MBBT) présentaient un potentiel de pénétration cutanée négligeable et non nocif pour la santé humaine (maximum 1,21 µg/ml/cm2 pour EMC et maximum 0,14 µg/ml/cm2 pour MBBT). De plus, après 24 h d’expérience, plus de 50% des filtres restaient à la surface de la peau, ce qui permettait de maintenir l’efficacité des produits solaires. Afin de mener à bien cette étude, des méthodes analytiques pour l’analyse simultanée des filtres solaires organiques d’une part, par CLHP (Chromatographie Liquide Haute Performance), et inorganiques d’autre part, par ICP-OES (Inductively Coupled Plasma - Optical Emission Spectrometry), ont été mises au point et validées. <p>Une étude in vivo non invasive, basée sur le prélèvement des couches successives du stratum corneum, a été réalisée par la suite. Cette dernière a été effectuée par la méthode du « tape stripping », qui utilise des disques adhésifs rigides, et sur 9 volontaires pendant une période de 8 h. Elle a permis de confirmer les résultats obtenus avec la méthode in vitro. Une bonne corrélation entre ces deux types d’étude a été observée. <p><p> Enfin, la dernière partie du travail a porté sur l’EMC, un des filtres organiques utilisé dans la plupart des produits solaires mis sur le marché et dans les émulsions E/H et E/Si formulées. Ce filtre présente une sensibilité à la lumière et aux rayons UV. L’encapsulation lipidique de celui-ci a donc été envisagée afin de produire des nanoparticules dont la matrice lipidique a pour but de protéger l’EMC contre une dégradation causée par les rayons UV. Trois lipides différents ont été investigués et ont montré des résultats positifs de protection vis-à-vis des rayonnements UV. En effet, après 2 h d’irradiation par les UV, une perte d’efficacité de 30% de l’EMC pur a été observée contre 10% à 21% pour l’EMC encapsulé par les différents lipides. De plus, les nanoparticules n’ont pas montré de potentiel d’augmentation de pénétration cutanée de l’EMC. <p> / Doctorat en Sciences biomédicales et pharmaceutiques / info:eu-repo/semantics/nonPublished

L'amphotéricine B (AmB) est une molécule utilisée en thérapeutique pour ses propriétés antifongiques remarquables. Cependant, ses caractéristiques physico-chimiques très particulières, rendent difficile la conception et la fabrication de systèmes thérapeutiques chargés en AmB qui soient simultanément efficaces et peu toxiques. La littérature montre qu'il existe une relation intime entre la façon dont l’AmB est associée au système transporteur et les effets pharmacologiques et toxicologiques qui sont observés. Malgré de très nombreuses études, l’état d’association des molécules d’AmB dans les différentes formulations commercialisées contenant de l'AmB n’est toujours pas connus avec suffisamment de précision. Pour cette raison, le but de ce travail expérimental est de caractériser différents systèmes contenant de l'AmB, dans l’objectif de prédire les effets biologiques induits par l’état d’association de cette molécule à ces systèmes supramoléculaires. Dans ce travail, nous avons caractérisé un système micellaire original ainsi que deux autres produits similaires tout en les comparant. De plus, nous avons étudié les mécanismes par lesquels se forment des super-agrégats d’AmB par l'augmentation de la stabilité des systèmes chauffés. Dans un second temps et pour la première fois, la capacité de l’AmBisome®, à former des super-aggrégats a également été caractérisée et testée. Enfin, l'incorporation de l'AmB dans des systèmes de type nano- et micro-émulsion a été étudiée, avant d’être appliquée au traitement des maladies oculaires fongiques et de la leishmaniose viscérale. Les principales techniques utilisées pour la caractérisation physico-chimiques de l’état d’agrégation ont été : la spectroscopie électronique (UV-Vis), le dichroïsme circulaire (DC) et la diffusion dynamique de la lumière (DLS). La calorimétrie à titrage isotherme (ITC) a été utilisée afin de tenter de mesurer l’énergie de formation des super-agrégats. De plus, un dérivé soluble de l’AmB a été développé et caractérisé par spectroscopie de masse atomique, infrarouge, UV-Vis et DC. Afin de disposer d’un système d’administration adéquat, ce dérivé soluble a été ensuite incorporé dans une micro-émulsion. Au total, l’ensemble des travaux expérimentaux conduits, montrent que l’état d'agrégation moléculaire de l’AmB dépend très largement du système d’administration utilisé, ainsi que des procédés par lesquels l’AmB est associées à ces systèmes. Ces résultats ont une réelle importance pratique puisque la littérature montre sans ambiguïté que l'efficacité du médicament ainsi qu’à sa toxicité dépendent étroitement de l'état d'agrégation de l’AmB. Ainsi, dans la nanoémulsion, l’AmB se trouve dans des états agrégés et multi-agrégés. Au contraire, dans la micro-émulsion, l’AmB se présente plutôt sous forme « monomère ». Une fois chauffés, les systèmes micellaires forment des super-agrégats d'AmB, tandis que les liposomes étudiés sont incapables de donner naissance à cette structure supramoléculaire. Enfin, le dérivé soluble d'AmB que nous avons préparé présente des caractéristiques distinctes par rapport à la molécule d'origine. Cependant, une fois associé à une microémulsion, son état d'agrégation est modifié et redevient similaire à celui de l'AmB originale, comme l’indique les études en UV-Vis et en DC. On peut donc conclure de ce travail que l'état d'agrégation d'AmB varie considérablement en fonction du type de système d’administration utilisé, de la concentration de l’AmB ainsi que du mode d'incorporation de la molécule, y compris pour un même système. Enfin, ce travail a permis la mise au point d’un dérivé soluble original de l’AmB qui offre la possibilité d’utiliser des formulations aqueuses adaptées à différentes voies d’administration et pourrait renouveler l’intérêt de cette molécule ancienne dans le traitement de différentes pathologies fongiques pour lesquelles il n’existe pas de formulations réellement adapatées. / The amphotericin B (AmB) is a drug of peculiar physicochemical features: being amphiphilic and amphoteric. These characteristics turn difficult the drug load into therapeutic systems. AmB is currently available in the market as micelles, liposomes and lipid complex for injection. The literature show that there is an intimate correlation between the AmB bound to the carrier and its biological response. However, there is a deficiency concerning the physicochemical characterization of the available AmB-containing products. Therefore, the aim of this work was to characterize AmB-containing carriers seeking a prediction to its biological response. The AmB-containing micellar system was the first product available for clinical use. The patent of this product has already expired some years ago. In this work we have characterized the original system and two other similar micellar products. In addition, we studied the stability increase of heated systems, by the formation of AmB “super-aggregates”. AmBisome®, an AmB-containing liposomal system, was also characterized and, for the first time, tested for the possibility of super-aggregates formation. The AmB incorporation into nano and microemulsion systems was presented and the physicochemical characteristics evaluated, focusing mainly on applications for the treatment of fungal ocular diseases and also for visceral leishmaniasis. The main techniques used for characterization were electronic spectroscopy, circular dichroism and dynamic light scattering. The isothermal titration calorimetry (ITC) was used as an attempt to measuring the super-aggregates energy formation. Besides, an AmB soluble derivative was developed and characterized by atomic mass spectroscopy, infra-red, UV-Vis and circular dichroism. Then, this AmB-derivative was loaded into a microemulsion as a vehiculation strategy. The overall results show that the AmB-containing systems presented different molecular aggregation states that depends on the carrier, the way the drug is incorporated and also on the diluent. According to the literature, the aggregation state is associated with both, drug efficiency and toxicity. In nanoemulsion systems, the drug is found aggregated and multi-aggregated. In microemulsions, AmB is loaded as monomers. The heated micellar systems form AmB super-aggregates while the liposomal system is unable to form such molecular structure. Moreover, the AmB soluble derivative presented distinct features when compared to the original molecule. However, once incorporated into the microemulsion, the aggregation state is similar to that of the original AmB molecule, as supported by UV-Vis and circular dichroism results. It can be concluded that the AmB aggregation state varies according to the kind of carrier, the drug concentration and also the way of drug incorporation, even into one same carrier. Finally, the soluble derivative opens the possibility for drug carrying into aqueous vehicles for the treatment of many diseases by different administration routes.

La situation durable de volatilité des prix du pétrole est considérée à la fois comme une menace et un défi par l'industrie pétrolière. Au cours de cette crise, les compagnies pétrolières ont l’opportunité de se recentrer sur la recherche de solutions de production rentables, ce qui implique souvent l’apport des nouvelles technologies, en plus de l'amélioration des processus.Ce travail présente une avancée pour la synthèse d’une nouvelle génération de fluides de forage pétrolier sans surfactants/émulsifiants pour des applications dans le forage des puits profonds et ultra profonds. Cette nouvelle génération repose sur l’introduction des émulsions de Pickering dans la formulation des fluides de forage. Ces dernières sont des émulsions stabilisées uniquement par des particules solides (dans ce cas des particules de silice). Différents types de nano particules de silice de différentes hydrophobicités ont été utilisées pour stabiliser des fluides de forage de types huile-dans-eau et eau-dans-huile. Ces fluides ont été conçus pour être utilisés dans des conditions hostiles de température et de pression. Par conséquent, une caractérisation expérimentale de leur stabilité ainsi que de leurs propriétés rhéologiques sous ces conditions extrêmes étaient nécessaires. Au cours de ce travail, les profils rhéologiques de ces fluides reflétant leurs capacités de nettoyage du puits, leur coulabilité ainsi que leurs capacités à transporter les débris jusqu'à la surface, ont été établis. D’autre part, la stabilité électrique des émulsions ainsi que leur morphologie (distribution de taille des gouttelettes) ont été étudiées et une comparaison avec celles stabilisées par des agents tensioactifs a été établie. Les fluides ont été exposés à un processus de vieillissement qui permet d’étudier l'effet de l'environnement du réservoir hostile sur la stabilité et la rhéologie des nouveaux fluides préparés. Ces fluides de haute qualité se sont révélés très fiables, offrant une grande stabilité et une capacité à résister à des conditions extrêmes de réservoir. Ils représentent une nouvelle génération de fluides de forage ouvrant la voie à une exploitation optimisée de réservoirs profonds et ultra profonds. / This enduring situation of volatile oil prices has been seen as a decline and a challenge at the same time for the oil and gas industry. It is during this slump that the oil and gas companies own the opportunity to focus on cost-effective production solutions, which very often means bringing new technologies and further improving processes.This work presents a novel frontier of surfactant-free drilling and completion fluids for deep and ultra-deep wells. This new generation of drilling fluids is based on the principle of Pickering emulsions (emulsions stabilized solely by solid nano particles). Hydrophobic and hydrophilic silica nano particles were used to stabilize Oil-Based Mud and Water-Based Mud. These fluids were designed to be used under hostile conditions of temperature and pressure. Therefore, a concrete characterization of their stability as well as their rheological properties under HTHP conditions was mandatory. Rheological profiles reflecting the flowability, hole cleaning capacity as well as cutting transport ability of the fluids were established. On the other hand, the electrical stability as well as the morphology (Droplet Size Distribution) of the emulsions were studied and compared with surfactant-stabilized drilling fluids. The fluids were submitted to an aging process allowing one to study the effect of hostile reservoir environment on the stability and rheology of the new fluids prepared.These high quality fluids were seen very reliable offering high stability as well as high capacity to withstand extreme reservoir conditions giving rise to a new generation of drilling fluids allowing breaking the frontiers of deep and ultra-deep reservoirs.

La thèse est intitulée « Modifications chimiques de polysaccharides pour l'obtention de nouveaux systèmes polymère-principe actif ». Le thème de la recherche porte sur trois axes principaux, dont l’objectif majeur est la synthèse et la caractérisation de nouveaux systèmes pour la libération contrôlée de principes actifs. Le premier chapitre traite de l’optimisation de la méthode pour préparer des émulsions stables simples inverses (eau/huile) et multiples (eau/huile/eau) à base de polysaccharides (amidon et 2-hydroxyethyle cellulose). On a étudié le processus de relargage de la caféine, l’influence de la présence d’amidon dans la phase aqueuse sur la stabilité et cinétique de libérations. Le second chapitre a pour objet l’obtention de nouveaux principes actifs à partir d’aminoacides et leur immobilisation sur polysaccharides par couplage chimique covalent. Les conjugues polymère-médicament obtenus ont été caractérisés par spectroscopie, physico-chimie. Leur activité antimicrobienne, leur toxicité in vivo, l’efficacité de l’immobilisation et la cinétique de relargage in vitro de médicaments couplés ont été étudiées. Le dernier chapitre traite de la synthèse des dérivés de chitosane avec l’anhydride maléique et l’acide acrylique, ainsi que leur utilisation dans la préparation d’hydrogels sous forme de films et de nanoparticules par copolymérisation avec le méthacrylate de 2-hydroxyethyle et l’acrylamide de N- isopropyl. Les dérivés ont été évalués par leur degré de fonctionnalisation. Les nanosystèmes ont été caractérisés par leur potentiel zêta, leur capacité de gonflement, d’adhésion et de relargage in vitro. Tous les résultats expérimentaux ont été soutenus par importantes études bibliographiques / The thesis is entitled “Chemical modifications of polysaccharides for the obtaining of new drug-polymer systems“. The topic of research includes four main working axes, diverted from the major objective to synthesize and characterize new drug delivery systems. The first chapter treats the optimization of the preparation method of stable simple W/O emulsions and multiple W/O/W emulsions, based on polysaccharides (starch and 2-hydroxyethyle cellulose). We also studied the process of caffeine release outside the multiple emulsions particles and the influence of starch in the internal aqueous phase stage upon the stability and the drug release kinetics. The second chapter studies the obtaining of new active principles from aminoacid and their immobilization on polysaccharides by covalent coupling. The new drug-polymer conjugates were characterized by spectral, physicochemical properties, antimicrobial activity, in vivo toxicity, immobilization efficiency and I vitro drug release kinetics. The last chapter treats the synthesis of the chitosan derivatives with maleic anhydride or acrylic acid, and their use in the preparation of hydrogels as film and nanoparticles by copolymerization with 2-hydroxymethacrilate or N-isopropyl acrylamide. The derivatives were evaluated by determining the degree of functionalization and by spectral methods. The nanosystems were characterized by measurements of zeta potential, swelling and adhesion capacity and membership and in vitro drug release kinetics. All experimental results were supported by important bibliographic studies

"Thèse en cotutelle, Doctorat en sciences et technologie des aliments, Université Laval, Québec, Canada Philosophiæ doctor (Ph. D.) et Université de Bordeaux, Talence, France." / Les études épidémiologiques récentes montrent une consommation insuffisante d’acides gras polyinsaturés (AGPI) dans les pays occidentaux. Cependant, la sensibilité des AGPI à l’oxydation est l’une des premières causes de détérioration des qualités organoleptique et nutritionnelle dans les produits alimentaires. Parallèlement, les lipides présents dans les produits alimentaires se trouvent le plus souvent sous forme émulsionnée. Ainsi, les entreprises désirant formuler des produits alimentaires enrichis en AGPI adoptent des stratégies technologiques pour les stabiliser chimiquement et physiquement, tout en assurant leur biodisponibilité. Une de ces stratégie consiste à rechercher, dans la nature, des systèmes émulsifiés stables afin d’en extraire des molécules tensioactives d’intérêt et de mimer l’organisation des lipides. C’est dans ce contexte que des études portent, depuis quelques années, sur les corps lipidiques (Oil Bodies, OB), structures végétales naturelles de stockage des lipides des plantes oléagineuses, composées de phospholipides (PL) et de protéines (OBP). L’objectif général de ce projet de thèse vise à maitriser la formulation d’émulsions préparées uniquement à base de colza (huile, PL et OBP) par une meilleure connaissance des interactions PL : OBP, d’étudier la stabilité des émulsions d’un point de vue physicochimique en conditions de stockage et dans des conditions mimant les conditions gastro-intestinales et, enfin, d’évaluer l’influence de la composition de l’interface des émulsions sur la bioaccessibilité des acides gras insaturés in vivo chez le rat. Les études spectroscopiques des interactions PL modèles : OBP ont mis en évidence des interactions favorables à la stabilisation des émulsions entre les PL anioniques, les PL insaturés et les OBP. Ces résultats ont orienté le choix vers une lécithine de colza spécifique. Les interactions PL : OBP, modulées par le pH et le rapport PL : OBP, influencent la réalisation des émulsions, la quantité d’OBP adsorbées à l’interface et la stabilité physique des émulsions, avec un crémage prononcé pour les émulsions riches en protéines. La synergie PL : OBP à l’interface semble être un facteur décisif pour ralentir l’oxydation de l’huile de colza émulsifiée. Le comportement des émulsions, dans des conditions mimant celles du milieu gastro-intestinal, montre que la présence d’OBP à l’interface favorise la floculation des émulsions à pH acide (mimant celui de l’estomac), mais que cette floculation est réversible lorsque le pH est ramené à des valeurs proches de celle de l’intestin. La présence des OBP favorise l’activité de la lipase pancréatique in vitro. Finalement, l’interface composée de PL et d’OBP améliore la bioaccessibilité lymphatique des AGPI in vivo chez le rat. En conclusion, nous avons montré qu’il est possible de formuler des émulsions uniquement à base de colza. Elles pourraient présenter une alternative intéressante aux émulsions stabilisées par des émulsifiants d’origine synthétique (politique clean label) ou d’origine animale (alimentation végane). Mots-clé : Émulsions, bioaccessibilité, oxydation, colza, interactions phospholipides-protéines / Recent epidemiologic studies show an insufficient intake of polyunsaturated fatty acids (PUFA) in occidental countries. Besides, the sensibility of PUFA to oxidation is one of the major causes of organoleptic and nutritional quality deterioration in food products. Moreover, lipids in food products are often in an emulsified stage. Therefore, industrials that care to formulate PUFA enriched food products adopt technological strategies to protect and stabilize the lipids while improving their bioavailability. One of those strategies consists in looking for stable emulsified systems that already exist in nature, extract tensioactive molecules of interest and mimic the lipid state. In this context, several studies deal with oil bodies (OB), that are natural occurring structures involved in lipid storage in oleaginous plants, composed of proteins (OBP) and phospholipids (PL). Therefore, the main objective of this PhD work is to manage emulsion formulation only based on rapeseed (oil, PL and OBP). This goes through: 1) an understanding of the interactions between PL and OBP; 2) a study of the stability of the emulsions under storage and gastrointestinal conditions, and finally, 3) an investigation of the influence of the emulsion interfacial composition on the bioavailability of PUFA in rats. Spectroscopic studies of the model PL:OBP interactions showed favorable interactions for stabilizing the emulsions based on anionic PL, unsaturated PL and OBP. These results allowed choosing an adequate canola lecithin. The PL:OBP interactions, modulated by the pH and the PL:OB ratio, influences the formation of the emulsions, the quantity of OBP adsorbed at the interface and the physical stability of the emulsions while a pronounced creaming in emulsions rich in proteins is observed. The PL:OBP synergy at the interface seems to be a decisive factor to slow down the oxidation of the emulsified canola oil. The emulsion behavior in conditions that mimic those of the gastrointestinal track, shows that the presence of OBP at the interface favored the emulsion flocculation in gastric conditions at acid pH. However, the flocculation was reversible when the pH was readjusted to a value close to that of the intestine. OBP also increased the activity of the pancreatic lipase in vitro. Finally, the presence of PL and OBP at the interface increased the lymphatic bioaccessibility of the PUFA in rats. On the whole, we showed that it is possible to manage emulsion formulation only based on canola products. This could be of great interest for clean labeling or vegan nutrition by subtracting synthetic emulsifiers or emulsifiers from animal origin, respectively. Keywords : Emulsions, bioaccessibility, oxidation, canola/rapeseed, interactions phospholipids-proteins

"Thèse en cotutelle, Doctorat en sciences et technologie des aliments, Université Laval, Québec, Canada Philosophiæ doctor (Ph. D.) et Université de Bordeaux, Talence, France." / Les études épidémiologiques récentes montrent une consommation insuffisante d’acides gras polyinsaturés (AGPI) dans les pays occidentaux. Cependant, la sensibilité des AGPI à l’oxydation est l’une des premières causes de détérioration des qualités organoleptique et nutritionnelle dans les produits alimentaires. Parallèlement, les lipides présents dans les produits alimentaires se trouvent le plus souvent sous forme émulsionnée. Ainsi, les entreprises désirant formuler des produits alimentaires enrichis en AGPI adoptent des stratégies technologiques pour les stabiliser chimiquement et physiquement, tout en assurant leur biodisponibilité. Une de ces stratégie consiste à rechercher, dans la nature, des systèmes émulsifiés stables afin d’en extraire des molécules tensioactives d’intérêt et de mimer l’organisation des lipides. C’est dans ce contexte que des études portent, depuis quelques années, sur les corps lipidiques (Oil Bodies, OB), structures végétales naturelles de stockage des lipides des plantes oléagineuses, composées de phospholipides (PL) et de protéines (OBP). L’objectif général de ce projet de thèse vise à maitriser la formulation d’émulsions préparées uniquement à base de colza (huile, PL et OBP) par une meilleure connaissance des interactions PL : OBP, d’étudier la stabilité des émulsions d’un point de vue physicochimique en conditions de stockage et dans des conditions mimant les conditions gastro-intestinales et, enfin, d’évaluer l’influence de la composition de l’interface des émulsions sur la bioaccessibilité des acides gras insaturés in vivo chez le rat. Les études spectroscopiques des interactions PL modèles : OBP ont mis en évidence des interactions favorables à la stabilisation des émulsions entre les PL anioniques, les PL insaturés et les OBP. Ces résultats ont orienté le choix vers une lécithine de colza spécifique. Les interactions PL : OBP, modulées par le pH et le rapport PL : OBP, influencent la réalisation des émulsions, la quantité d’OBP adsorbées à l’interface et la stabilité physique des émulsions, avec un crémage prononcé pour les émulsions riches en protéines. La synergie PL : OBP à l’interface semble être un facteur décisif pour ralentir l’oxydation de l’huile de colza émulsifiée. Le comportement des émulsions, dans des conditions mimant celles du milieu gastro-intestinal, montre que la présence d’OBP à l’interface favorise la floculation des émulsions à pH acide (mimant celui de l’estomac), mais que cette floculation est réversible lorsque le pH est ramené à des valeurs proches de celle de l’intestin. La présence des OBP favorise l’activité de la lipase pancréatique in vitro. Finalement, l’interface composée de PL et d’OBP améliore la bioaccessibilité lymphatique des AGPI in vivo chez le rat. En conclusion, nous avons montré qu’il est possible de formuler des émulsions uniquement à base de colza. Elles pourraient présenter une alternative intéressante aux émulsions stabilisées par des émulsifiants d’origine synthétique (politique clean label) ou d’origine animale (alimentation végane). Mots-clé : Émulsions, bioaccessibilité, oxydation, colza, interactions phospholipides-protéines / Recent epidemiologic studies show an insufficient intake of polyunsaturated fatty acids (PUFA) in occidental countries. Besides, the sensibility of PUFA to oxidation is one of the major causes of organoleptic and nutritional quality deterioration in food products. Moreover, lipids in food products are often in an emulsified stage. Therefore, industrials that care to formulate PUFA enriched food products adopt technological strategies to protect and stabilize the lipids while improving their bioavailability. One of those strategies consists in looking for stable emulsified systems that already exist in nature, extract tensioactive molecules of interest and mimic the lipid state. In this context, several studies deal with oil bodies (OB), that are natural occurring structures involved in lipid storage in oleaginous plants, composed of proteins (OBP) and phospholipids (PL). Therefore, the main objective of this PhD work is to manage emulsion formulation only based on rapeseed (oil, PL and OBP). This goes through: 1) an understanding of the interactions between PL and OBP; 2) a study of the stability of the emulsions under storage and gastrointestinal conditions, and finally, 3) an investigation of the influence of the emulsion interfacial composition on the bioavailability of PUFA in rats. Spectroscopic studies of the model PL:OBP interactions showed favorable interactions for stabilizing the emulsions based on anionic PL, unsaturated PL and OBP. These results allowed choosing an adequate canola lecithin. The PL:OBP interactions, modulated by the pH and the PL:OB ratio, influences the formation of the emulsions, the quantity of OBP adsorbed at the interface and the physical stability of the emulsions while a pronounced creaming in emulsions rich in proteins is observed. The PL:OBP synergy at the interface seems to be a decisive factor to slow down the oxidation of the emulsified canola oil. The emulsion behavior in conditions that mimic those of the gastrointestinal track, shows that the presence of OBP at the interface favored the emulsion flocculation in gastric conditions at acid pH. However, the flocculation was reversible when the pH was readjusted to a value close to that of the intestine. OBP also increased the activity of the pancreatic lipase in vitro. Finally, the presence of PL and OBP at the interface increased the lymphatic bioaccessibility of the PUFA in rats. On the whole, we showed that it is possible to manage emulsion formulation only based on canola products. This could be of great interest for clean labeling or vegan nutrition by subtracting synthetic emulsifiers or emulsifiers from animal origin, respectively. Keywords : Emulsions, bioaccessibility, oxidation, canola/rapeseed, interactions phospholipids-proteins