Le Cydia pommonella granulovirus (CPGV) est un insecticide naturel des ravageurs des pommes sensible à l’environnement extérieur (UV et dioxygène). Pour le protéger, nous avons encapsulé le CpGV dans des émulsions doubles de type eau dans huile dans eau (E/H/E). Cependant, l’utilisation des émulsions doubles requiert la maitrise de leur stabilité thermodynamique et la compréhension des mécanismes mis en jeu au cours de leur déstabilisation. C’est dans ce contexte que différents paramètres de formulation : procédé d’émulsification, type de stabilisant hydrophile, concentration en stabilisant lipophyle et en gouttelette d’eau, utilisation d’un agent anti-UV ont été testés pour étudier leur influence sur la libération du virus. Chaque formulation a fait l’objet de test d’efficacité sur les vergers et detransposition à l’échelle pilote afin de déterminer la formulation la plus efficace et pouvant être produit industriellement. / Cydia pommonella granulovirus (CpGV) is a natural insecticide pest of apples wich is sensitive to the external environment (UV and oxygen). To protect it, we have encapsulatedthe CpGV in double emulsions of water-in-oil-in-water (W / O / W). However, it’s necessary to understand the mechanisms involved in their destabilizationin order to master their thermodynamic stability. In that context, several various formulation parameters: emulsification processes, hydrophilic stabilizer type, lipophilic stabilizer concentration and water droplet, using a UV stabilizer were tested to study their influence on virus release. Each stable formulation undergoes efficiency tests in fields and pilot scale to determine the most effective formulation which could be industrially produced.

L’objectif de ce travail de thèse est d’étudier la relation entre la méthode de préparation des nanoparticules, les propriétés colloïdales et l’encapsulation d’un principe actif à usage pédiatrique. Dans ce but, le diclofenac a été utilisé comme molécule modèle et les nanoparticules ont été préparées via la nanoprécipitation et l’émulsification-diffusion. Des études fondamentales et systématiques ont permis de mettre en évidence l'existence de différences notables entre les propriétés électrocinétiques et l'efficacité d’encapsulation en fonction du procédé utilisé pour la préparation des particules. Ces propriétés colloïdales et physico-chimiques sont primordiales pour la bonne stabilité des dispersions de nanosphères et des nanocapsules et pour le comportement de ces vecteurs lors d’utilisation in vivo. Cette étude a permis de proposer et de discuter le mécanisme de formation des nanoparticules en se basant sur le comportement des variables critiques du procédé et de la formulation, les propriétés de surface et l'efficacité d’encapsulation de l’actif modèle / The objective of this PhD thesis is to point out the relationship between the preparation method of the nanoparticles, the colloidal properties and the encapsulation efficiency of a given active molecule for paediatric purpose. In this direction, diclofenac was used as model molecule and the nanoparticles were prepared via the nanoprecipitation and the emulsification-diffusion processes. The conducted fundamental and systematic studies rend evident notable differences between the two processes, particularly in the electrokinetic properties of the particles and the effectiveness of the drug encapsulation. These colloidal and physicochemical properties are paramount for the good stability of the nanoparticles and their in vivo use. This research work made it possible to propose and to discuss the mechanism of nanoparticle formation from the behavior of key variables of the process and the recipe used, the surface properties of the particles and the effectiveness of encapsulation of the model drug

Ce travail s'est intéressé à l?étude de la formation de gouttelettes en microsystèmes à l'aide d'outils de visualisation tels que des caméras rapides et la microvélocimétrie par image de particules (µPIV). La taille des gouttelettes principales et satellites formées en jonction flow-focusing est déterminée pour des fluides newtoniens et non-newtoniens. Les mêmes paramètres critiques sont mis en évidence pour ces jonctions flow-focusing et des jonctions T, illustrant l'influence du confinement sur la formation des gouttelettes. L'évolution de la taille des gouttelettes satellites dépend quant à elle d'un nombre capillaire critique. Les champs de vitesses ont été mesurés dans les gouttelettes en formation ainsi qu'autour de ces gouttelettes, de même que les trois étapes de la dynamique de rupture du cou des gouttelettes. Les liens entre cette dynamique, les champs de vitesse et la taille des gouttelettes ont été déterminés. L'émulsification a également été étudiée dans deux micromélangeurs industriels : le Caterpillar et le StarLaminator, avec des formulations proches de celles cométiques. Les performances énergétiques sont particulièrement prometteuses pour le Caterpillar / This work is focused on droplet formation in microsystems using visualization tools such as high-speed cameras and microparticle image velocimetry (µPIV). The size of main and satellite droplets formed in flow-focusing junctions was determined for both Newtonian and non-Newtonian fluids. The same critical parameters were highlighted for both flow-focusing and T-junctions, illustrating walls? influence on the droplet formation. The size evolution of satellite droplets depends on a critical capillary number. The flow fields were measured inside and outside the forming droplets, as well as the three steps dynamics for droplet neck rupture. This dynamics was straightforwardly linked to the flow fields and the droplet size. Emulsification was also investigated in two industrial micromixers, Caterpillar and StarLaminator respectively, with formulations close to cosmetic ones. The energetic performances of the Caterpillar are particularly promising

La thèse porte sur l'étude et la modélisation d'une colonne pulsée utilisée dans les opérations d'extraction liquide-liquide dans l'industrie nucléaire, et qui est par ailleurs également utilisée pour des opérations de précipitation oxalique en continu. La modélisation du comportement de la phase dispersée dans la colonne est entreprise dans ce manuscrit. Tout d'abord, nous avons commencé par la modélisation du champ moyen et de la turbulence de la phase continue qui est responsable du transport et de la rupture et coalescence de la phase dispersée. Le modèle développé, validé sur des mesures PIV, prédit d'une manière très satisfaisante la turbulence. Une modélisation des temps de séjour (DTS) des gouttes par une approche lagrangienne est ensuite entreprise. Cette modélisation est validée sur des mesures de DTS prises par une technique d'ombroscopie. Les résultats de modélisation sont en très bon accord avec les mesures expérimentales. Pour modéliser les distributions de tailles des gouttes (DTG) dans la colonne, nous avons utilisé les équations de bilan de population (PBE) que nous avons couplées avec le modèle de mécanique des fluides numérique (CFD). Un réacteur parfaitement agité (RPA) équipé d'une sonde optique est utilisé, dans un premier temps, pour acquérir les DTG relatives à notre système liquide-liquide. Par le biais d'une modélisation 0D dans le RPA basée sur la résolution du problème inverse, nous avons pu déterminer les noyaux de rupture et de coalescence adaptés à notre système pour les utiliser dans la PBE. Les noyaux de rupture et de coalescence ainsi identifiés ont ensuite été utilisés pour modéliser les DTG dans la colonne pulsée par un modèle couplé CFD-PBE basé sur la méthode QMOM. Enfin, une validation du modèle couplé CFD-PBE est réalisée sur des mesures de DTG dans la colonne pulsée. Les résultats obtenus reproduisent parfaitement les mesures expérimentales aussi bien d'un point de vue qualitatif que quantitatif. Le modèle validé est ensuite utilisé dans le cadre d'une étude paramétrique qui a permis de donner accès à un certain nombre d'informations utiles sur le fonctionnement du procédé / This study was dedicated to the modeling of the dispersed behavior in a pulsed column used both in liquid-liquid extraction and continuous oxalic precipitation in the nuclear industry. We have started by modeling the mean flow and turbulence of the continuous phase, which is responsible of the transport, breakup and coalescence of the droplets. The turbulence was accurately predicted by the model that we have validated on PIV type measurements. Then, we have moved to the modeling on the residence time distributing (RTD) of the dispersed phase via a lagrangian approach. The calculated RTDs were also validated using an ombroscopic technique allowing for the measurement of the RTD of the droplets in the pulsed column. The droplets size distribution (DSD) of the droplets were obtained by the mains of population balance equation modeling (PBE) coupled together with the CFD validated model. In order to choose the breakup and coalescence models relevant to our system, we have first used a stirred vessel in which we performed measurements of the DSD using a probe. These measured DSD were used to choose the breakup and coalescence models by resolving the 0d inverse problem. These models were then set in the CFD-PBE coupled model, which was resolved with the QMOM method, to simulate the DSD in the pulsed column. A validation of the CFD-PBE coupled model was also performed via DSD measurements inside the pulsed column. The simulations were found to accurately represent the experiments qualitatively and event quantitatively. Once the model was validated, it has been used to perform a parametric study that allowed us to gain understanding in the behavior of the dispersed phase in the pulsed column

L'objectif de ce travail de thèse est d'étudier la relation entre la méthode de préparation des nanoparticules, les propriétés colloïdales et l'encapsulation d'un principe actif à usage pédiatrique. Dans ce but, le diclofenac a été utilisé comme molécule modèle et les nanoparticules ont été préparées via la nanoprécipitation et l'émulsification-diffusion. Des études fondamentales et systématiques ont permis de mettre en évidence l'existence de différences notables entre les propriétés électrocinétiques et l'efficacité d'encapsulation en fonction du procédé utilisé pour la préparation des particules. Ces propriétés colloïdales et physico-chimiques sont primordiales pour la bonne stabilité des dispersions de nanosphères et des nanocapsules et pour le comportement de ces vecteurs lors d'utilisation in vivo. Cette étude a permis de proposer et de discuter le mécanisme de formation des nanoparticules en se basant sur le comportement des variables critiques du procédé et de la formulation, les propriétés de surface et l'efficacité d'encapsulation de l'actif modèle

L'orsqu'une émulsion est cisallée, ses gouttes se déforment et si l'intensité du cisaillement appliqué est suffisante, elles se fragmentent en plusieurs gouttelettes. Le travail expérimental présenté dans ce mémoire est focalisé sur la fragmentation des émulsions dans un écoulement de cisaillement simple. Les influences des paramètres physico-chimiques suivants sont déterminées et analysées : temps de cisaillement, nombre capillaire, histoire de l'écoulement, polydispersité de l'émulsion, gradient de cisaillement, contrainte visqueuse, rapport des viscosités des phases interne et externe et équation rhéologique d'état de l'émulsion. Ces différentes études mettent en évidence que la fragmentation d'une émulsion polydisperse conduit quasi instantanément à une émulsion calibrée lorsque le cisaillement imposé est intense et la taille initiale des gouttes très grande devant la taille finale. Le scénario de fragmentation mis en jeu est le suivant : les gouttes de l'émulsion initiale se déforment de façon à atteindre des filaments de même rayon.....

L'objectif a été d'étudier le procédé de cristallisation en émulsion d'un ingrédient cosmétique hydrophobe (EGDS) dispersé en phase aqueuse. La première étape consiste à émulsifier à chaud l'EGDS en présence d'un émulsifiant afin d'obtenir une émulsion stable huile dans eau. La cristallisation par refroidissement de l'émulsion est la seconde étape. Deux sondes optiques ont été mises au point pour permettre le suivi vidéo in situ en temps réel du procédé. A partir des séquences vidéo, la mesure de la distribution en taille des gouttes (DTG) a été faite automatiquement, celles des particules par un opérateur. La croissance des cristaux dans les gouttes a été observée au moyen d'une platine thermostatée sous microscope. Par son action sur le mécanisme de brisure la puissance spécifique d'agitation est le paramètre de premier ordre sur la DTG. La concentration en émulsifiant a un impact de second ordre sur la DTG (coalescence et stabilisation). L'emploi d'une hélice à pales minces au lieu d'une turbine Rushton est préférable (DTG étroite et polyvalence du mobile). La mesure in situ a permis de déterminer que le temps d'obtention d'une DTG stable est 3 à 4 fois supérieur aux données de la littérature. La cristallisation des gouttes est progressive, des plus grosses aux plus petites. Une goutte donne naissance à une particule dans les conditions expérimentales choisies. La fréquence de nucléation primaire a été calculée à partir de l'évolution temporelle des DTG, en supposant un mécanisme mononucléaire dans chaque goutte. Le mécanisme est hétérogène. La localisation de la nucléation primaire dans le volume de la goutte ou à sa surface interne n'a pas été possible

Les conséquences des pollutions maritimes par huiles végétales ne se limitent pas aux effets dramatiques, similaires à ceux résultant des déversements d'hydrocarbures, visibles sur les oiseaux, les coquillages et crustacés, les activités maritimes et nautiques. Les expérimentations en laboratoire, en canal d'essai et en mer réalisées au cours de cette étude ont montré la dispersion des huiles végétales dans la colonne d'eau, la persistance des émulsions qu'elles forment avec l'eau de mer ainsi que la possibilité d'être transformées en polymères, qui seront difficilement dégradés. Ces phénomènes peuvent alors provoquer des dommages, moins visibles, sur le benthos, par exemple. De même, les produits chimiques flottants, souvent toxiques, peuvent tuer les organismes marins par leur dispersion dans l'eau. Ces constatations doivent inciter les autorités à récupérer rapidement ces types de polluants après un déversement. Les réponses opérationnelles ne seront pas influencées par les variations de salinité ou de température de l'eau en fonction de la zone touchée car ces paramètres n'affectent pas les processus d'émulsification ni de dispersion. De plus, la présence d'une faible quantité de particules en suspension peut faciliter la biodégradation des huiles végétales. Au contraire, les rayonnements U. V. augmentent le temps de résidence des huiles dans le milieu en provoquant leur polymérisation. Ces produits flottant à la surface de l'eau, il est possible d'utiliser les moyens de récupération classiques mis au point pour les hydrocarbures.

La thèse porte sur l'étude et la modélisation d'une colonne pulsée utilisée dans les opérations d'extraction liquide-liquide dans l'industrie nucléaire, et qui est par ailleurs également utilisée pour des opérations de précipitation oxalique en continu. La modélisation du comportement de la phase dispersée dans la colonne est entreprise dans ce manuscrit. Tout d'abord, nous avons commencé par la modélisation du champ moyen et de la turbulence de la phase continue qui est responsable du transport et de la rupture et coalescence de la phase dispersée. Le modèle développé, validé sur des mesures PIV, prédit d'une manière très satisfaisante la turbulence. Une modélisation des temps de séjour (DTS) des gouttes par une approche lagrangienne est ensuite entreprise. Cette modélisation est validée sur des mesures de DTS prises par une technique d'ombroscopie. Les résultats de modélisation sont en très bon accord avec les mesures expérimentales. Pour modéliser les distributions de tailles des gouttes (DTG) dans la colonne, nous avons utilisé les équations de bilan de population (PBE) que nous avons couplées avec le modèle de mécanique des fluides numérique (CFD). Un réacteur parfaitement agité (RPA) équipé d'une sonde optique est utilisé, dans un premier temps, pour acquérir les DTG relatives à notre système liquide-liquide. Par le biais d'une modélisation 0D dans le RPA basée sur la résolution du problème inverse, nous avons pu déterminer les noyaux de rupture et de coalescence adaptés à notre système pour les utiliser dans la PBE. Les noyaux de rupture et de coalescence ainsi identifiés ont ensuite été utilisés pour modéliser les DTG dans la colonne pulsée par un modèle couplé CFD-PBE basé sur la méthode QMOM. Enfin, une validation du modèle couplé CFD-PBE est réalisée sur des mesures de DTG dans la colonne pulsée. Les résultats obtenus reproduisent parfaitement les mesures expérimentales aussi bien d'un point de vue qualitatif que quantitatif. Le modèle validé est ensuite utilisé dans le cadre d'une étude paramétrique qui a permis de donner accès à un certain nombre d'informations utiles sur le fonctionnement du procédé

L'objectif de cette thèse, la production et la caractérisation de nanovéhicules de morphologies différentes propres au traitement et au diagnostic par radio-isotopes, a conduit à une meilleure compréhension de la façon dont ces véhicules se forment. Les résultats ont permis de concevoir des méthodes de préparation novatrices qui permettent d'obtenir des échantillons de qualité supérieure à ce qui est actuellement l'état de l'art. Un nouveau procédé pour la préparation d'échantillons pour les essais de flexion de microscopie à force atomique a été développé. Cela a permis de mesurer le module d'élasticité de nanofils préparés avec des mélanges copolymère séquencé/homopolymère de composition variable. Enfin, les nanoparticules de morphologies sphérique et allongée ont été comparées dans des études in vivo réalisées avec des souris saines. Les résultats montrent que leur temps de circulation et leur biodistribution peuvent être modulés par leur taille et leur morphologie. / This thesis provides an overview of the formation, characterization and testing of micelles of different morphology for biological applications. One major aspect of this thesis is the understanding of the processes which lead to the formation of block copolymer micelles through the emulsion evaporation method. The results obtained made it possible to develop an innovative micelle formation technique which provides samples which are of superior quality to what the current state of the art. A new method has been developed for the preparation of samples for three point bending tests experiments performed by atomic force microscopy. This has made it possible to determine the elastic modulus of elongated micelles formed with various blends of homopolymers and copolymers. Finally, the behavior of spherical and elongated micelles was compared in vivo in healthy mice. The results have shown that the micelle size and morphology influences their biodistribution and circulation time.