Ce travail est consacré à l'élaboration de complexes polyélectrolytes combinant deux polyélectrolytes de charges opposées ainsi que l'étude de leur potentiel en tant que biomatériaux injectables pour du comblement de ride. L'acide hyaluronique (portant des - charges négatives sur ses groupements carboxyliques -COO ) a été complexé avec l'unique polycation d'origine naturelle appelé chitosane (portant des charges positives de + par ses groupements amines -NH3 ). Les paramètres influençant la formation et les propriétés physico-chimiques des complexes acide hyaluronique – chitosane ont été étudiés. Nous avons utilisé une nouvelle technique de complexation développée au laboratoire mettant en œuvre la diminution de la force ionique de mélanges acide hyaluronique – chitosane – chlorure de sodium par dialyse dans le domaine de complexation de l'acide hyaluronique et du chitosane (pH approximativement compris entre 2.5 et 6.5). Ce procédé permet l'élimination progressive des sels et une association lente. Nous avons par ce biais été capable d'induire et de contrôler l'auto-assemblage de ces deux polyélectrolytes. Plusieurs formes ont ainsi été obtenues comme des agrégats, des complexes solubles, des suspensions colloïdales ou des coacervats. Au cours de ce travail, nous avons obtenu des hydrogels mixtes d'acide hyaluronique et de chitosane ayant d'exceptionnelles propriétés d'étirabilité à pH acide. D'autre part, une approche alternative a été envisagée, visant à utiliser les propriétés intrinsèques du chitosane, en particulier son aptitude à gélifier au contact de milieux alcalins. Ainsi, par un procédé similaire, nous avons pu former des hydrogels acide hyaluronique – chitosane réticulés physiquement, stable à pH et osmolarité physiologiques, et pouvant endurer des déformations importantes. De plus, ces systèmes peuvent être stérilisés par autoclave et peuvent être formulés afin d'être injectables. Réunissant toutes les conditions pour être de bons candidats au développement de biomatériaux injectables, ces hydrogels ont été testés in vivo sur un modèle lapin afin d‘évaluer leur biocompatibilité et leur applicabilité en tant que produits injectables en intradermique / This work is devoted to the elaboration of polyelectrolyte complexes systems combining two oppositely-charged polyelectrolytes and to the study of their potential application as - injectable dermal fillers. Hyaluronic acid as polyanion (carboxylic groups -COO as negative charges) was complexed with the only naturally-occuring polycation named + chitosan (amine groups -NH3 as positive charges). The factors impacting the formation of hyaluronic acid - chitosan complexes and their physico-chemical properties were investigated. We used a new technique of complexation developed in the laboratory through the desalting of highly salted mixtures, and systematically investigated the impact of pH in the range 2.5 - 6.5, corresponding to the complexation domain of hyaluronic acid and chitosan. This process allowed the progressive elimination of the salts and the slow restoration of the attractive electrostatic interactions resp onsible for the self-assembly of the two polyelectrolytes. Various physical forms were obtained: macroscopic aggregates, soluble complexes, colloidal suspensions or hydrogels. During this work, we observed for the first time the formation of hyaluronic acid-chitosan hydrogels exhibiting a very unusual hyper-stretchability, only at acidic pH. Therefore, an alternate approach consisted in taking advantage of the chitosan ability to gel in alkaline medium. By using a similar process, we were then able to form physically-crosslinked hyaluronic acid-chitosan hydrogels stable at physiological pH and osmolarity and still able to undergo high deformations. Moreover, these systems could be submitted to steam sterilization and could be formulated so as to be injectable. Hence, these hydrogels gathered all the conditions to be good candidates as injectable biomaterials, these hydrogels were then tested in vivo on a rabbit model to evaluate their biocompatibility and suitability for intradermal applications

L'entreprise Juxta produit des résines pour des revêtements transparents de fortes épaisseurs en polyuréthane. Ces revêtements sont fabriqués à partir de deux produits dangereux : les isocyanates et un catalyseur à base de mercure. Pour protéger ses employés et consommateurs, l'entreprise Juxta a lancé un projet de substitution des isocyanates dans les polyuréthanes. Pour ce faire, trois nouvelles voies de synthèse ont été envisagées :La voie cyclocarbonate/amine est la plus novatrice. Dans un premier temps, la réactivité de cyclocarbonates et d'amines modèles a été étudiée ainsi que l'effet de différents catalyseurs. Les meilleurs catalyseurs sont de la famille des thiourées, urées et guanidines. Puis une voie d'accès à des cyclocarbonates incolores a été mise au point. Enfin, une étude a permis de mettre en évidence que les liaisons hydrogènes étaient responsables du faible avancement de la réaction lors de la synthèse de polyhydroxyuréthanes linéaires.La voie époxy/amine a permis de développer une gamme de matériaux transparents avec des Tg allant de 18 à 47°C. Une étude IR a été réalisée, permettant de mieux appréhender le phénomène de carbonatation de l'amine, récurent lors de la synthèse de résines époxys à température ambiante. L'utilisation de prépolymères aminotéléchéliques permet de contourner ce phénomène.La voie acrylate/amine a permis de développer un matériau transparent de basse Tg, -12°C. L'étude de la réactivité des acrylates avec les amines a été réalisée par DSC et RMN. Des tests de formulation ont été effectués dans le but d'augmenter la Tg / Juxta company produces thick transparent polyurethane coatings. These coatings are made from hazardous compounds, isocyanates and a mercury based catalyst. In order to protect its employees and consumers Juxta company wants to get rid of the isocyanates in its formulations. Therefore, three new synthesis pathways have been considered.The carbonate/amine pathway is the more innovative one. First, the reactivity and catalysis of model cyclocarbonates and amines were studied. The thioureas, ureas and guanidines proved to be very efficient catalyst families for the cyclocarbonate aminolysis. Then a synthesis was developed to obtain transparent cyclocarbonates. To conclude, a study conducted on linear polyurethanes demonstrated that hydrogen bondings are responsible for the low conversions observed with this reaction.Transparent materials with Tg ranging from 18°C to 47°C were synthesized using the epoxy/amine pathway. An IR study was performed to better understand the amine carbonation phenomenon. It is a frequent phenomenon when the epoxy resins are synthesized at room temperature. Aminotelechelic prepolymers can be used to circumvent it.A low Tg (-12°C) transparent material was synthesized using acrylate/amine synthesis. The couple reactivity was studied by DSC and NMR. Then several formulations were performed in order to increase the Tg

Ce travail de thèse s’inscrit dans la partie caractérisation d’un projet collaboratif ayant pour objectif d’élaborer des textiles antimicrobiens pour différents domaines d’application, en particulier les domaines de la santé et de l’agroalimentaire. La démarche analytique a consisté à combiner différentes techniques d’analyse de surface (techniques microscopiques (SEM, AFM, TEM) et spectroscopiques (XPS, ToF-SIMS, SIMS, EELS)) avec des analyses microbiologiques pour aider à la compréhension des mécanismes de protection antimicrobienne des textiles traités. Les agents antimicrobiens, l’argent et le Poly HexaMéthylène Biguanide (PHMB), ont été déposés respectivement par plasma (PVD / PECVD) et par foulardage. Les contraintes liées aux domaines d’application des textiles étudiés (implants herniaires et vêtements professionnels) ont été prises en compte (respectivement, quantité minimale de l’agent antimicrobien et résistance au lavage industriel). Malgré certaines contaminations inhérentes à des procédés industriels, les analyses de surface se sont révélées être un ensemble d’outils essentiel au développement des procédés (qualité du dépôt, influence des conditions de dépôt, influence du lavage). Selon les domaines d’application, l’analyse à très haute sensibilité en extrême surface et l’étude de la distribution en profondeur de l’agent antimicrobien ont été des étapes clés pour la compréhension des propriétés antimicrobiennes observées pour les dépôts, démontrant la pertinence de l’approche multi-analytique choisie dans ce travail de thèse / This thesis work concerns the characterization effort within a cooperation project aiming at developing antimicrobial textiles for various application fields, particularly health applications and food-processing industry. The analytical approach combined different surface analysis techniques (microscopy techniques (SEM, AFM, TEM) and spectroscopy techniques (XPS, ToF-SIMS, SIMS, EELS)) to microbiological tests in order to understand the antimicrobial activity of deposits at the surface of textiles. Silver and Poly Hexamethylene Biguanide (PHMB) antimicrobial agents were deposited by plasma (PVD / PECVD) and padding, respectively. Specific constraints related to the application fields (hernia implants and clothing) were considered (minimum concentration in antimicrobial agent and resistance to industrial washing, respectively). Despite some ubiquitous contamination related to industrial processes, surface analysis techniques proved to be an essential help to develop these processes (deposit quality, influence of deposition conditions, influence of washing). Depending on the application fields, high sensitivity surface analysis at the extreme surface and in-depth distribution of the antimicrobial agent were essential to understand the antimicrobial properties of the deposits, which confirms the relevance of the multi-analytical approach used in this thesis work

La cellulose bactérienne (CB) est bien connue pour sa biocompatibilité, moulabilité, pureté et cristallinité ainsi que pour sa structure fibrilleuse nanométrique. Cependant, la production des matériaux par des microorganismes est innovante. La présente thèse initialise ce type de bioproduction dans nos laboratoires. Les bactéries productives de cellulose sont isolées à partir d'un vinaigre Libanais. Plusieurs études cinétiques sont établies. Les isolats sont étudiés dans différents milieux de cultures en variant la source de carbone et la température d'incubation, pour déterminer les conditions optimales recommandées pour la production de meilleurs rendements de CB. La bactérie productive de CB a été étudiée en détails au niveau de son cycle de vie et phases de croissance. La physiologie des cellules a été clarifiée et les mécanismes qui précédent et qui accompagnent la synthèse de CB ont été expliqués. Un modèle mathématique se basant sur l'équation logistique est employé pour standardiser les paramètres étudiés. Le rendement de CB a été accru en appliquant différents chocs aux cellules. Le choc thermique appliqué pendant les étapes précoces d'incubation ainsi que le choc acide ont montré des résultats innovants et accéléré le métabolisme de synthèse de CB. L'aspect environnemental du travail a été valorisé en préparant un milieu de culture extraits des fruits et légumes endommagés. En termes d'application, la CB a été utilisée pour produire des papiers et des papiers résistants à l'eau et comme additive dans un prototype d'industrie de papier. Ainsi des composites de cellulose/Liquides ioniques ont été produits afin de performer des matériaux à haute constante diélectriques / Bacterial cellulose (BC) is a wellknown polymer of this family. Its main attractive properties are the biocompatibility, moldability, purity, crystallinity and fibrillar structure at the nanoscaled level. The production of such materials by microorganisms is an innovative procedure. In order to trigger this production procedure in our laboratories, the present thesis was the preliminary step to go through this huge micro-world. In the first step, we isolated cellulose producers from Lebanese vinegar. Kinetic studies were established to clarify the profile of the producer and to optimize cellulose production. The isolates were studied under different incubation temperatures in different microbiological media and at different carbon sources levels to determine optimal conditions for BC production. In the second step, cellulose producer was studied concerning bacterial phases and life cycles. Cells physiologies were clarified and mechanisms that accompany cellulose formation on the top of cultures were discussed. A mathematical model was set basing on Logistic equation to standardize the parameters. Then, cellulose yield was enhanced by different cells choc methods. Thermal choc was applied on cultures during earlier stages of incubation. Moreover, acids were used as doping agents to the culture media. In parallel, to satisfy the eco-friendly aspect of the work, bacterial cellulose production was optimized using fruits and vegetables wastes juice. Papers and waterproof papers were produced using BC. BC was also used as an additive in industrial paper making and was found to enhance mechanical resistance of the papers. In addition, a high-K material was performed using bacterial cellulose and ionic liquids

L'objectif principal de cette thèse a été d'expérimenter de nouvelles voies d'exfoliation des feuillets de graphène dans des matrices polysaccharides telles que la cellulose et le chitosane dopé avec des nanoparticules d'or (Au). Notre stratégie a été d'explorer de nouvelles voies de greffage de molécules et de macromolécules sur des feuillets d'oxyde de graphène (GO). Dans un premier temps, nous avons donc oxydé un graphite commercial par la méthode de Hummers qui est apriori la méthode la plus simple à mettre en oeuvre pour produire une suspension stable de feuillets d'oxyde de graphène totalement exfoliés dans l'eau. L'intérêt de cette oxydation est l'obtention de fonctions acide carboxylique et époxyde susceptibles d'être fonctionnalisées en deux étapes par l'éthylénediamine puis par un polysaccharide tel que la cellulose. En effet, afin d'améliorer la compatibilité du graphite oxydé avec des matrices organiques telle que la cellulose, l'idée est de lui greffer des chaînes polysaccharides. Ces résultats ont permis de mettre en évidence l'exfoliation partielle des feuillets de graphène après fonctionnalisation et l'obtention d'un taux de greffage massique d'environ 35% pour la cellulose. La conductivité électrique des nano-composites correspondants a aussi été étudiée par des mesures diélectriques à des températures variées. L'augmentation de la conductivité électrique après la fonctionnalisation du graphite oxydé a mis en évidence une solvo-thermoréduction simultanément à la fonctionnalisation. Enfin, le dopage de ce matériau par des particules d'or a permis d'obtenir une conductivité électrique de 1.60 10-4 S m-1. En ce qui concerne le matériau composite à base de chitosane, la démarche scientifique a été la même que pour l'analogue cellulose, le taux de greffage massique a été d'environ 68% et nous avons en plus testé son activité catalytique vis-à-vis de la conversion du 4-Nitrophénol en 4-Aminophénol et les résultats obtenus ont été très satisfaisants / The main objective of this thesis has been to experiment a new ways of exfoliation of graphene sheets in polysaccharide matrices such as cellulose and chitosan doped with gold nanoparticles (Au). Our strategy was to explore new routes for the grafting of molecules and macromolecules onto graphene oxide (GO). First, we have oxidized commercial graphite by the method of Hummers which is a priori the simplest method to implement to produce a stable suspension of graphene oxide sheets totally exfoliated in water. The advantage of this oxidation is the formation of carboxylic acid and epoxy functional groups onto the graphite surface that can be functionalized in two stages by ethylenediamine and then by a polysaccharide such as cellulose. Indeed, in order to improve the compatibility of graphite oxide with organic matrix such as cellulose, the idea is to graft it onto polysaccharide chains. These results made it possible to demonstrate the partial exfoliation of the graphene sheets after functionalization and to obtain a percentage of grafting of about 35wt% for cellulose. The electrical conductivity of the corresponding nanocomposites has also been studied by dielectric measurements at various temperatures. The increase of the electrical conductivity after the functionalization of graphite oxide showed a solvo-thermo reduction simultaneously with the functionalization. Finally, the doping of this material by gold particles made it possible to obtain an electrical conductivity of 1.60 10-4 S m-1. Concerning chitosan-based composite materials, the scientific approach was the same as cellulose substrate and we obtained a percentage of grafting of 68wt%. In addition, its catalytic activity for the conversion of 4-Nitrophenol to 4-Aminophenol was of high efficiency

Nous présentons dans ce manuscrit l'élaboration par électrofilage (ES) de nanofibres hybrides métal/oxyde métallique (HMMOC) et leurs caractérisations physico-chimiques. Leurs utilisations dans le cadre d’applications de type « énergie » et « environnement » ont été évaluées. En particulier, la photocatalyse de nanofibres TiO2-Au pour la dégradation en solution aqueuse du bleu de méthylène et l’utilisation de nanofibres WO3-Au comme capteurs de gaz (VOCs) ont été examinées. En lien étroit avec les résultats obtenus sur l'évaluation des performances comme photocatalyseurs ou capteurs à gaz de ces nouvelles structures HMMOC, l'influence de nombreux paramètres a été étudiée : la concentration en ions aurique, la méthode utilisée pour introduire ces derniers à l’intérieur ou les déposer à la surface des nanofibres d’oxydes et finalement le traitement thermique. En effet, on peut soit mélanger directement, avant la procédure d’électrofilage, la solution contenant les ions aurique à la solution polymérique (composée de PVP, PAN, ou PVA contenant le précurseur d'oxyde métallique), soit déposer sous forme de goutte cette solution d’ions Au à la surface des nanofibres d’oxyde métallique une fois la procédure d’électrofilage effectuée. Quant au traitement thermique, il joue un rôle multiple puisqu’il permet à la fois, d’éliminer les composés organiques des solutions polymériques, participant ainsi à la structuration de la partie oxyde du HMMOC, mais aussi de réduire les ions Au sous forme de nanoparticules.Des résultats prometteurs en photocatalyse ont été obtenus sur des fibres optimisées de TiO2 contenant des nanoparticules d’Au de 10 nm (concentration en Au : 4 wt%). En effet, pour cet échantillon, on montre une dégradation 3 fois plus rapide du bleu de méthylène en solution aqueuse que celle obtenue sur les nanofibres de TiO2 de références et sur le catalyseur commercial P25. De la même manière, des nanofibres de WO3 décorées de nanoparticules d’Au de 10 nm, utilisées comme capteurs de gaz, permettent d’obtenir une réponse 60 fois plus importante que dans le cas de nanofibres de WO3 pure et en améliorant grandement la sélectivité par rapport au n-butanol / We present in this manuscript the elaboration by Electrospinning (ES) process of hybrid metal-metallic oxide composite (HMMOC) nanofibers (NFs), and their physical-chemical characterizations. Their applications, especially the photocatalysis of TiO2-Au composite NFs for photocatalytic degradation for methylene blue (MB) in an aqueous solution and WO3-Au composite NFs for gas sensing of the volatile organic compounds (VOCs) have been investigated. According to the performance evaluation results as photocatalyst or gas sensors, the influence of many parameters have been studied: gold ions concentration, the way to introduce them into or at the NFs surface, typically by mixing them into the polymeric solution (composed of PVP, PAN, or PVA with the metallic oxide precursor) before the ES process or by simple droplet deposition onto the NFs after ES process, and finally the annealing treatment. This latter plays an important role since it both removes the organic components of the polymeric solution, thus forming the metal oxide and in-situ participates to the Au reduction.Concerning the photocatalytic properties, an optimized HMMOC material based on TiO2 NFs including 10 nm Au nanoparticles (NPs) has been obtained and shows 3 times significantly improvement of MB degradation compared to pure TiO2 NFs and the commercial catalyst P25. For gas sensing elaboration, we have shown that a HMMOC material based on WO3 NFs decorated at their surface with 10 nm Au NPs can exhibit 60 times higher response and significantly improved selectivity toward n-butanol compared with pure WO3 NFs

Le défi énergétique imposé par l’épuisement des énergies fossiles d’une part et par leur consommation croissante d’autre part, a favorisé l’apparition d’une gestion optimale de l’énergie basée sur l’utilisation de ressources propres et renouvelables telles que l’énergie solaire. Le secteur du bâtiment est le principal consommateur d’énergie. Une grande partie de cette énergie est consommée par les systèmes de chauffage. Par conséquent, une bonne gestion peut être réalisée grâce à l’utilisation des technologies de stockage thermochimique d’énergie. L’avantage principal d’utiliser ce type de système est la possibilité de stocker de la chaleur pendant la période de disponibilité maximale du rayonnement solaire, en été (étape de déshydratation) et la libérer pour chauffer une maison pendant la période hivernale (étape d’hydratation). L’amélioration des propriétés d’adsorption des matériaux pour le stockage thermochimique de la chaleur est l’objectif principal de ce travail. L’utilisation d’adsorbants poreux tels que les zéolithes dans le domaine du stockage saisonnier de la chaleur s’avère être une solution intéressante pour la réduction de la consommation d’énergie. Par ailleurs, le développement de nouveaux matériaux composites à base d’hydrate de sel a été étudié pour améliorer les capacités de stockage à la fois des matrices mésoporeuses et des hydrates salins. Une comparaison entre les différentes séries de matériaux de stockage thermochimiques sélectionnés et synthétisés a été réalisée, concernant l’impact de la nature et de la quantité de sel ajouté et des propriétés physicochimiques des matériaux poreux sur leurs densités de stockage de chaleur et leurs capacités de sorption d’eau. Afin de mieux comprendre le comportement d’adsorption-désorption, les différents types de matériaux de stockage sélectionnés ont été caractérisés d’un point de vue structural et textural en utilisant des techniques appropriées et par adsorption de la vapeur d’eau en utilisant un analyseur thermique TG-DSC 111 de Setaram. Des cycles successifs d’hydratation (à 20°C) / déshydratation (à 150°C) ont été effectués / The energy challenge imposed by exhaustion of fossil fuels and their increasing consumption has favored the emergence of optimal energy management based on the use of alternative resources such as solar energy. The household sector is the main consumer of energy. A large part of this energy is consumed by heating systems. Therefore, good management can be achieved through the use of thermochemical energy storage technology. The main advantage to use this type of system is the possibility to store heat during the maximum availability of solar radiation in summer (dehydration step) and release the energy on demand for heating houses in winter (hydration step). The improvement of the adsorption properties of materials for thermochemical heat storage is the main objective of this work. The use of porous adsorbents such as zeolites in the field of seasonal heat storage is an attractive solution for the reducing of energy consumption. On the other hand, the development of new composite materials based on hydrate salt is made to improve the heat storage capacities of both pure mesoporous host matrix and hydrate salt. A comparison among different series of thermochemical storage materials selected and synthesized was done by analyzing the impact of salt addition and physico-chemical properties of porous materials on the heat storage and water sorption performances. In order to understand the adsorption-desorption behavior, different kinds of materials were characterized in their structural, textural and surface properties by using appropriate techniques and by adsorption of water vapor using a Setaram TG-DSC 111 apparatus. Successive cycles of hydration (at 20°C) / dehydration (at 150 °C) were performed

La construction de nouvelles architectures d'aimant moléculaire basé sur l'approche métal-radical repose sur la conception de nouvelles molécules radicalaires. Dans cette optique, notre stratégie s'est concentrée sur la synthèse de porphyrins incorporant des composés radicaux libres. En effet, les porphyrines sont des composés π conjugués qui devraient favoriser la délocalisation de spin et la transmission des interactions magnétiques sur l'entier macrocycle et de plus sur l'ensemble du composé obtenu. A cause de leur excellente stabilité dans une grande diversité d'environnements chimiques et leur capacité à coordonner avec des métaux de transitions, notre choix s'est porté sur les radicaux nitroxides. Dans cette thèse, une série de porphyrines contenant des tBUNO, nitronyl and imino nitroxide directement liés sur le squelette de la molécule ont été synthétisées. Les macrocycles obtenus ont été caractérisés par UV-Vis, Masse et RPE spectroscopie. De plus, durant ce travail, des intermédiaires réactionnaires intéressant ont été obtenus et caractérisés pour la première fois. Ce fut le cas pour la meso-tetrakis(4-formylphenyl)porphyrin et ses équivalents métallés pa le Cu(II) et le Mn(II). Ainsi que pour quelques précurseurs prometteurs de macrocycle tetrapyrroliques comme 2-(3,4-dicyanophenyl)-4,4,5,5-tetramethylimidazoline-3-oxide-1oxyl, 2-(3,4-dicyanophenyl)-4,4,5,5-tetramethylimidazoline-1-oxyl and 2-(4-benzaldehyde)-4,4,5,5-tetramethylimidazoline-1-oxyl. D'après ce que nous savons, ces composés représentent le premier exemple de porphyrines substituées par des nitronyl et imino nitroxide radical, ayant été caractérisées sans ambiguïté par des méthodes spectroscopiques / The preparation of Molecule-Based Magnets is based on the assembling carriers of magnetic moment. These may be the metal ions only with diamagnetic linkers or the metal ions connected through open-shell organic molecule. The building of novel Molecule-Based Magnets architectures following the metal-radical approach relies on the design of innovative open-shell organic molecular blocks. In this regard, we focus our strategy on the synthesis of porphyrins incorporating free radicals. Indeed, porphyrins compounds are π-conjugated systems which should favor spin delocalization and the transmission of the magnetic interactions on the overall macrocycle and further over the all architecture. Due to their excellent stability in a wide variety of chemical environments, and their abilities to coordinate with transition metal we focus our attention on nitroxide radicals. In this dissertation a series of porpyrin macrocycles were synthesized, bearing tBuNO, nitronyl and imino nitroxide covalently linked to the skeleton. Characterization was done by UV-Vis, Mass and EPR spectroscopy. Moreover during this work some interesting synthetic intermediates were obtained with good yield and characterize for the first time. This was the case for meso-tetrakis(4-formylphenyl)porphyrin and its corresponding metallated derivatives by Cu(II) and Mn(II). Some novel promising tetrapyrrolic macrocycle precursors bearing nitronyl and imino nitroxides free radicals as 2-(3,4- dicyanophenyl)-4,4,5,5-tetramethylimidazoline-3-oxide-1-oxyl, 2-(3,4- dicyanophenyl)-4,4,5,5-tetramethylimidazoline-1-oxyl and 2-(4-benzaldehyde)-4, 4, 5, 5-tetramethylimidazoline-1-oxyl. To the best of our knowledge, these compounds represent the first example of nitronyl and imino nitroxide substituted porphyrin derivatives that have been unambiguously characterized by spectroscopic techniques

Dans le cadre de ce travail, une méthode chimique, la voie « polymère précéramique » a été mise en oeuvre pour générer des nanocomposites céramiques à base de silicium et contenant des métaux de transition (Ti, Zr, Hf) sous forme d'objets massifs. Cette thèse consiste tout d'abord en un premier chapitre de bibliographie décrivant la méthode de préparation mise en oeuvre dans ce manuscrit ainsi que les matériaux étudiés. L'étude consiste dans un deuxième chapitre à synthétiser puis à caractériser des polymétallosilazanes qui, par des traitements thermiques appropriés, conduisent à des nanocomposites dans lesquels des nanocristaux de nitrures métalliques (nc-MN avec M = Ti, Zr et Hf) sont dispersés dans une phase amorphe ou cristallisée de nitrure de silicium. Ces nanocomposites sont alors caractérisés par différentes techniques afin de sélectionner les paramètres opératoires, allant de la synthèse des polymères à leur conversion en céramique, conduisant aux nanocomposites souhaités (e.g. matrice amorphe de nitrure de silicium) avec les propriétés visées (e.g. coloration). Dans un troisième chapitre, l'étude vise à modifier chimiquement ces polymétallosilazanes afin qu'ils soient adaptés à la conception d'objets massifs par compactage à chaud de polymetallosilazanes puis traitement thermique des compacts polymères. Des techniques de caractérisation sont alors mises en oeuvre sur l'ensemble du procédé pour suivre la transformation du compact polymère en objet massif. Les propriétés mécaniques de ces derniers sont notamment discutées. Dans chapitre 4, nous présentons des résultats préliminaires sur i) l'utilisation de la technique Spark Plasma Sintering pour optimiser la qualité des objets massifs à partir des poudres élaborées dans le chapitre 2, ii) l'ajout d'un second métal au système ternaire Si/Ti/N suivant le procédé d'élaboration étudié dans les chapitres 2 et 3 et iii) l'élaboration de ces nanocomposites à travers une voie d'élaboration dont le coût de préparation est plus abordable / In the present work, a chemical approach called the « Polymer Derived Ceramics » route, has been applied to prepare monolithic ceramic nanocomposites of the type nc-MN/a-Si3N4 with nc, nanocrystals, M, Transition Metal (Ti, Zr, Hf) and a being amorphous. After a literature review in the first chapter, we have designed preceramic polymers of the type polymetallosilazanes to provide after pyrolysis nanocomposites in form of powders in the second chapter. Each step of the process has been studied using characterization tools such as molecular weight measurements, solid-state NMR, and infrared spectroscopy. The structure of the polymers has been proposed. The pyrolysis has been investigated by thermogravimetric analysis and the final materials have been characterized by X-ray diffraction and TEM to confirm the nature of the nanocomposites. In a third chapter, polymers have been tested with regard to warm-pressing as shaping process to form green compacts which have been treated under ammonia then nitrogen at high temperatures to produce the desired ceramic nanocomposites (e.g. amorphous silicon nitride matrix) with specified properties (e.g. decorative properties) in form of monolith. Structural, mechanical and decorative properties have been finally studied. In the fourth chapter, we presented preliminary results on i) the use of Spark Plasma Sintering technique on the powders prepared in chapter 2 to optimize the quality of the solid objects ii) the introduction of two types of transition metals in the same polymetallosilazane leading to a new type of nanocomposite according to the process described in chapters 2 and 3 and iii) the elaboration of these nanocomposites through a cost-effective “two-step” process by dispersing transition metal nanoparticles within polycarbosilazanes

Au cours des 30 dernières années, d'importants progrès ont été faits dans le domaine de l'oncologie. Les cancers pédiatriques ont été les grands bénéficiaires des progrès des thérapies anticancéreuses et aujourd'hui, le cancer de l'enfant peut être soigné, dans les pays développés, dans 75 à 80% des cas. Cependant, ces thérapies sont connues pour leurs effets gamétotoxiques, et seulement 33 % des garçons qui ont survécu à leur cancer durant l'enfance produisent du sperme de bonne qualité une fois arrivé à l'âge adulte. Actuellement, la seule mesure de préservation envisageable pour ces enfants est de procéder à un prélèvement et à une cryoconservation de tissu testiculaire. Aujourd'hui, il est donc important de mettre au point un procédé capable de produire des spermatozoïdes à partir de tissus testiculaire dans le but de restaurer leur fertilité. Pendant plusieurs décennies, les biologistes de la reproduction ont essayé de développer une technologie pour accomplir in vitro la spermatogenèse chez les mammifères. Malgré des investissements importants dans la recherche, aucune méthode n'a permis de reproduire in vitro l'ensemble de ce processus chez l'homme. Dans cette étude, la société de biotechnologie Kallistem a développée, en collaboration avec des partenaires académiques incluant le laboratoire Ingénierie des Matériaux Polymères (projet ARTIS financé par la Canceropôle Lyon Auvergne Rhône-Alpes) un système de culture tridimensionnel constitué d'un hydrogel de chitosane capable de réaliser in vitro l'ensemble de la spermatogenèse chez différents mammifères incluant l'homme. Le système de culture 3D est un hydrogel physique de chitosane sous forme de tube obtenu après neutralisation d'une solution aqueuse de chitosane, sans aucun agent réticulant. Avantageusement, le tissu testiculaire est confiné dans la lumière du tube ce qui permet de conserver l'architecture 3D in vivo des tissus. L'influence de plusieurs paramètres structuraux du chitosane et de paramètres liés au procédé d'élaboration sur la microstructure, les propriétés mécaniques et de diffusion des hydrogels a été évaluée, dans le but d'optimiser la capacité du système de culture à assurer la survie et la différentiation cellulaire / During the past 30 years, huge progress has been performed in the field of oncology. In particular, pediatric cancers have been the beneficiaries and can now achieve cure rates of 75-80% in developed countries. However, cancer therapies are known for their gametotoxic effects and only 33% of male children who have survived cancer during childhood produce sperm of normality quality when they are adults. Currently, the only feasible conservation protocol for these boys is to make a collection and cryopreservation of their testicular tissue. There is thus a need to provide a process enabling to produce spermatozoa starting from testicular tissue in order to restore fertility. For several decades, reproductive biologists have been trying to develop a technology to achieve spermatogenesis in vitro in mammals. Despite sustained investment in research, no method has now reproduced in vitro this entire process in humans. In this work, Kallistem (Biotech Company) has developed, in collaboration with academic laboratories including “Polymer Materials Engineering” laboratory (project ARTIS financed by the Cancéropôle Lyon Auvergne Rhône-Alpes) a 3D culture system made of chitosan hydrogel enabling to make a complete spermatogenesis in vitro in several mammals including human. The 3D culture system is a tube of chitosan physical hydrogel obtained from neutralization of aqueous chitosan solution, without any external cross-linking agent. Advantageously, the testicular tissue is confined in the lumen of tube which enables to reproduce in vivo 3-dimensional architecture. The impact of several material and processing parameters on microstructure, mechanical and diffusion properties of resulting hydrogels was evaluated, in order to optimize the culturing and maturation ability of 3D culture system