Les dendrimères greffés de L-lysine (DGL) ont des applications potentielles variées (agents antibactériens, antifongiques…). Ces dendrimères greffés sont obtenus selon un procédé original, mis au point au laboratoire, basé sur la polymérisation des N-carboxyanhydrides (NCA) de L-lysine. Les travaux de recherche décrits dans ce mémoire ont pour objectif d'évaluer (i) la faisabilité des différents modes de modification des DGL et (ii) l'activité antibactérienne des nouveaux conjugués synthétisés.Le manuscrit resitue d'abord les DGL parmi les différentes catégories de polymères dendritiques décrites dans la littérature. Il développe également les applications des oligo- et poly-ethylène glycols (OEG et PEG) comme agents pour la fonctionnalisation de molécules bioactives et la synthèse de bioconjugués. L'approche expérimentale de greffage d'oligo-homoarginines (Har)n à un DGL de troisième génération (DGL-G3) est ensuite abordée. Ces entités, ont été synthétisées de manière rapide et économique en introduisant les fonctions guanidinium à partir d'un DGL de première génération (DGL-G1) par une méthode innovante. La première partie de travail est consacrée à la synthèse de ces oligomères. La possibilité de greffage ultérieure de ces derniers nécessite la synthèse préalable de bras d'espacement bifonctionnels porteurs d'une fonction amine à une des extrémités et d'une fonction aldéhyde masquée à l'autre. L'amine de cet intermédiaire est destinée à amorcer la polymérisation du Lys(Tfa)-NCA, alors que l'aldéhyde sera utilisé pour l'ancrage covalent à la plateforme DGL-G3. La seconde partie de ce travail est consacrée à la conjugaison de l'oligomère (Har)n sur la plateforme DGL selon une réaction d'amination réductrice qui a été optimisée et à la synthèse de nouveaux conjugués portant des chaînes hydrophobes. Parmi tous les conjugués DGL synthétisés, seuls les ceux portant les chaînes hydrophobes ont amélioré l'activité antibactérienne. / L-Lysine dendrigrafts (DGLs) have various potential applications (antibacterial agents, antifungal agents…). These dendrigrafts are obtained according to an original procedure elaborated in our laboratory based on the polymerization of L-lysine N-carboxyanhydrides (Lys-NCA). The investigations carried out in the present dissertation are aimed at assessing (i) the feasibility of the different ways of modification of DGLs and (ii) the antibacterial activity of the synthesized conjugates. The manuscript begins by locating DGLs among the different categories of dendritic polymers reported in the literature. It also develops the applications of oligo- and poly-ethylene (OEG and PEG) as agents for the functionalization of bioactive molecules and for bioconjugate synthesis. An approach consisting in grafting third generation DGL (DGL-G3) with oligo-homoarginines (Har)n is then described. These entities have been synthesized from a first generation DGL (DGL-G1) using an innovative strategy for the elaboration of guanidinium-rich peptides in a straightforward and cheap strategy. The first part of this work is dedicated to the oligomer synthesis. The possibility of further grafting of the latter is conditioned by the preceding access to bifunctional spacers bearing an amino group on the one end and a masked aldehyde function on the other end. The amine will enable the initiation of Lys(Tfa)-NCA polymerization, whereas the aldehyde will serve for the covalent grafting to the DGL-G3 scaffold. The second part of this work is devoted to the DGL-G3 functionalization by the (Har)n oligomer through a reductive amination strategy that has been optimized and to the synthesis of new conjugates with hydrophobic side-chains. Among all the conjugates prepared, only those having hydrophobic chains lead to an increase in antibacterial activity.

Les aliments et les emballages sont interdépendants. Plusieurs réactions chimiques et physiques existent entre les aliments, l’emballage et environnement, lesquelles peuvent changer la composition, la qualité et les propriétés physiques des aliments, voire de l’emballage. L’emballage actif ou antimicrobien permet la distribution d’un aliment dans le monde entier sans perte de qualité, pendant une longue période de transport. Les antimicrobiens naturels comme la nisine, le lysozyme ou l’acide lactique contrôlent la contamination microbienne d’un aliment, améliorent son stockage, éliminent les pathogènes indésirables et retardent la prolifération microbienne. L’amélioration d’un emballage en papier, contenant de la nisine, le lysozyme, l’acide lactique, ainsi que l’étude de la synergie d’action entre antimicrobiens constituent les objectifs de cette thèse.La synergie entre nisine, lysozyme et l’acide lactique a etait déterminée avec Listeria monocyotgenes CIP 82.110 mais n’a pas observée pour Staphylococcus aureus CIP 4.83 par analyses statistiques. Le papier « activé » avec un mélange de nisine, lysozyme et acide lactique permet d’assurer une action antimicrobienne vis à vis de Listeria monocytogenes CIP 82.110 et de Staphylococcus aureus CIP 4.93. La diffusion de la nisine du papier vers un aliment simulé a était démontrée pendant 48h à la vitesse de 0.03 mg/h. En 5 jours, seulement 30% de la nisine a migré vers l’agarose. Des analyses complémentaires de diffusion vont permettre de mieux comprendre l’efficacité d’un emballage antimicrobien contenant un mélange de nisine, de lysozyme et d’acide lactique / Food and packaging are closely related. Many chemical and physical reactions exist between a food, its packages and the environment, which alter the composition, quality and physical properties of the food and/or the package. Thanks to active or antimicrobial packaging, food products can be distributed over a wide geographical area over a long period of time without unacceptable quality loss. Natural antimicrobials such as nisin, lysozyme or lactic acid improve shelf-life, eliminate undesirable pathogens and delay microbial spoilage. The present PhD thesis was focused on the improvement of paper wrapping materials by adding nisin, lactic acid and lysozyme in combination and on the determination of the synergism, which could occur between these antimicrobial agents. Synergy between nisin, lysozyme and lactic acid, which was proved against Listeria monocytogenes CIP 82.110 and was not confirmed against Staphylococcus aureus CIP 4.83 by statistical analysis. The paper, containing a mixture of nisin, lysozyme and lactic acid could ensure a antimicrobial activity against Listeria monocytogenes CIP 82.110 or Staphylococcus aureus CIP 4.93. Nisin diffusion from packaging to simulated food was demonstrated. It was proved that nisin in cellulose was only able to diffuse for 48 h at a speed of 0.03 mg/h. Only 30% of nisin was diffused from paper to gel matrix after 5 days. Extra diffusion analyses on combination of nisin, lysozyme and lactic acid should be performed to confirm the antimicrobial effectiveness of this packaging

Macromolecular engineering is one of the most powerful tools to control the molecular parameters, including architecture of polymers, and to improve their performances or to impart them new properties. This contribution aims at reporting on a novel strategy for the macromolecular engineering of poly-ε-caprolactone (PCL) which is based on the use of functional ε-caprolactone, the α-chloro-ε-caprolactone (αClεCL). Indeed, αClεCL is a precursor of polymers and copolymers with εCL that bear pendant activated chlorides well suited to grafting from reaction. These (co)polyesters have been used as macroinitiators for the Atom Transfer Radical Polymerization (ATRP) of methyl methacrylate leading to the corresponding graft copolymer. They have also been involved in an Atom Transfer Radical Addition (ATRA) reaction with a series of olefins bearing different functional groups (hydroxyl, carboxylic acid and epoxy group) in order to functionalize the polyester backbone without deleterious degradation. ATRA of PEO chains with an unsaturation end groups has also been carried out in order to prepare PCL-g-PEO of different compositions to be used as stabilizers of polyester nanoparticles. Combination of ring-opening polymerization of ε-caprolactone and the copper-catalyzed Huisgens [3+2] cycloaddition is a novel strategy for going a step further in the macromolecular engineering of poly-ε-caprolactone (PCL). This click reaction is very well-suited to the chemical modification of aliphatic polyesters because, its implementation under very mild conditions prevents chain degradation from occurring. Indeed, alkynes were cycloadded onto azide containing PCL at low temperature (35°C) in an organic solvent (DMF or THF). Originally, α-chloro-ε-caprolactone and ε-caprolactone were randomly copolymerized in toluene at room temperature followed by reaction of the activated chlorides with sodium azide. In order to make a wide range of functional aliphatic polyesters available, poly(α-azide-ε-caprolactone-co-ε-caprolactone) copolyesters were reacted with a series of alkynes substituted by a functional group, e.g., hydroxyl, acrylate and quaternary ammonium salts, This strategy turned out to be efficient to synthesize for instance hydrophilic, photo-cross-linkable and hydrosoluble PCL. Moreover, a variety of graft copolymers were prepared by both the grafting from and the grafting onto techniques. Indeed, an ATRP initiator was attached onto PCL followed by polymerization of vinyl monomers, whereas alkyne endcapped PEO was cycloadded onto azide-containing PCL with formation of amphiphilic PCL-g-PEO copolymers. Last but not least, the click chemistry was very instrumental in imparting an antimicrobial activity to PCL or for the preparation of new functionalized caprolactones.

Une recherche de souches bactériennes lactiques productrices de bactériocine a été entreprise à partir daliments traditionnels dorigine sénégalaise et les souches les plus actives ont été mises en uvre comme barrière en supplément du sel (NaCl) contre la croissance de la flore contaminante de différents poissons maigre [sompat (Pomadasys jubelini)], moyennement gras [capitaine (Polydactylus quadrifilis)], et gras [mâchoiron (Arius heudeloti)] de production artisanale au Sénégal. La prévalence des bactéries lactiques a été déterminée à 109 UFC/(g ou ml) dans les produits fermentés traditionnels à base de céréale et de lait, et 103 UFC/g dans les produits de la pêche fermentés. Douze souches bactériennes à activité inhibitrice de type bactériocine ont été détectées au sein de 220 souches de bactéries lactiques isolées de 32 échantillons de ces différents types de produits. Les 11 souches ont été caractérisées (API 50 CH, 16S rDNA) comme étant des souches de Lactococcus lactis subsp. lactis qui portent le gène codant pour la nisine, la souche restante est une souche dEnterococcus faecium et possède le gène codant pour lEntérocine B. Les deux souches, Lactococcus lactis subsp. lactis CWBI-B1410, isolée de farine de mil fermentée et productrice de nisine, et la souche Lactobacillus curvatus CWBI-B28 provenant de la collection du CWBI de la FUSAGx, produisant trois bactériocines de type curvalicine 28a, b et c, ont été mises en uvre en combinaison avec du sel comme barrière contre la croissance de la flore contaminante dans les poissons. La flore totale dans les poissons de production artisanale atteingnait 5,70 log UFC/g. La transformation des poissons par fermentation naturelle à 30°C (sans traitement préalable : procédé traditionnel), entraîne une prolifération de bactéries Gram-négatives comme Proteus sp, Shewanella putrefaciens et des souches de Bacillus sp qui atteignent 109-10 UFC/g en moins de 24 h dans les produits. Lutilisation de CWBI-B1410 (107 UFC/g) comme ferment avec ajout de glucose (1% m/m) dans les filets, entraîne une production in situ de substances antagonistes (acides organiques et bactériocine). Il en résulte une réduction du niveau de la flore contaminante entérique de 2 (P. quadrifilis) et de 4 (P. jubelini) log UFC/g par rapport aux poissons préparés traditionnellement. Lajout de sel dans des produits ainsi fermentés réduit la flore entérique. Laddition des surnageants de culture neutralisés (pH 6) bactéricides issus de CWBI-B1410 ou de CWBI-B28 en combinaison avec du chlorure de sodium (0,14 g/ml) sur les filets crus (100 ml/100 g) incubés à 10°C réduit le niveau de la contamination bactérienne de 1,5 log UFC/g et retarde laugmentation de la flore qui reste à un niveau < 106 UFC/g pendant 13 à 18 jours dincubation à 10°C selon le type de poisson, alors que pour les filets contrôles, traités avec des surnageants de culture neutralisés de souches non productrices de bactériocines (Lactobacillus curvatus LMG 21688 et Lactococcus lactis LMG 6890) salés (NaCl 0,14 g/ml), la flore contaminante dépasse 106 UFC/g au bout de 3 à 7 jours. Les effets antibactériens des surnageants de cultures neutralisés bactéricides et salés (NaCl 0,14 g/ml), sont par ailleurs, plus importants que ceux dune solution salée (NaCl 0,14 g/ml) supplémentée de sels de benzoate et de sorbate en concentration de 0,5 mg/ml chacun sur les poissons riches en lipides. Ces résultats suggèrent que, la combinaison des effets antibactériens des bactéries lactiques productrices de bactériocines et du sel, plus particulièrement lutilisation de SCN salés, comme préservatifs, peut constituer un moyen approprié damélioration de la conservation et de la qualité microbiologique des produits de la pêche artisanale au Sénégal. Le traitement des poissons selon lune ou lautre des stratégies décrites précédemment, combiné à un système de séchage devrait permettre de produire des produits halieutiques traditionnels de meilleures qualités microbiologiques et de durée de conservation plus longue, justifiant limportance de continuer cette étude sur lamélioration de la productivité de bactériocine par CWBI-B1410, et les impacts des nouveaux traitements sur les qualités organoleptiques et nutritionelles des produits. A screening of bacteriocin-producing lactic acid bacteria from Senegalese traditional food products was undertaken and the most active strains were tested in combination with sodium chloride as barrier to control spoilage bacteria growth on different artisanal fish products [lean sumpat grunt (Pomadasys jubelini), moderarely fat giant African threadfin (Polydactylus quadrifilis) and fat smoothmouth sea catfish (Arius heudeloti)] in Senegal. The prevalence of lactic acid bacteria was determined at 109 CFU/(g or ml) in traditional fermented cereals and fermented milk products, and 103 CFU/g in fermented seafood products. Twelve bacteriocin-producing strains were detected of 220 lactic acid bacteria strains randomly selected from such products. The eleven were characterized (API 50CH and 16S rDNA) as Lactococcus lactis subsp lactis strains and contain gene encoding nisin, and the remaining one an Enterococcus faecium strain which contains gene encoding Enterocin B. Two strains, Lactococcus lactis subsp. lactis CWBI-B1410, a nisin producer isolated from fermented millet flour from Senegal, and Lactobacillus curvatus CWBI B28 which produces three bacteriocins (Curvalicin 28a, b et c) from CWBI collection, were tested in combination with sodium chloride as barrier to control spoilage bacteria growth on fish from artisanal production. The total bacterial counts of fishes reached 5.7 log CFU/g. The processing of such products by natural fermentation at 30°C (without any preliminary treatment as in traditional process) result in proliferation of Gram-negative bacteria such as Proteus sp and Shewanella putrefaciens, and some Bacillus sp strains, which reached 109-10 CFU/g in products within less than 24 h of incubation. When using CWBI-B1410 living culture (107 CFU/g) with glucose (1% wt/wt) supplementation as barrier against bacterial growth in fishes, a depression of the pH as well as a bacteriocin-like activity were noted, resulting in a decrease of the Gram negative strains counts of 4 log CFU/g (P. jubelini) and 2 log CFU/g (P. quadrifilis) in comparison to fishes prepared in using traditional process. The addition of salt in such fermented products reinforced the antimicrobial effect by CWBI-B1410 strain. The addition of neutralized (pH 6) culture supernatants of CWBI-B1410 or CWBI-B28 strains in combination with sodium chloride (0.14 g/ml) as preservatives on fishes (100 ml/100 g) incubated at 10°C, declined the level of total bacterial counts of 1.5 log CFU/g within 48 h, and delayed the increase of bacteria number in fishes: bacterial counts remained under 106 CFU/g for 13 to 18 days of storage at 10°C following the fish, whereas they were over 106 CFU/g after 3 to 7 days fish storage at 10°C in controls, treated with salted (NaCl 0.14 g/ml) neutralized (pH 6) culture supernatants of non-bacteriocin producers (Lactococcus lactis LMG 6890 and Lactobacillus curvatus LMG 216888). The antimicrobial effects by salted neutralized culture supernatants of the bacteriocin producers were higher to those of salted solution (NaCl 0.14 g/ml) supplemented with benzoate and sorbate acid salts each at concentration of 0.5 mg/ml on the moderate and fat fishes. These data suggest that the use of bacteriocin-producing lactic acid bacteria in combination with sodium chloride as described above, particularly the use of salted bactericidal culture supernatant, as preservatives, can be a suitable strategy to enhance the storage and the bacterial quality of traditional fish products in Senegal. The treatment of fishes in using one of the strategies as described above combined with a drying process could permit production of seafood commodities with higher bacterial quality and time of storage, justifying to continue this investigation on the enhancement of the bacteriocin-productivity by CWBI-B1410, and the evaluation of the effects of the new treatments on the organaoleptic and nutritional quality of products.