L’Hydroxypropyle méthylcellulose (HPMC) constitue un des polymères les plus utilisés pour la production de films destinés aux applications pharmaceutiques (gélules, comprimés, etc.). Afin de contrôler les propriétés physico-chimiques de films HPMC, des additifs sont fréquemment incorporés pendant la formulation du film: ce sont dans la plupart des cas un lubrifiant hydrophobe (acides gras) ou un plastifiant hydrophile (le polyéthylène glycol). L’objectif principal de ce travail est d’étudier les propriétés physico-chimiques en volume et en surface des films HPMC formulés aux échelles nanoscopique et macroscopique. Les propriétés volumiques concernent l’isotherme de sorption de l’eau, le taux de transmission de la vapeur d’eau, les propriétés thermiques et mécaniques des films. Les caractéristiques de surface ont été exploitées en termes de structuration, morphologie, séparation de phase, énergie de surface, adhésion et friction de films HPMC formulés. A l’échelle nanoscopique, la microscopie à force atomique en mode contact et en mode friction est un outil puissant pour étudier la nanoadhésion et la nanofriction. A l’échelle macroscopique, le test de tack et le tribomètre ont permis d’accéder aux propriétés d’adhésion et tribologiques. La présente étude souligne que les propriétés de films HPMC dépendent fortement de la nature et de la concentration de l’additif, et/ou de l’affinité avec l’eau. Elle montre aussi que la compatibilité HPMC-additif semble un facteur intéressant pour la variation des propriétés de surface de films HPMC formulés, et que la formulation est un moyen efficace pour contrôler les propriétés physico-chimiques de films à base de biopolymères. / Hydroxypropyl methylcellulose (HPMC) constitutes one of the most dedicated polymers used in the production of film coatings for pharmaceutical applications (capsules, tablets, etc.). In order to control the physicochemical properties of HPMC films, additives are frequently incorporated during film formulation: these are in most cases hydrophobic lubricant (like fatty acids) or hydrophilic plasticizer (like polyethylene glycol). The main objective of this work is to study the bulk and the surface physicochemical properties of HPMC formulated films at nanoscopic and macroscopic scales. Bulk properties include moisture sorption isotherms, barrier properties, thermal and mechanical properties. The surface characteristics have been explored in terms of structuration, surface morphologies, surface phase separation, surface energy, adhesion, and friction properties of HPMC-formulated films. At nanoscale, atomic force microscopy in contact mode and in friction mode is a powerful tool for studying nanoadhesion and nanofriction. At macroscale, tack test and pin-on-disk tribometer were conducted to access adhesion and tribological properties. The present study underlines the strong dependence of film properties on additive nature, concentration, and/or water sensitivity. It also shows that first the HPMC-additive compatibility seems to be an interesting factor behind the variation of surface properties of HPMC-formulated films, and second that formulation is an effective way to tune physicochemical properties of biopolymer-based films.

Pseudomonas aeruginosa (PA) est une bactérie Gram négatif, pathogène opportuniste, impliquée dans un grand nombre d’infections nosocomiales. Cette bactérie est aussi le principal micro-organisme responsable des surinfections broncho-pulmonaires chez les patients atteints de mucoviscidose. Cette prééminence est due en partie à la capacité de PA à former des biofilms, ce qui lui confèrent une résistance exceptionnelle aux antimicrobiens. Au sein de notre laboratoire, une analyse protéomique différentielle a permis de démontrer, en 2004, l’existence d’un protéome spécifique lorsque la bactérie se développe en mode biofilm. Parmi les protéines spécifiquement exprimées en mode biofilm, la protéine hypothétique PA3731 a été plus particulièrement étudiée. Cette protéine est impliquée dans la formation de biofilm, la production de rhamnolipides, la résistance à la tobramycine et la mobilité de type « swarming ». Des recherches bioinformatiques ont montré que le gène pA3731 appartient à un cluster de 4 gènes allant de pA3729 à pA3732 (système BAC), qui pourraient être impliqués dans l’élaboration et/ou la régulation d’un même système protéique. Cette hypothèse a constitué le point de départ de ce travail de thèse. La présente étude a permis de confirmer l’implication du système BAC dans la formation du biofilm, la résistance aux antibiotiques et la production de rhamnolipides chez PA. Les études protéomiques ont mis en évidence l’implication de ce système dans l’expression de la pompe MexEF-OprN, de la porine OprD, et dans la régulation du Quorum Sensing. Des études intéractomiques, menées en parallèle, ont montré une forte interaction entre la protéine PA3731 et PA3732. Ces études ont également permis de valider une forte interaction entre ces protéines et les rhamnolipides. L’ensemble de ces résultats nous permettent d’avancer une hypothèse quant à l’implication du système BAC dans le transport des rhamnolipides vers le milieu extracellulaire. / Pseudomonas aeruginosa (PA) is a Gram-negative bacterium, opportunistic pathogen, involved in a large number of nosocomial infections. This microorganism is also the main infectious agent involved in bronchopulmonary infections in cystic fibrosis patients. This pre-eminence is partly due to the ability of PA to form biofilms, which confers to the bacterial cells an increased resistance to antibiotics. In our laboratory, a differential proteomic analysis allowed to demonstrate in 2004, the existence of a specific proteome when the bacterium grows in the biofilm mode. This study allowed identifying about 40 proteins, specifically accumulated when bacteria adhere to a surface. Among these proteins, the hypothetical protein PA3731 has been particularly investigated. This protein is involved in the biofilm formation, the rhamnolipids production, the resistance to tobramycin and the swarming mobility. Bioinformatic research showed that the pA3731 gene belongs to a cluster of 4 genes ranging from pA3729 to pA3732 (BAC system), which could be involved in the development and / or regulation of the same protein system. This hypothesis was the starting point of this thesis work. The present study confirmed the involvement of the BAC system in the biofilm formation, the antibiotic resistance and the rhamnolipid production in PA. Proteomic studies highlighted the implication of this system in the expression of the MexEF-OprN pump and that of the OprD porin, and in the regulation of Quorum Sensing. Interactomic investigations, conducted in parallel, showed a strong interaction between PA3731 and PA3732 proteins. These studies have also pointed out a strong interaction between these proteins and rhamnolipids. All these results suggest that the BAC system could play a major role in the transfer of rhamnolipids to the extracellular environment.

Les bactéries lactiques (LAB) ont suscité ces dernières années un intérêt accru en agroalimentaire du fait de leur potentiel probiotique, i.e. des potentiels bénéfices santé associés à leur consommation. Les interactions adhésives entre bactéries et composants alimentaires sont susceptibles de jouer un rôle-clé à la fois sur la protection et la répartition des bactéries au sein de l’aliment, impactant donc leur action probiotique. Les travaux réalisés au cours de cette thèse ont pour objectif une meilleure compréhension de ces interactions, afin d’optimiser la fonctionnalité d’aliments contenant des LAB. En effet, le comportement adhésif de la majorité des LAB, ainsi que l’effet des interactions adhésives sur la structuration de l’aliment, sont encore mal connus. En outre, certaines étapes de fabrication alimentaire, telles que l’atomisation, peuvent être génératrices de stress pour les bactéries et donc partiellement compromettre leur capacité à adhérer. Dans le cas où ces bactéries seraient intégrées au sein d’une matrice adhésive, il est également légitime de s’interroger sur les effets de cette adhésion sur la protection des bactéries vis-à-vis du stress infligé. Une méthode de criblage haut-débit a d’abord été développée dans l’objectif d’évaluer rapidement l’affinité adhésive d’une centaine de souches vis-à-vis d’une gamme de biomolécules d’intérêt. Cette méthode a ensuite été appliquée à une collection de 73 souches LAB et a permis de dégager des caractéristiques communes parmi les souches adhérentes, notamment en termes de spécificité d’adhésion. Deux études (expérimentale et théorique) ont été menées conjointement sur l’impact du stress de cisaillement sur la fonctionnalité et l’intégrité des chaînes bactériennes. Ces études suggèrent que la rupture de chaînes bactériennes induite par un stress mécanique serait un processus protecteur de la fonctionnalité bactérienne. Le modèle construit prédit une régiosélectivité des dommages infligés aux cellules bactériennes en chaînes, dont l’intensité dépendrait également de la longueur de chaîne. Appliqué aux interactions adhésives bactéries-particules dans une matrice alimentaire soumise au cisaillement, le modèle suggère un impact défavorable de cette adhésion sur les dommages infligés aux bactéries, d’autant plus important que les particules sont de grande taille. Ce travail pluridisciplinaire apporte ainsi plusieurs éléments-clé qui seront utiles lors la conception et production d’aliments fonctionnels optimisés par rapport à leur action probiotique. / In the last decade, there has been an increasing interest in the potential health effects associated with consumption of Lactic Acid Bacteria (LAB) in foods. Adhesive interactions between bacteria and food components are likely to play a key role on bacterial probiotic action by modulating both bacterial protection and distribution within food matrices. Research presented in this thesis aims a better understanding of these interactions to help optimizing functional food design. Indeed, the adhesive behavior of most LAB, as well as the impact of adhesive interactions on food structuration, remain mostly unknown. Furthermore, some food manufacturing steps, such as spray-drying, may induce stress on bacteria, which can cause partial loss of bacterial adhesive capacities. In case of bacteria integrated within an adhesive matrix, the effect of adhesive interactions on bacterial protection from stress can also be questioned. A high-throughput screening method was first designed to screen quickly a hundred of strains for their adhesive affinities towards a given range of biomolecules of interest. This method was then applied to a 73-LAB strains collection which allowed identifying common characteristics amongst adhesive strains, especially in terms of adhesion specificity. Two studies (experimental and theoretical) were performed in parallel to determine the impact of shear stress on bacterial functionality and bacterial chains integrity. These studies suggest that the stress-induced breaking-down process of bacterial chains can be thought of as a functionality protective process. The proposed model predicts regioselectivity of damages inflicted to bacterial cells within a chain, which intensity would vary with chain length. When applied to bacteria-spherical component adhesive interactions within a food matrix submitted to shearing, the model suggests an unfavorable impact of adhesion on bacterial cell damages, which would be all the more important than spheres are big. This multidisciplinary research project points out several key findings that may help with designing more efficient food matrices for optimized LAB delivery.

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Les problématiques liées aux surfaces et interfaces prennent de plus en plus d’importance dans de nombreux secteurs, aussi bien académiques qu’industriels. Dans de nombreuses applications, il n’est parfois pas nécessaire de conférer la réactivité désirée à la totalité du volume du matériau : une surface aux propriétés bien contrôlées peut suffire.Lieu de discontinuité des propriétés d’un matériau, la surface possède un comportement qui lui est propre, généralement apporté par une étape de fonctionnalisation. Dans ce contexte, ce travail de thèse vise à élaborer des surfaces polymères aux propriétés thermoréversibles, de comprendre les mécanismes réactionnels mis en jeu aux interfaces et de proposer de nouvelles surfaces aux pouvoirs adhésifs réversibles.Il existe de nombreuses techniques permettant de modifier la surface des matériaux. La littérature est abondante et variée, on y trouve notamment des techniques visant à introduire des groupements fonctionnels à la surface d’un substrat. Parmi elles, la polymérisation plasma est une technique de dépôt chimique en phase vapeur, sans solvant, permettant le dépôt de films minces de polymères aux propriétés physico-chimiques contrôlées sur une grande variété de matériaux. Le plasma, état très excité de la matière, est généré grâce à un champ électromagnétique. C’est cette technique de fonctionnalisation qui a été choisie dans ce travail de thèse dans le but de déposer un film mince de polymère possédant des propriétés thermoréversibles sur divers substrats.Les propriétés de thermoréversibilité sont apportées grâce à la présence de groupements furanes, capables de réagir avec un diénophile par une réaction de Diels-Alder (DA). Cette réaction, dite « click », entre un diène et un diénophile a été décrite pour la première fois en 1928 par Otto Diels et Kurt Alder, et fut à l’origine de l’obtention de leur Prix Nobel en 1950. Dans la littérature, les études sur la réaction de DA sont majoritairement réalisées en solution voire sur des matériaux massifs. Cette chimie a été beaucoup moins étudiée sur/dans des films minces, où la notion de confinement prend toute son importance. C’est dans ce contexte que se posent ces travaux de thèse.Dans un premier temps, une étude expérimentale approfondie sur la réactivité de DA (étude cinétique et thermodynamique) a été réalisée. Des polymères plasma ayant des propriétés physico-chimiques variées ont été synthétisés et un couple diène/diénophile modèle, le furane présent dans le polymère plasma et l’anhydride maléique en solution, a été choisi. La compréhension de la réactivité interfaciale de DA sur des polymères plasma constitue la première grande partie de cette thèse. Diverses méthodes de caractérisation des propriétés du film mince fonctionnel (spectroscopie infrarouge, spectrométrie photo-électronique X, mesures d’angle de contact, mesures par microbalance à cristal de quartz avec dissipation, microscopie à force atomique et ellipsométrie) ont été utilisées pour confirmer dans un premier temps la faisabilité du procédé de fonctionnalisation basé sur la polymérisation plasma puis de quantifier la réactivité interfaciale de DA. Dans une seconde partie, la méthodologie développée a été élargie à la compréhension de la réactivité interfaciale de DA et rétro-DA mettant en jeu un autre couple diène/diénophile, à savoir le furane (toujours greffé sur le polymère plasma) et le maléimide (en solution). Enfin, le greffage du maléimide sur un substrat a permis de s’interroger sur la faisabilité d’une adhésion covalente réversible, à l’échelle moléculaire mais aussi macroscopique, entre deux substrats solides fonctionnalisés, l’un avec des groupements furanes, l’autre avec des groupements maléimides. [...] / Should we adapt to materials or can we modify materials to obtain what we want and what we need? Since the beginning of humanity, natural materials (stone, wood, etc.) have allowed civilizations to develop. Thanks to the increase of knowledge in the field of materials and to the development of more and more sophisticated fabrication processes, civilizations have also allowed the development of materials such as metal alloys, ceramics and, more recently, synthetic polymers. Since the second-half of the 20th century, researchers and engineers have found interest in responsive materials and particularly responsive polymers, able to adapt to their surrounding environment such as the mostly studied poly(N-isopropylacrylamine). The number of studies to design new smart materials keeps increasing because they play an important role in the development of advanced technologies. Today, we can find smart materials in all areas of activity.According to the targeted application, different stimuli are considered and can be classified amongchemical or physical stimuli.Recently, chemical stimuli have been studied for various applications, such as the elaboration of pH-stimuli responsive materials to control drug delivery and separation processes. The presence of specific molecules, for instance containing polar groups or able to form hydrogen bonds, can also modify the properties of materials and may be used to induce self-healing processes. Biomolecules may also provide chemical signals for the selective conjugation of proteins or sugars. Besides, physical stimuli have also gained interest because they can be remotely applied. Indeed, electro- or magneto-active polymers respond to an applied electric or magnetic field by changing their size or shape for instance. They are used to elaborate sensors, robotic muscles, to store data and in nanomagnetic materials for various biomedical applications. Photo-sensitive polymers can change their physicochemical properties in response to light irradiation at a given wavelength and intensity. The photoresponsive polymers are broadly used in nano- or bio-technology, such as for bio-patterning and photo-triggered drug delivery. Another highly-studied physical stimulus consists in the variation of the environmental temperature. This method is used for drug delivery, in liquid chromatography to vary the power of separation without changing the column and/or the solvent composition or to elaborate self-healing materials (composites) thanks to weak (H-bonds) or covalent interactions forinstance.In the former examples, the whole composition of the system is usually specifically formulated to react to environmental conditions, although many phenomena locally occur at the surface of the material. This strategy is thus economically non-viable because only few percents of the material volume are exploited for their smart properties. Consequently, industrial renewal can be stimulated by the fabrication of stimuli-responsive coatings that could cover any material, preserving the characteristics of the bulk material and limiting the cost of these additional smart properties. [...]

Les grandes quantités d’eaux usées générées par l’activité humaine doivent être traitées pour minimiser le risque sanitaire et l’impact sur les milieux récepteurs. Les boues résiduaires sont le principal coproduit de ce traitement. Afin de les valoriser, des transformations sont mises en œuvre dans les stations d’épuration pour réduire leur volume et améliorer leur qualité sanitaire. Des problèmes d’écoulement et de mottage sont fréquemment rencontrés par les opérateurs. La caractérisation du comportement rhéologique de ce mélange hétérogène d’eau, microorganismes, fibres, particules colloïdales et non colloïdales, polymères organiques, etc., représente encore de nos jours un challenge scientifique et technique, en particulier lorsque la concentration massique en solides excède 20%. Dans ce travail, une méthodologie complète, associant mesures et modélisation, a été développée afin de caractériser les propriétés rhéologiques, l’adhérence et la cohésion des boues résiduaires. Elle s’adresse à des boues dont le comportement, évalué par un test d’affaissement, s’apparente à celui d’un solide mou et elle peut être mise en œuvre tant que le matériau n’a pas dépassé la limite de plasticité mesurée selon la norme ASTM D 4318, relative aux sols. Dans cette étude, elle a été appliquée à des boues centrifugées, dont la teneur massique en solides était proche de 20%. La méthode expérimentale inclut des essais mécaniques en compression uniaxiale (à très grande déformation, à petite déformation avec un ou plusieurs cycles de charge/décharge) sur un texturomètre de Lloyd Instruments et des essais en cisaillement réalisés sur un dispositif spécialement conçu au laboratoire pour quantifier les propriétés adhésive et cohésive des boues. Ces essais permettent d’identifier le seuil de fracturation du matériau, les ordres de grandeur du module élastique, de la viscosité et du seuil de plasticité, la résilience, les contraintes maximales d’adhésion et de cohésion et, enfin, les énergies d’adhésion. Un modèle mécanique analogique a ensuite été établi. Le comportement viscoélastique et visco-élasto-plastique des boues sous une sollicitation uniaxiale de charge-décharge a pu être simulé par un modèle conceptuel, dit ‘Burgers-Ludwik’, à 7 paramètres rhéologiques. Ce modèle est basé sur les lois mécaniques fondamentales de Hooke, de Newton et sur l'équation de Ludwik pour décrire le comportement plastique d'écrouissage. L’optimisation des paramètres du modèle avec Matlab® a été réalisée avec une méthode de régression multiple non linéaire à plusieurs étapes, ainsi que les calculs des bassins d'attraction et des intervalles de confiance. La sensibilité de la méthodologie à mettre en évidence des changements de propriétés induits par des procédés ou par un stockage a ensuite été évaluée. Il s'est ainsi avéré qu"un malaxage rend le matériau plus adhésif et plus facile à déformer, avec une diminution du seuil et de la rigidité du matériau, et qu’un stockage rend les boues moins cohésives et aussi plus faciles à déformer. / Human daily activities generate a large quantity of wastewater that should be treated in order to minimise the sanitary risk and impacts on the environment. Sewage sludge is the main co-product of the wastewater treatment. Specific processes are implemented to reduce its volume and improve its sanitary quality before valorisation. As dewatered sludge is a mixture of water, microorganisms, fibres, colloidal and non-colloidal particles, organic polymers, etc., with the increase of its solid content, difficulties in pumping, conveying or discharging handling are frequently encountered during these treatments. The rheological characterisation of this heterogeneous material still remains a scientific and technical challenge, especially when solid mass content exceeds 20%. In this work, an entire methodology linking experimental measurements and modelling has been developed to characterise the rheological properties and the stickiness of sewage sludge. This methodology is suitable for sludge behaving as a soft solid (evaluated by slumping test) and as long as the material stays below its plastic limit (by the ASTM D 4318 initially standardized for soils). In this dissertation, the methodology is applied to dewatered sludge of total solid content around 20% by weight. This method includes uniaxial compression tests (from very large deformation to small one with single or two cycles of loading-unloading) using a universal materials testing machine of Lloyd Instrument and shearing tests using a device designed and fabricated in our laboratory for quantifying the sticky properties of sludge. These tests can identify the bioyield of the material, the orders of magnitude of the elastic modulus, viscosity, yield stress and resilience, the maximum adhesive and cohesive stresses, and finally the energy of adhesion. An analogical mechanical model is then established. The viscoelastic and visco-elasto-plastic behaviours under uniaxial cyclic compression can thus be simulated with this conceptual model of 7 parameters, named “Burgers-Ludwik”. This model is based on the fundamental mechanical laws of Hooke, Newton and the equation of Ludwik for simulating plastic hardening of material. A multi-step program based on non-linear multiple regressions is coded to optimize the model parameters with Matlab®. The sensibility of this methodology is highlighted by testing the changes in rheological properties of sewage sludge induced by processing or storage. Mixing makes the sludge more adhesive while storage makes it less cohesive. Both make the sludge easier to deform.

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Les pharmaciens communautaires ont accès en tout temps aux informations concernant les renouvellements d’ordonnance et ont une interaction fréquente avec les patients. Ils sont donc les professionnels de la santé les mieux placés pour intervenir auprès des patients non adhérents à leurs médicaments. Il serait donc pertinent de développer un outil électronique d’aide à la prise en charge des patients non adhérents aux médicaments à usage chronique (e-AdPharm) adapté aux besoins des pharmaciens. Pour ce faire, ce projet a été mené selon un devis mixte. Dans un premier temps, un sondage a été acheminé aux pharmaciens communautaires du Québec afin d’obtenir un portrait global de leur pratique concernant la mesure de l’adhésion et des interventions réalisées auprès des patients pour optimiser l’adhésion. Les résultats du sondage nous indiquent que la méthode la plus utilisée pour identifier les patients non adhérents est le nombre de jours de retard entre les renouvellements, alors que les principales barrières rencontrées pour mesurer l’adhésion sont le manque de temps et le manque d’information sur les ordonnances. La principale intervention réalisée auprès des patients non adhérents est le conseil verbal et les principales barrières pour intervenir sont la réaction négative du patient et le manque de temps. Dans un deuxième temps, quatre groupes de discussion ont été organisés afin de questionner les pharmaciens communautaires sur le développement d’un prototype d’outil électronique pour la prise en charge de l’adhésion. Les pharmaciens souhaitent que l’adhésion soit mesurée sous forme de pourcentage et présentée dans un tableau utilisant un code de couleurs déterminé selon le niveau d’adhésion. Ils ont aussi manifesté un grand intérêt pour l’ajout d’une section permettant le suivi de l’adhésion, incluant un horizon temporel des interventions réalisées et à faire et les causes de la non-adhésion. / Community pharmacists have direct access at all times to prescription refills information and have regular interactions with their patients. Therefore, they are in a unique position to promote optimal medication use. It would therefore be relevant to develop an electronic tool adapted to pharmacists’ needs (e-AdPharm) to provide medication adherence support to patients treated for chronic diseases. This project was conducted according to a mixed study design. First, an invitation to complete a web-based survey was published online through different platforms to describe how community pharmacists in Quebec identify non-adherent patients, monitor medication use, and promote optimal medication adherence. The survey results show that the most common method to identify non-adherent patients was to check gaps between prescription refills whereas the most common barriers to identifying non-adherent patients were lack of time and lack of prescriptions and refills information. The most common intervention to promote adherence was patients’ counselling whereas the most common barriers to intervene were anticipation of a negative reaction from patients and lack of time. Second, four focus groups were organized to design a prototype of an electronic tool adapted to community pharmacists’ needs to provide medication adherence support to patients. Pharmacists wanted a table displaying medication adherence measures for chronic conditions with a color code representing adherence level. They also stressed the importance to have a structured section enabling them to continuously document the interventions made, needs for patients’ follow-ups and non-adherence causes.

Les surfaces texturées sont devenues, ces dernières années, des substrats de choix pour de nombreuses applications. En effet, la texturation des surfaces, de l'échelle nanométrique à l'échelle microscopique, permet d'accroître les propriétés d'adhérence ou de renforcer la résistance mécanique intrinsèque. Dans ce travail de thèse nous proposons une étude sur l'influence des textures chimiques sur le comportement tribologique, adhésif et sur la mouillabilité des substrats. Dans le premier chapitre, on propose une stratégie de micro-texturation des surfaces basées sur la technique de microcontact-printing et le greffage de chaînes de polymères de géométries/formes contrôlées. En outre, on a notamment étudié de manière approfondie la mouillabilité des surfaces texturées afin de comprendre les effets de diminution de taille des textures sur le comportement adhésif. Dans les expériences d'adhésion et frottement, un dispositif de type JKR (pour Johnson, Kendall et Roberts), une machine de frottement et une FFM ont été utilisés permettant d'observer le contact entre une sphère élastique et une pointe rigide avec un plan texturé tout en contrôlant la force entre les surfaces. En outre l'utilisation de ces différentes approches ne nous a pas finalement donné des explications satisfaisantes sur les mécanismes agissant sur les phénomènes interfaciaux. De ce fait, l'utilisation du démouillage de films minces de PS et de PDMS sur des surfaces texturées nous as permis de suivre l'évolution de l'instabilité du bourrelet à l'interface. Enfin, dans le dernier chapitre, nous avons étudier les différents aspects prédominants des phénomènes interfaciaux sur des surfaces homogènes / Micro and Nanoscale surface patterns are considered as potential templates and building blocks for Micro/nanotechnology. As for materials in general, these micro /nano-scale surface structures have been of increasing research interest in recent years, due to their unique properties. They are expected to exhibit novel and significantly improved physical, chemical, mechanical and other properties, as well as to offer opportunities for manifestation of new phenomena and processes. In the present PhD work, we propose a multiple scale analysis of the adhesion, friction and wetting behaviors for different patterned interfaces. In a first chapter, we developed a general methodology to design well-defined surfaces combining micro-contact printing (µCP), self-assembled monolayers (SAMs) and polymer grafting techniques. Then we study the wettability of a patterned solid surface. Where, the stick-slip regime, and the effect of the patterning at the mesoscale was investigated. Furthermore, we concentrate on the dependence of adhesion and friction between a polymer and a rigid tip on the composition of the patterned substrates using a JKR, FFM and friction machines. Intriguingly, the uses of these approaches did not provide us with a clear answer to our bewilderment. Therefore, in the third chapter, we adopted the approach of the dewetting of thin polymer film on top of patterned surfaces. We study the impact of the solid/liquid boundary condition on the evolution of the rim instability during the course of dewetting. The last chapter details the investigation of the predominant aspect between the chemistry introduced on the surface and the mechanical proprieties of the substrate

Ce travail de thèse est consacré à la préparation de glycopolymères porteurs de groupements pendants mannoside d’heptyle et à l’évaluation de la capacité de ces ligands multivalents à inhiber la fixation bactérienne sur les cellules humaines. Nous avons synthétisé, par polymérisation radicalaire contrôlée, une série de glycopolymères linéaires ou en étoile présentant des masses molaires, des densités en mannoside et des microstructures modulables dans le but d’évaluer l’influence de ces paramètres sur les processus d’interactions avec diverses souches de bactéries E coli (AIEC LF82 et UTI 89). Nous avons tout d’abord mis en évidence par diffusion dynamique et statique de la lumière, la formation d’agrégats entre ces glycopolymères et FimH, la lectine à l’origine de la fixation de souches de bactéries E coli, traduisant des interactions fortes entre les motifs mannosides et les sites de reconnaissance au mannose de la lectine. Nous avons ensuite évalué l’aptitude de ces ligands multivalents à bloquer l’adhésion bactérienne d’AIEC LF82 (impliquée dans la maladie de Crohn) sur des cellules épithéliales intestinales T84. Il a été démontré en conditions in vitro que l’ajout de 10 nM ou 100 nM d’unités mannoside (respectivement en pré- ou post-incubation) réduit de moitié l’adhésion des bactéries sur les cellules épithéliales. L’effet anti-adhésif de ces glycopolymères a été confirmé par des tests ex vivo réalisés sur des intestins isolés de souris transgéniques CEABAC10. Enfin, nous avons exploité la technique de nanoprécipitation pour l’élaboration de nanocapsules de glycopolymères à cœur huileux. Le procédé développé permet la synthèse de nanocapsules de dimensions contrôlées, porteuses de groupements fonctionnels (fluorophores, ligands) ou de particules métalliques et l’encapsulation de molécules actives à cœur en une seule étape. / This PhD work focuses on the preparation of glycopolymers bearing pendent heptyl mannose groups and the evaluation of the capability of such multivalent ligands to inhibit bacterial adhesion to human cells. Aiming at understanding the impact of various structural parameters on glycopolymer/ E coli interactions (AIEC LF82 et UTI 89 strains of E. coli), a series of linear and star-shaped glycopolymers with tunable molecular weight, mannoside density and microstructure (block copolymers, gradient copolymers, random copolymers) has been constructed. The association of the glycopolymers with FimH adhesin, a lectin which possesses a mannose-specific receptor site and is responsible for recognition and binding to host cells, was first confirmed by static and dynamic light scattering experiments. The propensity of the glycopolymers to prevent attachment of E. coli (AIEC LF82 involved in Crohn’s disease) to intestinal epithelial cells (T84 cells) was further investigated through adhesion assays. It was shown that under in vitro conditions, the addition of 10 nM or 100 nM of glycopolymer on a mannose unit basis (in pre-incubation and post-incubation respectively) decreases by half the bacterial adhesion to intestinal epithelial cells. The anti-adhesive effect of these multivalent ligands was further confirmed in ex vivo conditions for colonic loops of transgenic CEABAC10 mice (Crohn’s disease model mouse). Finally we took advantage of the nanoprecipitation process to generate glyconanocapsules with oily core. The employed strategy allowed for preparing well-defined nanocapsules bearing groups of interest (tags, ligands) or metal particles within the shell and loaded with active molecules in the core in one step.