Le comportement de différents systèmes ternaires eau/huile/surfactif dans des puces microfluidiques de configuration « flow focusing » a été étudié sur la base du concept de "formulation optimale". L’influence des variables de formulation (nature du surfactif, polarité de l'huile (caractérisée par son "Equivalent Alkane Carbon Number" ou EACN), salinité de la phase aqueuse, température) et des variables de procédé (débit des phases aqueuses et huileuses, diamètre et mouillabilité des micro-canaux) sur le comportement de flux des systèmes biphasiques eau/huile en présence de surfactifs non ioniques (e.g. alcools gras polyéthoxylés), anioniques (e.g. dodécylsulfate de sodium) et cationiques (sels d'alkylammonium) a été examiné. La prédominance du comportement « jet flow » à l’approche de la « formulation optimale » permet la comparaison des tensioactifs, comme la méthode des balayages de formulation mais en nécessitant moins de réactif et moins de temps. Des émulsions Tween 80-Span 20/esters/eau, pour des applications en cosmétique, ont ainsi été formulées et caractérisées. Par ailleurs, les avantages de la technologie des microréacteurs ont été démontrés par le développement d’un réacteur à flux continu pour l’oxydation catalytique par le peroxyde d'hydrogène en émulsions de Pickering exemptes de solvant et stabilisées par des complexes à base de cyclodextrines. La comparaison des résultats obtenus à ceux des réactions menées en réacteur classique a mis en évidence un accroissement considérable de la vitesse de réaction. / The behavior of various ternary surfactant/oil/water systems in microfluidic chips with flow focusing configuration has been studied based on the concept of "optimal formulation." The influence of formulation variables (nature of the surfactant, polarity of oil (characterized by its "Equivalent Carbon Number Alkane" or EACN) salinity of the aqueous phase, temperature) and process variables (flow rate of the aqueous and oil phases, diameter and wettability of the micro-channels) on the flow behavior of water/oil biphasic systems in the presence of nonionic surfactants (e.g. polyoxyethylene fatty alcohols), anionic (e.g. sodium dodecyl sulfate) and cationic (alkylammonium salts) was examined. The predominance of the "jet flow" behavior in the vincinity of the so called “optimal formulation” allows the comparison of surfactants, similarly to scans formulation consuming less products and requaring a shorter time. Emulsions Tween 80-Span 20/esters/water for applications in cosmetics, have been prepared and characterized. Furthermore, the benefits of the microreactors technology were demonstrated by the development of a continuous flow reactor for the catalytic oxidation with hydrogen peroxide in free solvent Pickering emulsion stabilized by complexes with cyclodextrins. Comparison of the results performed in batch reactor showed a significant improvement in the reaction rate.

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 émulsions de Pickering ont suscité un intérêt croissant dans de nombreux domaines de la recherche en raison de leur grande stabilité et versatilité. Une attention particulière a été accordée à la fabrication des systèmes complexes et originaux qui peuvent être obtenus avec différentes particules. Cette étude a consisté dans l'analyse des différents paramètres physico-chimiques des particules, des milieux liquides et des systèmes dispersées, et leur relation avec le comportement mécanique et la structure des émulsions afin de prédire et de moduler les caractéristiques de ces dernières. Nous avons étudié plus particulièrement pour la première fois, le diagramme de phase concernant les inversions de phase du type catastrophique et transitionnelle des émulsions de Pickering. Nous avons utilisé des particules de silice avec des structures et hydrophobicités différentes. En particulier, nous avons montré que le mélange de particules de différente hydrophobicités peut moduler finement l'inversion de phase aussi bien que les propriétés rhéologiques et structurales des émulsions. La fabrication de membranes à partir des émulsions de Pickering précédentes a été proposée comme un exemple de l'utilisation de ces systèmes modèles pour la conception de matériaux complexes. / Pickering emulsions have gained interest in many fields of research due their properties like higher stability and versatility. Special attention has been given to the processing of complex and original systems which can be obtained by using different particles. This study consists in the analysis of the different physicochemical parameters of particles, liquid media as well dispersion systems, and their relationship with emulsions structural and mechanical behavior in order to predict and modulate the emulsions characteristics. We studied extensively for the first time the phase diagram of catastrophic and transitional phase inversion of Pickering emulsions. We used silica particles with different structure and hydrophobicity. In particular we showed that mixing particles with different hydrophobicity can finely modulate the phase inversion as well the rheological and structural properties of the emulsions. The manufacturing of emulsified membranes based on previous Pickering emulsions was proposed as an example of the use of these systems as templates for the design of complex materials.