Les cellules à mucus intestinales sécrètent des mucines, principalement MUC2, qui forment un gel protecteur. Malgré la place importante des acides gras à chaîne longue (AGCL) dans l'alimentation et leurs liens avec des pathologies où les cellules à mucus sont altérées il n'existe pas d'étude sur leurs impacts sur ces cellules. Mes travaux ont consisté à mettre en lumière ces interactions et à étudier leurs conséquences. In vitro, nous montrons que les AGCL saturés augmentent l'expression de MUC2 et son relarguage alors que les AGCL insaturés les inhibent et que l'acide palmitique favorise la différenciation cellulaire. In vivo, chez des ratons gavés avec de l'huile de palme, la production de MUC2 est augmentée et la perméabilité paracellulaire colique diminuée. Les huiles de colza ou de tournesol ne modifient pas la production de MUC2 et la perméabilité est identique aux contrôles malgré l'augmentation de l'expression de l'occludine. Dans un modèle de syndrome de l'intestin irritable, nous montrons que le gavage avec l'huile de palme, malgré la diminution de l'occludine, restaure la perméabilité et augmente le nombre de cellules à mucus. L'huile de colza et l'huile de tournesol ne corrigent pas le défaut de perméabilité. Parallèlement, deux études chez la souris ont mis en évidence l'impact de certains régimes sur le nombre des cellules à mucus. Ce travail a permis d'identifier les AGCL comme des nutriments capables de moduler les cellules à mucus, de faire émerger une nouvelle piste thérapeutique pour restaurer les populations de cellules à mucus et la perméabilité et d'ouvrir la réflexion sur les impacts de l'augmentation des populations de cellules à mucus chez l'individu sain / Intestinal goblet cells secrete mucins, mainly MUC2, which form a protective mucus gel. Despite the important place of long chain fatty acids (LCFA) in the diet and their links with pathologies where goblet cells are altered, there is no study dealing with their impact on goblet cells. The aim of my work was to highlight these interactions and to study their consequences. In vitro, we show that saturated LCFA increase MUC2 expression and release whereas unsaturated LCFA inhibit these process and that palmitic acid promotes cellular differentiation. In vivo, rat pups receiving oral administration of palm oil show a decrease of colonic paracellular permeability and an increase of MUC2 production. On the opposite, rapeseed and sunflower oils do not change MUC2 production and, intestinal permeability is the same as controls despite the increase of occludin expression. In an animal model of irritable bowel syndrome, palm oil effects are found again. When subjected rat pups to a maternal deprivation stress a few days after birth, they develop an intestinal hyperpermeability and a goblet cell depletion. We show that oral administration of palm oil concomitantly to the stress is able to, despite a decrease of occludin expression, restore the permeability at the level of non-stressed animals and to increase goblet cell number. Rapeseed oil and sunflower oil are not able to correct the increase of intestinal permeability. In parallel, studies in mice show that some types of diets can be associated with an increase of the number of proximal and distal goblet cells. To conclude, this work (i) helped to identify LCFA as nutrients able to modulate intestinal goblet cell number and physiology, (ii) put forward a new therapeutic track, via palmitic acid use, to restore goblet cell populations and intestinal permeability in pathologies associated with these kind of alterations and finally (iii) offered new tracks of reasoning about physiological and pathophysiological impacts of the increase of intestinal goblet cell number in a healthy subject

Les acides docosahexaénoïque (DHA) et arachidonique (ArA), qui appartiennent respectivement aux familles n-3 et n-6, sont présents en grande quantité dans les tissus cérébraux, en particulier dans les phospholipides membranaires. Ces deux acides gras polyinsaturés (AGPI) jouent des rôles essentiels dans le fonctionnement cérébral, notamment dans le neurodéveloppement et la neuroinflammation. De plus, ces AGPI sont des précurseurs de plusieurs médiateurs lipidiques oxygénés impliqués dans divers processus physiologiques et pathologiques.Dans ce contexte, l'objectif de cette thèse était de caractériser les métabolites oxygénés dérivés du DHA et de l'ArA dans le cerveau, étape cruciale pour une meilleure compréhension de leurs rôles biologiques dans cet organe. Ainsi, une technique d'analyse à haute performance a été utilisée, la chromatographie liquide couplée à de la spectrométrie de masse en tandem (UHPLC-MS/MS), pour identifier les différents métabolites oxygénés dérivés du DHA et de l'ArA présents dans les cerveaux de rats exsanguinés et non exsanguinés, que ce soit en conditions basales ou inflammatoires. Ainsi, plusieurs produits oxygénés dérivés du DHA et de l'ArA ont été identifiés et quantifiés dans les cerveaux exsanguinés et non-exsanguinés, à la fois à l'état libre dans le cerveau mais également estérifiés dans les phospholipides. Les métabolites mono-hydroxylés sont les principaux dérivés oxygénés du DHA et de l'ArA, cependant, des quantités mesurables de produits di-hydroxylés, tels que le 8,15-diHETE et la protectine DX, ont également été détectées. L'exsanguination permet de différencier les métabolites oxygénés du tissu cérébral de ceux présents dans le sang. De plus, le métabolisme oxygéné du DHA et de l'ArA est impacté lors d'une inflammation cérébrale. En effet, dans ces conditions, la synthèse de certains métabolites est augmentée, notamment celle de la protectine D1, molécule connue pour ces fortes propriétés anti-inflammatoires. Ces résultats méritent de plus amples recherches dans des conditions pathophysiologiques, notamment lors de maladies neurodégénératives, afin d'observer leur impact sur le métabolisme oxygéné de ces AGPI / Docosahexaenoic (DHA) and arachidonic (ArA) acids, two PUFA which belong to n-3 and n-6 families respectively, are both present at high amount in brain tissues, and especially in membrane phospholipids. These two polyunsaturated fatty acids (PUFA) play important roles in brain functioning, notably in neurodevelopment and neuroinflammation. Moreover, these PUFA are precursors of various oxygenated lipid mediators involved in diverse physiological and pathological processes. In this context, the aim of this work was to characterize oxygenated metabolites derived from DHA and ArA in brain, crucial step for better understanding their biological roles in this organ. For this purpose, a high performance analytical approach was usd, the liquid chromatography coupled with tandem mass spectrometry (UHPLC-MS/MS), in order to identify the different oxygenated metabolites derived from DHA and ArA in exsanguinated and non-exsanguinated brains, both in basal and inflammatory conditions. Several oxygenated products from DHA and ArA were identified and measured in exsanguinated and non-exsanguinated brain, both in the free form and esterified in phospholipids. Mono-hydroxylated metabolites were the main oxygenated derivatives from DHA and ArA, however, measurable amounts of di-hydroxylated products such as 8,15-diHETE and protectin DX, were also detected. Exsanguination allowed discriminating oxygenated metabolites from brain tissue against those in blood brain. Moreover, DHA and ArA oxygenated metabolism was impacted during brain inflammation. Indeed, in these conditions, the synthesis of some metabolites was increased, including that of protectin D1, molecule known for its strong anti-inflammatory properties. These results deserve further research in pathophysiological conditions, especially in neurodegenerative diseases, in order to observe their impact on the oxygenated metabolism of these PUFA

Cette thèse porte sur la conception de carbonates cycliques originaux et d’amines dérivés des huiles végétales dans le but de synthétiser des poly(hydroxyuréthane)s entièrement bio-sourcés. D’une part, deux voies d’accès à des amines dérivées d’acides gras utilisant des conditions douces ont été étudiées. La première consiste en l’oxydation sous air d’alcools aliphatiques en nitriles en présence de TEMPO supporté sur silice, suivi par une hydrogénation des dinitriles en diamines. Egalement, des diènes dérivés d’acides gras ont été couplés à la cystéamine via une chimie thiol-ène, permettant l’accès à des diamines aliphatiques bio-sourcées. D’autre part, des carbonates cycliques substitués à 5 chaînons ont été synthétisés à partir de dérivés d’acides gras et de glycérol, dans le but d’augmenter leur réactivité vis-à-vis de l’aminolyse. En insérant un groupement fonctionnel éther, thio-éther ou ester en position α ou β des carbonates cycliques, la réactivité de ces derniers vis-à-vis des amines a pu être ajustée. L’étude de la sélectivité, des réactions secondaires et de la catalyse de la voie carbonate/amine a été menée afin de mieux appréhender cette voie d’accès à des polyuréthanes sans isocyanates. Des poly(hydroxyuréthane)s entièrement oléo-sourcés ont été synthétisés avec succès, montrant des propriétés physico-chimiques contrôlables selon la structure des monomères. / In this thesis, vegetable oils were used as a platform to design original cyclic carbonates and amines with the goal to synthesize fully bio-based poly(hydroxyurethane)s. On the one hand, two routes to fatty acid-based amines were implemented in mild conditions. First, the oxidation of aliphatic alcohols into nitriles was performed under air in the presence of supported TEMPO on silica, followed by hydrogenation of nitrile compounds into corresponding amines. Second, thiol-ene chemistry was performed on unsaturated fatty acid substrates to design original aliphatic bio-based diamines. On the other hand, substituted 5-membered cyclic carbonates were designed from fatty acids and glycerol derivatives to enhance their reactivity towards aminolysis. By inserting ether, thio-ether or ester functionalities in α- or β-position of the cyclic carbonates, their reactivity towards amines could be tuned. Investigations on the selectivity, side reactions and catalysis of the carbonate-amine reaction were carried out to apprehend this route to non-isocyanate polyurethanes. Fully vegetable oil-based PHUs with tunable physico-chemical properties with respect to the monomer structures could be easily achieved.

La bactérie Helicobacter pylori est responsable de l’infection la plus répandue dans la population mondiale. Cette bactérie est considérée comme le principal agent étiologique de la gastrite chronique, de l’ulcère duodénal et du cancer gastrique non-héréditaire. La thérapeutique prescrite pour l’éradication de cette infection est inefficace pour un nombre de plus en plus élevé de patients, dû à l’induction constante de souches résistantes aux antibiotiques habituellement prescrits.H. pylori a aussi d’autres façons d’assurer sa survie dans le milieu gastrique que l’induction de résistances aux antibiotiques. En particulier en intéragissant avec le cholestérol des cellules épithéliales gastriques. De ce fait, l’utilisation de molécules inhibitrices de la croissance de H. pylori, autres que les antibiotiques classiques, est une stratégie importante pour combattre cette infection.L’objectif majeur de ce travail a été de mettre en évidence de nouvelles molécules inhibitrices de la croissance et de la viabilité de H. pylori, permettant ainsi le développement de solutions alternatives à la thérapeutique classiquement utilisée. Les acides gras polyinsaturés et l’acide docosahexaenoic (DHA) se mettre en lumière pour réunir incontestable propriété anti-inflammatoires et anti-tumoral. Nous avons émis l’hypothèse que le DHA influence la survie de H. pylori, et peut moduler la disponibilité des acides gras et du cholestérol cellulaires.Nos résultats montrent que le DHA inhibe la croissance de H. pylori in vitro et affecte sa capacité à coloniser la muqueuse gastrique dans le modèle souris. Dans ces conditions, le DHA diminue la réponse inflammatoire gastrique induite par l’infection. Au niveau des cellules épithéliales gastriques, des modifications du profil des acides gras et du cholestérol avec des conséquences sur le métabolisme et la signalisation cellulaire sont observées. De plus, un traitement antibiotique classique combiné à une administration de DHA aux souris infectées diminue de façon drastique la récidive de l’infection. En conclusion, cette étude démontre un effet inhibiteur du DHA sur l’infection par H. pylori et sa récidive. Ces résultats justifient la proposition du DHA comme coadjuvant thérapeutique, constituant ainsi une stratégie prophylactique alternative de l’éradication de l’infection par H. pylori. / H. pylori infection is extremely common worldwide and is recognized as a major etiological factor in chronic active gastritis, gastric duodenal ulcers and gastric cancer development. H. pylori eradication treatment has not changed to a large extent in the last decades and can raise some concern mainly due to recurrence of infection, and most importantly, acquired resistance to classically used antibiotics. In this context, the use of compounds other than antibiotics that could decrease H. pylori infection in a safe way could provide an alternative to tackle this problem. It is known that H. pylori extracts cholesterol from host cell-membrane rafts, modifies it into an α-glycosylated form, and uses this mechanism to increase its survival. The main aim of this thesis work was to explore the role of different non-antibiotic molecules in inhibiting H. pylori growth. Among molecules known to affect in vitro H. pylori growth and viability are certain polyunsaturated fatty acids (PUFAs). Within the many molecules available, we concentrated our efforts on the study of docosahexaenoic acid (DHA). We also pursued the hypothesis that DHA affects survival of H. pylori by modulating the host epithelial cell levels of fatty acids and cholesterol availability.Our results show that DHA inhibits H. pylori growth both in vitro and in vivo, and attenuates the host inflammatory response. Additionally, we demonstrate that DHA induces morphological and cell wall protein composition changes that altogether decrease bacteria-gastric epithelial cell adherence, inflammation and survival. Also, we demonstrated that DHA alters cholesterol levels in epithelial cells, thereby influencing H. pylori ability to uptake and use epithelial cholesterol. This will ultimately impair H. pylori survival. Importantly, the combination of DHA and antibiotic standard treatment decreased the recurrence of H. pylori infection in a mouse model. Our results have gathered important evidence to pave the way for DHA use in the clinical setting and in prophylactic/preventive strategies against H. pylori infection.

Les exsudats des plantes sont des substances naturelles complexes. Ils sont utilisés par plusieurs populations d’Afrique et trouvent de nombreuses applications : en thérapeutique, en pharmacie galénique, en parfumerie, etc. Au Congo, une grande majorité de ces substances est encore mal connue. Ce travail de thèse a consisté à inventorier les plantes à exsudats du Congo et à mettre au point une méthodologie d’analyse physico-chimique permettant la caractérisation des exsudats d’arbres d’origine botanique certifiée.La méthodologie d’inventaire adoptée nous a permis de recenser 135 plantes à exsudats appartenant à 87 genres. Il en ressort de cette étude que les exsudats des plantes inventoriées ont multiples usages (glu, insectifuge, allume-feu, antidouleur, etc.).La stratégie mise en place pour leur caractérisation fait appel à plusieurs techniques analytiques (SPIR, SMIR, CPG-SM, GCxGC-MS) et de traitement d’échantillon (Hs-SPME, hydrodistillation, extraction au Soxhlet, silylation, méthylation, pyrolyse). Dans le cadre de ce travail deux exsudats ont été caractérisés. L’exsudat de D. edulis (G. Don) K.J. Lam qui est constitué de monoterpènes hydrocarbonés et de triterpènes, dont les majeurs sont : 3-épi-α et -β-amyrine. L’exsudat de G. demeusei (Harms) J. Léonard dont la fraction volatile est constituée essentiellement de sesquiterpènes et la fraction peu-volatile d’acides diterpéniques de type labdane (acide éperuique, cativique, copalique, ozique, etc.).Pour exploiter l’efficacité de séparation élevée de la GCxGC-MS, nous nous sommes confronté aux problèmes de la non-répétabilité des cartes chromatographiques obtenues en 2D. Nous avons alors mis en place une méthodologie permettant de vérifier l’épaisseur de film et l’homogénéité des dépôts de phases stationnaires afin de sélectionner des colonnes courtes identiques pour la GCxGC. Cependant, les résultats préliminaires ont montré que même avec des colonnes de deuxième dimension identiques, on pouvait avoir des différences au niveau de carte 2D. / Plant exudates are natural complex substances. They are used by several populations in Africa and have many applications: in therapeutics, in galenic pharmacy, in perfumery, etc. In Congo, a great majority of these substances are not yet well known. This thesis work aimed to make an inventory of plant exudates from Congo and to develop a methodology for performing physico-chemical analysis which may enable characterization of exudates from botanical certified trees.Through the methodology that we developed, 135 plant exudates belonging 87 genera were registered. It was observed in this study that these exudates are used for many purposes (glue, insect repellent, making fire, anti-pain, etc).The strategy implemented for characterizing the exudates included several analytical (SNIR, SMIR, GC-MS, GCxGC-MS) and sample processing (Hs-SPME, hydrodistillation, extraction using the Soxhlet, silylation, methylation pyrolyse) techniques. With regard to this work, two exudates were characterized. The exudates from D. edulis (G. Don) K.J. Lam which contained monoterpene hydrocarbons and triterpenes, with the major constituents being: 3-epi-α and -β-amyrine. The exudates from G. Demeusei (Harms) J. Léonard was found to have the sesquiterpenes as major constituents of the volatile fraction and the labdane-type diterpenes (eperuique acide, cativique acid, copalique acid, ozique acid, etc) as major constituents of the poor-volatile fraction.To explore the efficacy of elevated separation of the GCxGC-MS, we faced some problems related to the non-repeatability of chromatographic cards obtained in 2D. Therefore, we put in place a methodology which enables us to verify the film thickness and homogeneity of layers of stationary phases in order to select identical short columns for GCxGC. However, the preliminary results have shown that even using second identical dimension columns, we could observed differences in 2D cards

La production de microalgues en hétérotrophie présente plusieurs avantages pour la production de biocarburants par rapport à la production autotrophe, comme une productivité plus importante en termes de biomasse et de lipides. Cependant, le développement industriel de ce procédé est limité par les coûts de productions associés au substrat organique (i.e. glucose) et à ceux liés à la stérilisation des fermenteurs. Les effluents de fermentation sombre, composés principalement d’acétate et de butyrate, pourraient être utilisés comme milieux de culture peu onéreux pour la culture hétérotrophe ou mixotrophe de microalgues. Les objectifs de cette thèse étaient i) de mieux appréhender la croissance algale sur des mélanges variés d’acétate et de butyrate en fonction de la présence ou l’absence de lumière et de la température de croissance et ii) d’évaluer la faisabilité d’utiliser des effluents de fermentation non stérilisés pour soutenir la croissance de microalgues oléagineuses. Tout d’abord, un modèle basé sur des bilans de masse a été construit afin de caractériser la croissance hétérotrophe de Chlorella sorokiniana et Auxenochlorella protothecoides (taux de croissance et rendements) sur des mélanges d’acétate et de butyrate. Les résultats ont montré que le rapport acétate:butyrate et la concentration en butyrate étaient deux paramètres clés pour soutenir la croissance hétérotrophe. Puis, il a été démontré que la présence de lumière et l’utilisation d’une température suboptimale (30 °C) pour la croissance algale permettaient de réduire l’inhibition du butyrate en permettant une production de biomasse autotrophe ou en améliorant la croissance sur acétate. Enfin, il a été montré que les microalgues peuvent être compétitives sur l’acétate lors de la croissance sur des effluents bruts de fermentation sombre en présence de bactéries fermentaires, grâce à la croissance rapide des microalgues sur acétate (1.75 j-1) et à un changement drastique des conditions de culture peu favorables à la croissance des bactéries d’origine fermentaire. / Growing microalgae in heterotrophic mode present several advantages over autotrophic mode such as a higher productivity in terms of biomass and lipids for biofuels production. Nevertheless, this process is limited by the production cost associated with the organic substrate (i.e. glucose) and fermenters sterilization costs. Dark fermentation effluents, mainly composed of acetate and butyrate, could be used as a low-cost medium to grow microalgae heterotrophically or mixotrophically. The aims of this PhD were i) to optimize microalgae growth on various mixtures of fermentations metabolites using the presence or absence light and different cultivation temperatures and ii) to assess the feasibility of using unsterilized fermentation effluents. First, a model based on mass balance was built to characterize heterotrophic growth rates and yields when Chlorella sorokiniana and Auxenochlorella protothecoides were supplemented with different mixtures of acetate and butyrate. Results showed that the acetate:butyrate ratio and the butyrate concentration per se were two key parameters for promoting heterotrophic growth. Then, further studies showed that the presence of light and the use of suboptimal temperature (30 °C) could reduce the butyrate inhibition on growth by either triggering autotrophic production of biomass or enhancing growth on acetate. Finally, it was shown that microalgae could outcompete fermentation bacteria for acetate when growing on raw dark fermentation effluents, thanks to a fast algal growth on acetate (1.75 d-1) and a drastic change of culture conditions to the detrimental of bacterial growth.

Cette thèse s’inscrit dans le cadre du projet SMILE de Microphyt qui vise à proposer une gamme d’ingrédients naturels issus de microalgues afin de répondre à deux enjeux sociétaux majeurs : le surpoids/obésité et le déclin des fonctions cognitives liées à l’âge (DCLA). Les acides gras polyinsaturés oméga-3 (AGPI-w3) et la fucoxanthine (Fx) ont des activités prouvées contre les voies métaboliques liées à la prise de poids et aux DCLA. C’est dans ce contexte que les efforts se sont tout d’abord focalisés vers la sélection de deux espèces de microalgues brunes dont le critère principal a été la productivité en ces molécules d’intérêts. Deux souches des espèces Tisochrysis lutea et Phaeodactylum tricornutum ont alors été sélectionnées du fait de leurs fortes teneurs et productivités en AGPI-w3 et Fx, pour être par la suite cultivées à l’échelle de 5000 L dans des photobioréacteurs (PBR) industriels Camargue©. Dans un second temps, les travaux ont porté sur l’optimisation des procédés post-culture pour les deux espèces, c’est-à-dire, de la récolte de la biomasse à l’obtention d’un extrait, afin de garantir la sécurité, la stabilité et l’efficacité des produits finis. L’étude des procédés de récolte/concentration de la culture a montré leur influence sur les classes lipidiques et l’apparition d’acides gras sous forme libre (AGL), engendrés par les stress mécaniques et thermiques subis par la biomasse lors de cette étape. La formation de ces AGL a pu être limitée par l’utilisation de la filtration tangentielle et de la centrifugation dans certaines conditions. De plus, le lien entre procédé et activité a été souligné via une étude sur modèle cellulaire CaCo2 : les AGL pourraient être à l’origine d’une cytotoxicité accrue des extraits. Enfin, l’optimisation des conditions de co-extraction des AGPI-w3 et de la Fx a abouti à la sélection d’un solvant éco-compatible (éthanol) et a mis en lumière le fort impact de la granulométrie et du ratio solvant/biomasse sur les rendements d’extractions. / This thesis is part of Microphyt's SMILE project, which aims to propose a range of natural ingredients derived from microalgae. The main objective of this project is to respond to two major societal issues: overweight/obesity and the decline of age-related cognitive functions (DCLA). Omega- 3 polyunsaturated fatty acids (PUFAs) and fucoxanthin (Fx) have proven activities against the metabolic pathways associated with weight gain and DCLA. In this context, the first efforts were initially directed towards the selection of two species of brown microalgae with their productivity in these molecules of interest as the main criterion. Two strains of the species Tisochrysis lutea and Phaeodactylum tricornutum were then selected as raw materials rich in PUFAs and Fx and were grown at a 5,000 L scale in Camargue© photobioreactors. The work then focused on optimizing the downstream processing steps to the cultivation of microalgae in order to guarantee the safety, stability and efficiency of the final products. Harvesting processes had, in particular, through the mechanical stress generated, an impact on lipid classes and the appearance of free fatty acids (FFA) in the studied species. A CaCo2 cell model study has suggested that FFA may be responsible for increased cytotoxicity of extracts. The formation of FFA during the concentration stage could be limited by the use of tangential filtration and centrifugation under certain conditions. Finally, the optimization of the co-extraction conditions of PUFAs and Fx resulted in the selection of an eco-friendly solvent (ethanol) and highlighted the strong impact of particle size and solvent/biomass ratio on extraction yields.

La formation d'émulsions eau-dans-huile stables est un problème majeur rencontré par les pétroliers au niveau de la production mais aussi du raffinage. Afin d'essayer de prévoir ce phénomène, Total a développé une méthode de classement des huiles qui permet, à partir de leurs propriétés physico-chimiques, de déterminer a priori leur capacité à former ou non des émulsions stables. Cependant, les mécanismes interfaciaux sous-jacents ainsi que l’influence des molécules tensioactives du brut sur la stabilité des émulsions n’est pas très clair. Notre travail a consisté à étudier la contribution des acides naphténiques et des asphaltènes dans les phénomènes observés. L’étude d’huiles réelles a permis d’établir un lien entre la stabilité des émulsions et la formation à l'interface d'un gel 2D. Les études menées sur les huiles réelles dont les acides naphténiques ont été extraits ont permis de montrer que ces derniers, en compagnie de leurs formes ionisées, les naphténates, ont la capacité de réduire la stabilité des émulsions en diminuant la résistance du gel interfacial, ou même en empêchant sa formation. Les expériences réalisées sur les huiles réelles dépourvues d’asphaltènes ont permis de confirmer le rôle stabilisant des asphaltènes. Les résultats obtenus suggèrent que les asphaltènes s’adsorbent sur le gel 2D déjà formé par des tensioactifs passés de l’huile vers l’eau et le rapprochent ainsi de sa transition vitreuse. La résistance du gel interfacial s'en trouve alors augmentée, ce qui conduit à la formation d'émulsions plus stables. En croisant le classement industriel des bruts opéré par Total et les résultats de l’étude, un mécanisme global, régi par la compétition entre les acides naphténiques, les naphténates et les asphaltènes à l’interface E/H est proposé pour expliquer les différences de stabilité observées avec les différentes huiles. Lorsque les acides et les naphténates sont suffisamment concentrés, ils empêchent la formation du gel interfacial et les émulsions sont peu stables. Lorsqu’ils sont moins concentrés le rôle des asphaltènes peut alors devenir prépondérant en donnant une cohésion plus importante au gel qui se rapproche de sa transition vitreuse, ce qui conduit en général au renforcement de la stabilité des émulsions formées. / Water-in-crude oil emulsions are a major issue for oil companies in both production and refining facilities. Thanks to physical and chemical characterizations, Total set a classification which allows the decision of a crude oil ability to create stable emulsions. However the interfacial mechanisms implied and the influence of the indigenous surfactants of crude oil remain unclear. Our work consists in studying the naphthenic acids and asphaltenes contribution to the w/o emulsion stability. The study of realistic crude oils enabled the discovery of a link between the emulsion stability with the formation of a very particular interfacial behavior: a two-imensional gel. Experiments with desacidified oils have proven the destabilizing ability of naphthenic acids and their ionized form, naphthenates. They actually decrease the interfacial gel strength and can even prevent the gel formation. Asphaltenes-free crude oils have permitted to confirm the stabilizing role of asphaltenes. Rather than adsorbing directly on the interface, asphaltenes seem to adsorb on the interfacial gel already formed. The gel strength is thus increased and lead to higher emulsion stability. Thanks to these results and the industrial classification of crude oil developed by Total, a global mechanism explaining the emulsion stability process has been proposed. This mechanism is governed by the competition between asphaltenes, naphthenates and naphthenic acids at the water/oil interface. If the concentration of naphthenic acids and naphthenates is high enough, the interfacial gel cannot be formed and the emulsions are unstable. If the crude oil is not acidic enough, the asphaltenes influence increases dramatically and implies the strengthening of the gel which becomes closer to his glass transition. This generally leads to the formation of more stable emulsions.

L’étude des propriétés physico-chimiques des matières grasses constitue une demande mondiale croissante liée à l’augmentation constante de leur utilisation comme source d'énergie et pour l'alimentation. Une bonne connaissance de leurs propriétés thermophysiques et de leur comportement de phases est nécessaire pour la production, l'utilisation efficace de ces matières grasses et le développement des processus d'extraction au niveau du raffinage et du stockage. Des données d'équilibre solide-liquide peuvent être utilisées pour améliorer les procédés existants, et également pour le développement des nouveaux procédés de séparation. Ainsi, le point d'éclair est une propriété importante qui doit être observée pendant le stockage, le transport et la production de composés inflammables, tels que le biodiesel. Ce travail vise à étudier l'équilibre solide-liquide de mélanges binaires constitués d'alcools gras, d’acides gras et d’esters éthyliques. Il porte aussi sur l'évaluation du point d’éclair de mélanges d'esters éthyliques, constituants majoritaires du biodiesel, et de l'éthanol, présent à des niveaux résiduels dans le biodiesel. Les points d’éclair des esters éthyliques mais également des mélanges binaires d'esters éthyliques et d’éthanol, ont été déterminés expérimentalement. Un modèle empirique de prédiction des points d’éclair des biodiesels en fonction de leur composition et de leur teneur en éthanol a été proposé. Les diagrammes de phases solide-liquide des mélanges binaires d'alcool gras + alcool gras ou d’alcools gras + acide gras ont été déterminés expérimentalement par analyse calorimétrique différentielle (DSC). Cette étude permet de caractériser les réactions eutectique, péritectique et métatectique, en utilisant une vitesse de chauffe linéaire ou une méthode de Stepscan DSC. Des mesures de diffraction rayons X et de microscopie optique de contrôle de la température ont été appliquées pour compléter la compréhension des diagrammes de phases. L'effet de la pression sur l'équilibre solide-liquide a aussi été mesuré pour les mélanges binaires d’esters éthyliques ou d'alcools gras en utilisant un microscope optique couplé à une cellule à haute pression qui permet d’augmenter la pression jusqu'à 80 MPa sur une large gamme de température. Les modèles thermodynamiques Margules 2 et 3-suffix et NRTL ont été utilisés pour décrire la ligne du liquidus des systèmes présentant un point péritectique, alors qu’un modèle thermodynamique prédictif a permis de modéliser l'ESL en fonction de la pression. Dans les deux cas, on a observé un ajustement satisfaisant par rapport aux données expérimentales. / The study on the physicochemical properties of fatty materials has acquired a growing importance, mainly due to the incentive of their use in energy and nutrition. The efficient production and use of fatty compounds requires a good knowledge of their properties and phase behavior that are necessary for development of processes, especially in production steps such as extraction and refining, but also during storage of the final products. Solid-liquid equilibrium data can be used to improve or propose new separation processes. Also the flash point is an important property that must be considered during storage, transportation and production of flammable compounds, such as biodiesel. This work aimed to study the solid-liquid equilibrium of binary mixtures consisting of fatty alcohols, fatty esters or fatty acids, and to evaluate the flash point of mixtures of ethyl esters, the major constituents of biodiesels, and ethanol, also present in biodiesel in residual levels. Flash points of ethyl esters, and also of the binary mixtures of ethyl esters with ethanol were determined experimentally. An empirical model for predicting the flash point of biodiesels as a function of composition and ethanol content was proposed. The solid-liquid phase diagrams of binary mixtures of fatty alcohol + fatty alcohol or fatty alcohols + fatty acid were determined experimentally by differential scanning calorimetry (DSC), using a linear heating rate, or by a stepscan DSC method, with the aim of investigating the occurrence of the eutectic, peritectic and metatectic reactions. X-ray diffraction and optical microscopy with temperature control techniques were applied to complement the understanding of the phase diagrams. The effect of pressure on the solid-liquid equilibrium was investigated for the binary mixtures of ethyl esters or fatty alcohols using an optical microscope coupled to a high pressure cell which allows the pressure increase up to 80 MPa. Margules 2 and 3-suffix and NRTL thermodynamic models were used for describing the liquidus line of the systems that presented peritectic point, and a predictive thermodynamic model was used to model the ESL function of pressure, which in both cases, gave a satisfactory fit compared to the experimental data.

Les protéines membranaires comme les récepteurs, les canaux ioniques et les transporteurs possèdent des rôles cruciaux dans les processus biologiques tels que la signalisation physiologique et les fonctions cellulaires. La description dynamique et fonctionnelle des structures protéiques est fondamentale pour comprendre la plupart des processus concernant les macromolécules biologiques. L'incorporation, dans des protéines, d'acides aminés non naturels (Uaas) possédant des propriétés physiques ou chimiques spécifiques fournit un puissant outil pour définir la structure et la dynamique de protéines complexes. Ces sondes permettent le suivi et la détection en temps réel de la conformation des récepteurs et des complexes de signalisation. Les approches d'expansion du code génétique ont permis l'incorporation d'Uaas servant de sondes dans des protéines avec une précision moléculaire. L'expansion héréditaire du code génétique peut permettre d'étudier la biologie des protéines de manière systémique.Avec cette stratégie, des Uaas capables de photopontage ont été utilisés pour étudier la relation structure/fonction des Protéines G Couplées aux Récepteurs (GPCR), telles que l'identification de la liaison du ligand ou des interactions protéine-protéine, en détectant les changements dynamiques avec les Uaas spectroscopiques et l'étiquetage bioorthogonal. Sur la base d'applications relativement bien établies d'Uaa dans les GPCR, ici, les analyses fonctionnelles sont combinées à l'incorporation génétique d'un Uaa photosensible spécifique au site, p-azido-L-phénylalanine (AzF) dans d'autres protéines membranaires, pour détecter la protéine, les changements conformationnels et les interactions protéiques. Contrairement à d’autres molécules photosensibles qui permettent aux protéines de répondre à la lumière, l'insertion des Uaas directement dans la chaine d’acides aminés offre des possibilités uniques pour le photo-contrôle de la protéine. Les aspects dynamiques de l'allostérie sont plus difficiles à visualiser que les modèles structuraux statiques. Une stratégie photochimique est présentée pour caractériser la dynamique des mécanismes allostériques des récepteurs NMDA neuronaux (NMDAR). Ces récepteurs appartiennent à la famille des canaux ioniques activés par le glutamate et portent la transmission synaptique excitatrice rapide associée à l'apprentissage et à la mémoire. En combinant le balayage AzF et un test fonctionnel résistant à la lumière, nous avons pu apporter des éléments permettant de mieux comprendre la dynamique des interfaces NTD (N-Terminal Domain des NMDAR) ainsi qu’un nouveau mécanisme de régulation allostérique, améliorant notre compréhension de la base structurale du mécanisme d’activation et de modulation des récepteurs NMDA.Outre l'incorporation de l’Uaa photopontant AzF dans les récepteurs neuronaux pour détecter l'effet fonctionnel, AzF a été appliqué pour piéger des interactions faibles et transitoires entre protéines dans un transporteur d'acides aminés LAT3, impliqué dans le cancer de la prostate. Les techniques de dépistage ont été établies en appliquant un photo-cross-linker positionné dans la protéine pour examiner les interactions entre LAT3 et les interacteurs inconnus et fournir des indices d'identification des partenaires de liaison.Dans l'ensemble, ce travail dévoile de nouvelles informations sur la modulation allostérique de l'activité du récepteur NMDA et sur les interactions protéines-protéines.. Les résultats pourraient fournir de nouvelles informations structurales et fonctionnelles et guider le dépistage de composés thérapeutiques pour des maladies associées au dysfonctionnement de ces protéines membranaires. / Membrane proteins including receptors, channels and transporters play crucial roles in biological processes such as physiological signaling and cellular functions. Description of dynamic structures and functions of proteins is fundamental to understand most processes involving biological macromolecules. The incorporation of unnatural amino acids (Uaas) containing distinct physical or chemical properties into proteins provides a powerful tool to define the challenging protein structure and dynamics. These probes allow monitoring and real-time detection of receptor conformational changes and signaling complexes. The genetic code expansion approaches have enabled the incorporation of Uaas serving as probes into proteins with molecular precision. Heritable expansion of the genetic code may allow protein biology to be investigated in a system-wide manner.With this strategy, photocrosslinking Uaas have been used to study GPCR structure/function relationship, such as identifying GPCR-ligand binding or protein-protein interactions, detecting dynamic changes with spectroscopic Uaas and bioorthogonal labeling. Based on relatively well-established applications of Uaa in GPCRs, here, functional assays are combined with the site-specific genetic incorporation of a photo-sensitive Uaa, p-azido-L-phenylalanine (AzF) into other membrane proteins, to probe protein conformational changes and protein interactions. Unlike photo-sensitive ligands that enable proteins in response to light, the site-specific insertion of light-sensitive Uaas facilitates directly light-sensitive proteins. Dynamic aspects of allostery are more challenging to visualize than static structural models. A photochemical strategy was presented to characterize dynamic allostery of neuronal NMDA receptors (NMDARs), which belong to the ionotropic glutamate receptor channel family and mediate the fast excitatory synaptic transmission associated with learning and memory. By combining AzF scanning and a robust light-induced functional assay the dynamics of NMDAR N-terminal domain (NTD) interfaces and novel allosteric regulation mechanism were uncovered, improving our understanding of the structural basis of NMDAR gating and modulation mechanism.Besides incorporation of photo-cross-linker AzF into neuronal receptors to detect the functional effect, AzF was used to trap transient and weak protein-protein interactions in an amino acid transporter LAT3, which is critical in prostate cancer. Screening technique was established by applying genetically encoded photo-cross-linker to examine interactions between LAT3 and unknown interactors and provide clues to identify the binding partners.Overall, the work reveals new informations about the allosteric modulation of channel activity and proteins interactions. These light-sensitive proteins facilitated by site-specific insertion of light-sensitive Uaas enable profiling diversity of proteins. The results will provide novel structural and functional information and may guide screening of therapeutic compounds for diseases associated with malfunctioning of these membrane proteins.