L'objectif de cette étude consiste à développer des bio-architectures à base de nanotubes de carbone mono-feuillet à visées électroanalytiques. Pour ce faire, différentes méthodes de fonctionnalisation de nanotubes de carbone ont été proposées à savoir la fonctionnalisation en solution, par trempage et par électropolymérisation en se servant des interactions π entre les nanotubes de carbone et des molécules π-conjugués (le pyrrole-biotine, le pyrène-biotine et le pyrèneadamantane). Les matrices utilisées pour la conception des biocapteurs sont basées sur les systèmes d'affinité entre l'avidine et la biotine, et entre l'adamantane et la β- cyclodextrine. La comparaison des performances des différents biocapteurs a permis de déterminer la méthode la plus adéquate pour la fonctionnalisation des nanotubes de carbone. Cette dernière consiste à former une monocouche de monomères par simple trempage puis de la renforcer par électropolymérisation oxydative dans une solution exempte de monomère. Cette stabilisation de la couche adsorbée préserve une excellente accessibilité à la surface de l'électrode sous-jacente. Les surfaces fonctionnelles qui en résultent ont été caractérisées par des méthodes physico-chimiques d'analyse.

Les électrodes modifiées avec cyclodextrines ayant des grandes performances analytiques représentent une alternative intéressante pour le développement de (bio)capteurs électrochimiques dans un domaine attractif de la recherche pour différentes applications, et notamment les analyses pharmaceutiques et biomédicales. Le but de cette étude a été de développer de nouvelles électrodes modifiées avec β-cyclodextrine pour des applications biomédicales et pharmaceutiques. L'influence de la β-cyclodextrine a été étudiée en solution et à la surface d’électrodes.L'influence de la β-cyclodextrine en solution aqueuse sur le comportement électrochimique de certaines substances pharmaceutiques (l’acide ascorbique, l'acide urique, la caféine, la théophylline, l'aminophylline et l'acétaminophène) a été étudiée en utilisant des méthodes électrochimiques et spectrales, mettant en évidence la formation de complexes d'inclusion.Diverses techniques ont été utilisées pour la modification des électrodes avec β-cyclodextrine: l'incorporation de la β-cyclodextrine dans la pâte de carbone et le piégeage dans des films polymères de polyéthylèneimine. Ces capteurs ont permis la détermination simultanée de l'acide ascorbique et de l'acide urique. Les électrodes modifiées ont été aussi appliquées pour le dosage de l'acide ascorbique dans deux produits pharmaceutiques et pour l’évaluation quantitative de l'acide ascorbique et de l'acide urique dans l’urine humaine avec de bonnes performances.Deux types de biocapteurs basés sur une nouvelle nanostructure de graphène ont été élaborés avec de l'oxyde réduit de graphène, de β-cyclodextrine et de tyrosinase en utilisant la méthode couche par couche et l’électropolymérisation. Les nouveaux nanocomposites ont été caractérisés par des techniques spectrales, microscopiques et électrochimiques. Les biocapteurs optimisés ont été appliquées avec succès pour la détermination du catéchol et de la dopamine dans des produits pharmaceutiques et des échantillons biologiques avec une bonne récupération.La solubilisation dans l'eau de certains nouveaux fluorophores (quatre nouvelles tétrazines) en utilisant la -cyclodextrine et de nanoparticules d'or modifiées avec β-cyclodextrine a été signalée. Les assemblages supramoléculaires redox ont été caractérisés dans l'eau par analyses électrochimiques et de fluorescence. L'immobilisation de tétrazines sur différents types d'électrodes modifiées par polypyrrole-cyclodextrine a été également réalisée et examinée par techniques électrochimiques, spectroscopiques et microscopiques.Une autre contribution originale est la combinaison de la lithographie avec de nanosphères utilisant des billes de latex avec différents diamètres (900 et 100 nm), avec l’électropolymérisation du monomère pyrrole-Ru(II). Des micro et nanostructures très organisées ont été réalisées en présentant de meilleures6propriétés pour le film photosensible de poly [Ru(II)-pyrrole]. Par ailleurs, le film de poly [Ru(II)-pyrrole] a été modifié avec d'autres types de dérivés de pyrrole qui présentent de propriétés de complexation utiles pour l’immobilisation des biomolécules à la surface de l'électrode. / The cyclodextrin modified electrodes with enhanced analytical performances represent an attractive promise for the future development of electrochemical (bio)sensors and remain a very active field of research for a wide range of applications in many areas, including pharmaceutical and biomedical analysis. The aim of this study was to develop novel cyclodextrin modified electrodes for pharmaceutical and biomedical applications. The β-cyclodextrin influence was investigated both in solution and immobilized at the electrode surface.The influence of β-cyclodextrin on the electrochemical behavior of some pharmaceuticals (ascorbic acid, uric acid, caffeine, theophylline, aminophylline, and acetaminophen) in aqueous solutions was studied by using electrochemical and spectral methods, which highlighted the inclusion complexes formation.Various techniques were used for the electrode modification with β-cyclodextrin, such as: the incorporation in carbon paste and the entrapment in polymeric films (polyethylenimine). These sensors allowed the simultaneous determination of ascorbic and uric acids. The modified electrodes were also applied for the dosage of ascorbic acid in two pharmaceutical products and for the ascorbic and uric acids quantification in human urine with good performances.Two types of biosensors based on a new nanostructured graphene framework were developed with reduced graphene oxide, β-cyclodextrin and tyrosinase by using either layer by layer method or electropolymerization. These new nanocomposites were characterized by spectral, microscopic and electrochemical techniques. The optimized biosensors were successfully applied for catechol and dopamine determination in pharmaceutical products, serum and urine samples with good recoveries.The solubilization in water of some new fluorophores (four new synthesized tetrazines) by using -cyclodextrin and gold nanoparticles modified with β-cyclodextrin was reported. The redox supramolecular assemblies were characterized in water by electrochemical and fluorescence measurements. The immobilization of tetrazines onto various types of electrodes modified with polypyrrole-cyclodextrin was also achieved and examined by electrochemical, microscopic and spectroscopic techniques.Another original contribution is the combination of nanosphere lithography by using latex beads with different diameters (900 and 100 nm), with the electropolymerization of a Ru(II)-pyrrole monomer. The achievement of highly organized micro and nanostructures showed enhanced features for the photosensitive electrogenerated poly-[RuII-pyrrole] films. Furthermore, poly-[RuII-pyrrole] film was modified with other types of pyrrole derivatives presenting complexation properties in order to immobilize biomolecules at the electrode surface.

Le but de ce travail était la préparation de dérivés cyclobutaniques du GABA optiquement purs et leur utilisation dans la préparation de γ/α-peptides pouvant adopter une structure tridimensionnelle bien définie. Pour cela, deux stratégies ont été développées. La première consistait en l’utilisation de la β-Cyclodextrine comme hôte supramoléculaire chirale lors de cyclizations photochimiques énantiosélectives. La tentative de cyclisation [2+2] intramoléculaire du N-allyl-N-(4-methoxyphenyl)acrylamide n’a conduit qu’à un δ-lactame issu d’une électrocyclisation 6π. L’électrocyclisation de la 1,3-dihydro-2H-azepin-2-one nous a permis d’obtenir le γ-latame bicyclique précurseur du (+)-cis-3,4CB-GABA avec un excès énantiomérique de 45%. La deuxième stratégie était basée sur une synthèse racémique du N-Boc-cis-3,4CB-GABA suivi d’une séparation des deux énantiomères par CLHP semi-préparative avec une colonne chirale. Les (-) et (+)-cis-3,4CB-GABA optiquement purs ont ainsi été obtenu à l’échelle du gramme. Ces deux énantiomères (-) et (+)-cis-3,4CB-GABA ont ensuite été utilisés pour la préparation de deux séries de peptides mixtes γ/α, diastéréoisomères [(S,S/R) et (R,R/R)] à courtes chaines contenant alternativement le cis-3,4CB-GABA et le D-Alanine. L'analyse des conformations des dipeptides des deux séries par Diffraction des Rayons X, n'a montré aucune interaction intramoléculaire mais plutôt un assemblage de liaisons d'hydrogène intermoléculaires entre les molécules du dipeptide. D'autre part, les études RMN 1D et 2D (en solution) ont montré que le tétrapeptide des séries (S,S/R) pourraient avoir une structure hélicoïdale 12/10, tandis que son analogue diastéréoisomères des séries (R,R/R), a montré, en solution, une nouvelle structure sous forme de ruban 7/9. / This work revolves around the synthesis of ennatiomerically pure cyclobutane derivatives of GABA, and their use in the preparation of hybrid γ/α-peptides that could adopt a well-defined three dimensional secondary structure. In this aim we developed two strategies. The first one employed native β-Cyclodextrin as a supramolecular chiral host to achieve enantiodifferentiating photochemical cyclizations. Attempting to perform an intramolecular [2+2] cyclization of N-allyl-N-(4-methoxyphenyl)acrylamide, we only obtained a δ-lactam resulting from a 6π electrocyclization, whereas the electrocyclization of 1,3-Dihydro‑2H‑azepin-2-one allowed access to a 45% enantiomerically enriched bicyclic γ-lactam precursor of (+)-cis-3,4CB-GABA. The second strategy was based on a racemic synthesis of N-Boc-cis-3,4CB-GABA followed by a separation of the two enantiomers using a semi-preparative HPLC fitted with a chiral column. This allowed access to optically pure (-) and (+)-cis-3,4CB-GABA, on a gram scale. Furthermore, the enantiomerically pure (-) and (+)-cis-3,4CB-GABA, were used to synthesize, and fully characterize two series [the (S,S/R) and the (R,R/R)] of short diasteriomeric hybrid γ/α-peptides composed of alternating cis-3,4CB-GABA and D-Alanine. Analysis of the conformational behavior of the dipeptides from both series by X-Ray diffraction on a single crystal, showed no intramolecular interactions but rather an array of intermolecular hydrogen bonding between the dipeptide molecules. On the other hand, a series of 1D and 2D NMR experiments showed that the tetrapeptide of the (S,S/R)-series could attain a 12/10 helical structuration, whereas its diasteriomeric analog of the (R,R/R)-series, displayed evidence of an unprecedented 7/9 folding pattern in solution.

L'incorporation d'ingrédients bioactifs dans les produits alimentaires est en plein essor. Il a été démontré que ces ingrédients possèdents des propriétés biologiques importantes permettant l'amélioration de la santé et la prévention des maladies dites de civilisations. Toutefois, l'ajout de ces molécules bioactives est dans la plupart des cas impossible ou insuffisant, du fait que ces composés ne sont que peu solubles dans les systèmes aqueux et présentent i) une stabilité limitée contre les dégradations chimique ou physique, ii) une libération non contrôlée ou une faible biodisponibilité. Face à ces contraintes, les recherches actuelles visent à élaborer des systèmes d'encapsulation efficaces pour résoudre ces problèmes de formulation. Dans notre étude, deux représentants d'ingrédients alimentaires ont été choisi : le sesquiterpène nérolidol (Ner) et le flavonoïde quercétine (Quer) présentant diverses activités biologiques mais des propriétés physicochimiques problématiques. Ainsi, l'objectif de notre travail a été d'encapsuler ces composés actifs dans les cyclodextrines (CDs), les liposomes conventionnels (LCs) et le système mixte cyclodextrine-liposomes (DCLs) afin de développer des systèmes naturels et éco-compatibles ayant des applications potentielles dans les domaines alimentaires.Trois axes ont été abordés. Le premier axe a porté sur la préparation et la caractérisation des complexes d'inclusion CD/invité en solution et à l'état solide. Les techniques de spectroscopie UV-visible, Chromatographie Liquide à Haute Performance (CLHP), Carbone Organique Total (TOC), ¹H Résonance magnétique nucléaire (RMN), 2D ROESY RMN et de la modélisation moléculaire ont été utilisées comme outils pour la caractérisation des complexes obtenus. Des études de phase de solubilité ont également été réalisées. Le deuxième axe a porté sur la préparation des LCs et DCLs par la méthode d'injection éthanolique et leur caractérisation. Les préparations des LCs encapsulant la quercétine a été réalisée à partir de phospholides naturels de jaune d'oeuf (Lipoid E80) et de soja insaturés (Lipoid S100) ou saturés (Phospholipon 90H) afin d'étudier l'effet de la composition lipidique que les caractéristiques des liposomes. La formulation optimale a été par la suite appliquée pour préparer des LCs encapsulant le nérolidol et des DCLs encapsulant les deux molécules. Ce dernier est produit par l'incorporation des complexes d'inclusion HP-β-CD/Ner (à différents rapport moléculaire CD:Ner) et SBE-β-CD/Quer dans la cavité aqueuse des liposomes. Le dernier axe a été orienté vers l'évaluation de l'effet de l'encapsulation sur les propriétés physicochimiques du nérolidol et de la quercétine (libération in vitro, photostabilité, stabilité dans les milieux gastro-intestinales, stabilité de stockage) et leur activité antioxydante. Les résultats ont montré que les CSs ont été capables d'encapsuler les composés actifs étudiés, d'augmenter leur solubilité, leur photostabilité ainsi que leur activité antioxydante. En outre, les liposomes à base de Lipoid E80 ont été trouvés majoritairement de taille nanométrique et ont conféré aux molécules une efficacité d'encapsulation (EE) élevée ainsi qu'une meilleure stabilité par rapport aux deux autres types de liposomes. De plus, la taille des DCLs ains que leur EE ont été prouvées dépendante du rapport moléculaire CD:invité. Par rapport aux LCs, les DCLs ont assuré une libération prolongée du nérolidol, ont augmenté la photostabilité des composés et la stabilité de la quercétine dans les milieux biologiques. Les résultats de cette étude suggèrent que ces systèmes peuvent être considérés comme outils prometteurs pour l'optimisation des formulations alimentaires incorporant le nérolidol et/ou la quercétine. / Phytochemicals are widely distributed secondary metabolites, divided into three major classes : terpenoids, flavonoids and alkaloids. They are shown to possess important biological properties such as anti-cancer, anti-inflammatory and anti-microbial properties. Therefore, increasing the use of these bioactive molecules in food products may reduce the risk of widespread diseases referred to as "diseases of civilization". However, their low solubility, susceptibility to degradation and their rapid release reduce their bioavailability in the human body and thus their biological effect. To solve the aforementioned physicochemical drawbacks, encapsulation systems were developed to allow the incorporation of phytochemicals in food. In this study, two food ingredients : the sesquiterpene nerolidol and the flavonol quercetin were selected du to their potent biological activities but their problematic physicochemical properties.Therfore, the aim of this work was to encapsulate these molecules into cyclodextrins (CDs), conventional liposomes (CLs) and the double systeme drug-in-cyclodextrin-in-liposomes (DCLs), in order to develop nztural and biocompatible formulations that may find applications in food fields. This project was built around three main research axes. The first part dealt with the preparation and the characterization of CD/guest inclusion complexes both in solution and in solid state. Characterizations were performed with UV-visible spectroscopy, High Performance Liquid Chromatography (HPLC), Total Oragnic Carbon (TOC), ¹H NMR, 2D ROESY NMR, and molecular modeling. These investigations were complemented with phase solubility studies.The second axis addressed the preparation of CLs ans DCLs by ethanol injection method and characterization of the vesicles. CLs encapsulating quercetin were prepared from three different types of phospholipids (Lipoid E80, Lipoid S100, Phospholipon 90H) in order to study the effect of lipid composition on the characteristics of liposomes. The optimal formulation was then selected to prepare nerolidol loaded-CLs and DCLs encapsulating the two compounds. HP-β-CD/Ner (at different CD:Ner molar ratios) and SBE-β-CD/Quer inclusion complexes were used as the aqueous phase in the DCL system. The last part focused on the effect of encapsulation on the physicochemical properties of nerolidol and quercetin (in vitro release, photostability, stability in gastro-intestinal fluids, storage stability) and their antioxidant activities. Results demonstrated that CDs could successfully encapsulate bioactive compounds, enhance their solubility , photostability and antioxidant activity. Furthermore, Lipoid E80-liposomes were nanometric in size, exhibited a high entrapment efficiency and higher stability in comparison to the other formulations. Moreover, CD:guest molar ratio influenced the size of DCLs and their encapsulation efficiency. When compared to CLs, DCLs extended the release of neridol, enhanced the photostability of both compounds ans increased the stability of quercetin in biological fluids. These results could be considered as a promising tool to achieve an optimized and efficient formulation incorporating nerolidol and quercetin in food industry.

L'huile essentielle de clou de girofle (HECG) et son constituant majeur l'eugénol (Eug) sont reconnus pour leurs propriétés biologiques. Ces principes actifs naturels peuvent constituer des alternatifs aux agents antimicrobiens, antioxydants et anti-inflammatoires de synthèse dans les formulations alimentaires et pharmaceutiques. Cependant, leur utilisation est limitée en raison de leur faible solubilité aqueuse, volatilité et sensibilité à la lumière. Notre travail de thèse porte sur la préparation et la caractérisation des vésicules lipidiques encapsulant l'HECG et l'Eug ainsi que les complexes d'inclusion cyclodextrine/Eug. Dans une première étape, la méthode d'injection éthanolique est utilisée à l'échelle du laboratoire où les paramètres de préparation ont été optimisés. Des phospholipides naturels de soja saturés (Phospholipon 80H et Phospholipon 90H) et insaturés (Lipoid S100) ont été utilisés pour étudier l'effet de l'hydrogénation et de la composition des phospholipides sur les caractéristiques des liposomes. Les conditions optimales ont été par la suite appliquées pour préparer les liposomes à grande échelle par contacteur à membrane et à l'échelle pilote. Des résultats similaires en termes de taille, indice de polydispersité, potentiel zêta, morphologie et taux d'incorporation de phospholipides sont obtenus à petite et grande échelle. Ceci indique la reproductibilité de ces procédés de préparation. Par ailleurs, des complexes d'inclusion d'HP-β-CD/Eug et d'HP-β-CD/HECG sont préparés dans une solution aqueuse et ensuite incorporés dans les liposomes formant un système combiné « drug in cyclodextrin in liposomes, DCL ». Un système en double encapsulation (DCL2) a été également préparé où l'Eug ou l'HECG sont ajoutés dans la phase organique et leurs complexes d'inclusion dans la phase aqueuse. En comparant à une simple incorporation dans les liposomes, DCL et DCL2 améliorent le rendement d'encapsulation de l'Eug et possèdent des tailles plus petites. Les résultats ont montré que les liposomes et les DCLs sont stables et maintiennent l'activité anti-oxydante de l'Eug. De plus, les liposomes protègent l'Eug contre la dégradation induite par les rayons UVC. Les DCLs, dont la particularité est de maintenir une huile essentielle volatile dans un lyophilisat en dépit des pressions très basses appliquées, peuvent être considérés comme un système de vectorisation prometteur de l'HECG et de l'Eug permettant leur utilisation en tant qu'ingrédients dans les préparations cosmétiques, pharmaceutiques, et agroalimentaires / Clove essential oil (CEO) and its major constituent eugenol (Eug) are recognized for their biological properties. These molecules may constitute natural alternatives to synthetic antimicrobial, antioxidant, and anti-inflammatory agents in food and pharmaceutical formulations. However, CEO constituents are volatile, sensitive to light and possess low aqueous solubility, which may limit their wide applications. Our thesis focuses on the preparation and characterization of lipid vesicles encapsulating CEO, Eug and the inclusion complexes cyclodextrin/Eug. In a first step, the ethanol injection method is applied at laboratory scale where the preparation parameters have been optimized. Natural hydrogenated (Phospholipon 80H, Phospholipon 90H) and non-hydrogenated (Lipoid S100) soybean phospholipids were used to study the effect of hydrogenation and phospholipid composition on the characteristics of liposomes. Optimal conditions were then applied to prepare liposomes at large scale by membrane contactor and at pilot scale. Similar results in terms of size, polydispersity index, zeta potential, morphology and phospholipid loading rate were obtained at laboratory and large scale. This indicates the reproducibility of the preparation methods. In addition, HP-β-CD/Eug and HP- β-CD/CEO inclusion complexes were prepared in aqueous solution and were then incorporated into liposomes forming a combined system « drug in cyclodextrin in liposomes, DCL ». Double loaded liposomes (DCL2) were also prepared where CEO or Eug were added in the organic phase and their inclusion complexes in the aqueous phase. Compared to CEO and Eug loaded liposomes, DCL and DCL2 improved the loading rate of Eug and possessed smaller vesicles size. Results showed that both liposomes and DCLs are stable and maintain the antioxidant activity of Eug. In addition, liposomes protect Eug from degradation induced by UVC irradiation. DCLs, whose characteristic is to keep a volatile essential oil in a lyophilized form despite the very low applied pressures, could be considered as a promising carrier system of CEO and Eug permitting their use as ingredients in cosmetic, pharmaceutical and food industries

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