Les polyhydroxyalcanoates forment une famille de polymères naturels, biodégradables et biocompatibles, à laquelle appartient le poly(3-hydroxybutyrate) ou PHS. Les chercheurs s'efforcent constamment de raffiner les procédés actuels pour produire des bioplastiques qui soient des solutions de remplacement viables des plastiques pétrochimiques. Les études nécessitent des techniques d'analyse rapides, fiables et économiques. La présente étude vise différentes méthodes d'analyse et d'extraction du PHS intracellulaire. Dans ce travail, la bactérie Alcaligenes latus a été utilisée pour transformer le saccharose en PHB. Pour l'analyse du PHB à l'intérieur des cellules, différentes approches impliquant sa dépolymérisation par hydrolyse et par méthanolyse ont été développées. L'utilisation de la micro-extraction en phase solide (SPME) a permis d'éliminer l'utilisation du chloroforme et de minimiser les étapes de préparation de l'échantillon avant l'analyse par GC. La SPME a été mise au point en utilisant une fibre de DVB/CAR/PDMS pour l'extraction de l'acide crotonique produit par l'hydrolyse et de l'ester méthylique issu de la méthanolyse. Les limites de détection, de quantification et de linéarité ont été très satisfaisantes et toutes les approches développées ont été validées. La méthanolyse du PHS sous irradiation micro-ondes (MO) a permis de réduire le temps de réaction de 3 h à 4 min. Pour la récupération du PHB, plusieurs techniques d'extraction ont été utilisées dont l'extraction au chloroforme assistée par sonication et par MO et la lyse enzymatique avec la kitalase. Après 5 min d'irradiation à 440W, il a été récupéré 86 % ± 10 % du PHS avec 3 mL de chloroforme. Sans l'application des MO, il a fallu 48 h et 10 mL de solvant pour en récupérer 96 ± 3%. L'estérification par méthanolyse assistée par MO, suivie d'une analyse par SPME-GC, s'est avérée une méthode simple, fiable et économique, permettant le dosage du PHS intracellulaire en moins d'une heure. Pour la récupération du PHB, la technique plus efficace a été l'extraction assistée par MO avec une réduction importante du temps et de la quantité de solvant d'extraction. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Poly(3-hydroxybutyrate), Micro-ondes, Micro-extraction en phase solide.

La présence de cations de métaux de transition en grandes concentrations dans les eaux présente des risques pour la santé humaine et pour l'environnement. Une des méthodes les plus utilisées pour les éliminer est la coagulation-floculation. Il s'agit d'une étape essentielle dans la chaîne de traitement des eaux. Cependant, l'utilisation de cette méthode pour traiter une eau de faible turbidité est difficile. Le recours à l'ajout de montmorillonite est d'un grand intérêt dans ce cas, car cela permet d'intensifier le processus de coagulation-floculation. Afin d'améliorer ce processus, l'ajout d'un floculant, non polluant, non toxique et biodégradable, s'avère nécessaire, d'où l'utilisation du chitosane qui joue deux rôles essentiels: il favorise à la fois la floculation et la complexation des cations des métaux de transition. Le présent travail a pour objet d'étudier l'élimination de trois cations de métaux de transition, à savoir le cobalt, le nickel et le cuivre, par coagulation-floculation du système montmorillonite-chitosane. L'élimination des cations métalliques et de la turbidité de l'eau dépend de plusieurs facteurs, dont le pH et le rapport massique (chitosane/montmorillonite). De même, les concentrations de cations, de chitosane et de montmorillonite peuvent, elles aussi, avoir un effet sur l'élimination de ces cations. Étant donné la multitude des facteurs pouvant influencer l'élimination de ces cations par la montmorillonite et par le chitosane, ainsi que la coagulation-floculation du système montmorillonite-chitosane, l'utilisation d'un plan factoriel s'est avérée nécessaire pour surmonter cette difficulté et déterminer les conditions favorables à une élimination optimale des trois cations étudiés. Les résultats obtenus prouvent qu'il peut exister une synergie entre le chitosane et la montmorillonite dans l'élimination des cations métalliques. La montmorillonite, dont l'efficacité a augmenté après modification chimique, et le chitosane ont montré une affinité différente pour chacun des trois cations métalliques. Cette affinité augmente dans l'ordre suivant: CO²⁺ < Ni²⁺ < Cu²⁺ . Une meilleure coagulation-floculation ne donne pas forcément une meilleure élimination des cations métalliques. Ainsi, l'élimination des cations dans une solution contenant 1 à 3 (g/L) de montmorillonite augmente avec l'augmentation du pH entre 3 et 7, tandis que la turbidité minimale est obtenue à un pH = 5,4 et pour un rapport massique (chitosane/montmorillonite) =0,6%. Ces conditions jugées optimales dans le cadre du présent travail peuvent faire l'objet d'une étude ultérieure plus poussée, visant la mise en oeuvre d'une technologie de démétallisation des eaux. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Chitosane, Montmorillonite, Coagulation, Floculation, Cations métalliques, Synergie.

Le risque d'épuisement de ressources naturelles fossiles à partir desquelles nombres d'oléfines sont fabriqués, a permis le développement de nouveaux matériaux polymères, 100% renouvelables dénommés biopolymères. L'acide poly lactique est sans doute le plus prometteur d'entre eux. D'origine naturelle, ce polyester est synthétisé à partir d'aliments riches en amidon tels que le maïs, la betterave ou la pomme de terre. Son caractère biodégradable lui offre un large éventail d'applications dans les domaines aussi variés et divers que la médecine, le bâtiment, l'industrie automobile, le biomédicale ou encore le textile habillement. Ce travail consiste à étudier la structure et la texture de l'isomère mixte (PDLA) et de déterminer l'incidence de sa morphologie sur les propriétés mécaniques et tinctoriales requises pour des applications textiles. Nous avons par des méthodes spectrales, caractérisé le polymère afin d'en déterminer entre autre, la composition massique, et la stéréorégularité, paramètres très importants ayant une forte influence sur les propriétés mécaniques du polymère, notamment la stabilité thermique ou la résistance à l'hydrolyse. Nos expériences menées sur la stabilité thermique du polymère révèlent que le polymère est susceptible de s'hydrolyser sous l'action combinée de l'eau, de la température et du pH, entraînant ainsi une diminution de la masse moléculaire, donc, une perte de propriétés mécaniques de la fibre.Le PLA est également un polymère qui supporte mal la teinture, et seuls les colorants dispersés sont susceptibles de teinte cette fibre sous certaines conditions. L'étude de la cinétique de fixation de trois colorants dispersés sur la fibre de PLA à permis d'établir une relation entre la structure du colorant et ses propriétés tinctoriales. / The risk of exhaustion of fossil natural resources from which count of polymers are made, allowed the development of new polymer materials, renewable 100 % were called biopolymer. The poly acid lactic is doubtless the most promising of them. Of natural origin, this polyester is synthetized from food rich in starch such as the corn, the beet or the potato. His biodegradable character offers him a wide range of applications in many field as medicine, building, car industry, biomedical or textile clothing. This work consists in studying the structure and the texture of the mixed isomer (PDLA) and to determine the incidence of its morphology on the mechanical properties required for textiles applications.We have by spectral methods, characterized the polymer ,in arder to determine, the molecular weight,composition, and monomers distribution, very important parameter, having a strong influence on the mechanical properties of the polymer, in particular the thermal stability or the resistance in the hydrolysis. Our experiments led on the thermal stability of the polymer reveal that the polymer may hydrolyser under the combined effect of temperature, moisture and by the pH, then, a decrease of the molecular weight, thus, a Joss ofmechanical properties of the fiber.The PLA is also a polymer which can be dye only with certain disperses dyes under particulars conditions.The study of the kinetics of fixation of three disperses dyes scattered on PLA fiber permit to establish a relation between the structure of the disperses dyes and its dyeing properties.

La coacervation complexe, une séparation de phase associative principalement induite par des interactions électrostatiques, entre la ß-lactoglobuline (BLG, protéine animale) et la gomme d'Acacia (AG, polysaccharide végétal) a été étudiée dans ce travail. La plus grande difficulté pour comprendre la coacervation complexe au niveau moléculaire entre BLG et AG révèle être la polymolécularité élevée d'AG. A partir de là, la motivation principale de cette thèse était de comprendre et contrôler les interactions entre la BLG et les fractions moléculaires d'AG, FI (~88% d'AG) et FII (~10% d'AG) en utilisant la titration calorimétrique isotherme, la diffusion statique et dynamique de lumière, la mobilité électrophorétique, la Granulo- Polarimétrie et la microscopie optique. Une énergie d'interaction plus forte, une stoechiométrie d'association plus faible et ainsi une complexation favorable ont étés montrées entre la BLG et FII en relation avec l'accessibilité et la densité de charges plus élevées de FII. Les résultats majeurs de cette étude ont ainsi montré des rôles différents des fractions de l'AG dans la coacervation complexe avec la BLG.

Le risque d'épuisement de ressources naturelles fossiles à partir desquelles nombres d'oléfines sont fabriqués, a permis le développement de nouveaux matériaux polymères, 100% renouvelables dénommés biopolymères. L'acide poly lactique est sans doute le plus prometteur d'entre eux. D'origine naturelle, ce polyester est synthétisé à partir d'aliments riches en amidon tels que le maïs, la betterave ou la pomme de terre. Son caractère biodégradable lui offre un large éventail d'applications dans les domaines aussi variés et divers que la médecine, le bâtiment, l'industrie automobile, le biomédicale ou encore le textile habillement. Ce travail consiste à étudier la structure et la texture de l'isomère mixte (PDLA) et de déterminer l'incidence de sa morphologie sur les propriétés mécaniques et tinctoriales requises pour des applications textiles. Nous avons par des méthodes spectrales, caractérisé le polymère afin d'en déterminer entre autre, la composition massique, et la stéréorégularité, paramètres très importants ayant une forte influence sur les propriétés mécaniques du polymère, notamment la stabilité thermique ou la résistance à l'hydrolyse. Nos expériences menées sur la stabilité thermique du polymère révèlent que le polymère est susceptible de s'hydrolyser sous l'action combinée de l'eau, de la température et du pH, entraînant ainsi une diminution de la masse moléculaire, donc, une perte de propriétés mécaniques de la fibre.Le PLA est également un polymère qui supporte mal la teinture, et seuls les colorants dispersés sont susceptibles de teinte cette fibre sous certaines conditions. L'étude de la cinétique de fixation de trois colorants dispersés sur la fibre de PLA à permis d'établir une relation entre la structure du colorant et ses propriétés tinctoriales.

Les nanoparticules d'argile sont des ressources naturelles largement disponibles et peu coûteuses présentant de nombreuses caractéristiques telles qu'une grande surface spécifique, une imperméabilité aux gaz, ainsi que des propriétés mécaniques et thermiques élevées. Elles ont donc attiré depuis plus de trois décennies une attention particulière, notamment pour le renforcement des matériaux à base de polymères. Cependant, les nanoparticules d'argile à l'état natif souffrent d'une incompatibilité, donc de faibles interactions interfaciales et de d'une mauvaise dispersion avec/dans la plupart des matériaux polymères organiques à cause de leur hydrophilie intrinsèque et des fortes interactions entre les feuillets constitutifs. Ainsi, l'un des principaux défis dans le développement de nanocomposites polymères à base d'argile (NAPs) avec des propriétés mécaniques avancées repose sur le contrôle au niveau à l'échelle moléculaire des propriétés interfaciales entre l'argile et la matrice polymère. En tenant compte des critères du développement durable, du génie civil et de l'économie verte, nous avons développé, dans la première partie de cette thèse, des nano-renforts réactifs et pré-exfoliés qui peuvent être incorporés dans une grande série de matrices (bio)polymères en donnant lieu à de fortes interactions avec les dites matrices et conduisant pour un à des comportements mécaniques améliorés. Afin de mieux répondre à ces spécificités, nous avons mis en oeuvre des approches vertes pour la préparation de ces nano-renforts génériques, à savoir la photopolymérisation a été utilisée comme faible consommateur d'énergie et une méthode rapide et peu énergivore pour la fonctionnalisation de surface des argiles, un protocole sans solvant a été utilisé pour préparer des nanocomposites ternaires, tandis que des biopolymères (amidon, cellulose) ou des précurseurs d'origine biologique (huiles végétales époxydées) ont servi de milieux de dispersion. Les résultats principaux issus de cette première partie peuvent être résumés comme suit : - La morphologie et la réactivité des nano-renforts d'argile sont aisément contrôlées en ajustant le temps de photo-polymérisation et en choisissant un monomère vinylique approprié. - Les méthodes de préparation permettent la préparation d'échantillons de à l'échelle des grammes. - La chimie surface des nano-renforts réactifs et pré-exfoliés peut être ajustée afin d'assurer la compatibilité avec les des biopolymères préformés thermoplastiques et des résines thermodurcissables, tels que l'amidon et les résines époxyde biosourcées, respectivement. - Les propriétés mécaniques des nanocomposites ternaires ainsi obtenus sont fortement améliorées comparés aux en comparaison des matrices polymères pures grâce à la dispersion homogène et fine des feuillets du nano-renfort dans la matrice polymère et aux fortes interactions interfaciales entre ces deux constituants / Clay nanoparticles (CNP) are abundantly available low-cost natural resources with numerous positive attributes such as large surface area, impermeability to gas, superior mechanical and thermal properties so that they have attracted over the last three decades significant attention, notably for the reinforcement of polymer-based materials. However, CNP suffer from incompatibility, hence weak interfacial interactions and poor dispersion with/in most of organic polymeric materials because of their intrinsic hydrophilicity and strong interlayer interactions. This limitation is one of the major reasons why polymer nanocomposites have to date remained mainly in laboratories. Thus, one of the key challenges in developing clay-based polymer nanocomposites (PCNs) with advanced thermo-mechanical, gas barrier...properties relies on the control at the molecular level of the interface properties of clay nanoplatelets-filled polymer resins. Taking into account the criteria for sustainable development, civil engineering and green economy, we have developed, in the first part of this thesis, reactive and pre-exfoliated clay nanofillers that may be further incorporated in a diverse set of biopolymer matrices and giving rise to strong energy interactions with the said matrices for improved mechanical behavior. To ensure a closer fit of these specifications we have implemented green approaches for the preparation of these generic nanofillers, namely photopolymerisation was used as a low energy consumption and fast method for the surface functionalization of native clays, solvent-free protocols were applied to prepare polymer nanocomposites, while biopolymers (starch, cellulose) or bio-based precursors (epoxidized vegetal oils) served as dispersion media. By controlling the preparation conditions, reactive clay nanofillers with adjustable interlayer spacing and chemical surface reactivity were prepared. Of particular interest is that the layered-like structure of the clay nano ller is preserved while the d-interlayer spacing can be increased though increasing the photopolymerization time, i.e. amount of polymer within the clay nanosheets. Our major results from the the first part can be summarized as follows: Morphology and reactivity of clay nanofillers are easily controlled though adjusting the photopolymerization time and selecting adequate vinyl monomer. - The newly preparation methods allow preparation of samples beyond the gram-scale. - Reactive and surface chemistry of pre-exfoliated clay nanofillers can be tuned to provide compatibility with both conventional preformed biopolymers and bio-based epoxy resins. - The mechanical properties of the resulting polymer nanocomposites are improved as compared to the neat polymeric matrices owing to the strong interface interaction between fillers and dispersion matrices

Dans le but de protéger la levure Saccharomyces cerevisiae pendant la déshydratation, deux stratégies ont été envisagées pour améliorer la survie cellulaire. D’une part, le renforcement de la résistance à l’oxydation (protection interne) a été réalisé par l’enrichissement en glutathion intracellulaire de la levure. D’autre part, l’encapsulation par la méthode couche-par-couche (layer-by-layer) en utilisant deux biopolymères β-lactoglobuline et alginate a été utilisée pour la protection externe de la levure. Un milieu adéquat ainsi que des conditions favorables de culture permettant l’enrichissement en glutathion intracellulaire ont été déterminés. La composition du milieu est riche en nutriments et précurseurs du glutathion se composant de 30 g/L de glucose, 30 g/L d’extrait de levure, 0,6 g/L de KH2PO4 et 0,6 g/L de cystéine. Le succès de l’encapsulation a été confirmé par différentes méthodes d’analyse comme la zétamétrie, la microscopie électronique et la spectroscopie infrarouge. Le dépôt des trois couches de β-lactoglobuline/alginate/β-lactoglobuline n’a pas affecté l’intégrité membranaire et la croissance de la levure. De plus, la perméabilité membranaire n’a pas été empêchée par la présence de cette barrière biopolymérique. L’effet de l’enrichissement en glutathion et de l’encapsulation sur la résistance de la levure dans les conditions de déshydratation choisies a été mesuré par l’estimation de la survie, les modifications biochimiques et le métabolisme des cellules. Les résultats ont montré que la levure enrichie en glutathion présente une meilleure survie après la déshydratation. De plus, la survie de la levure est améliorée par l’encapsulation, en particulier pendant la déshydratation à 45 °C. L’analyse des résultats d’infrarouge a relevé un point commun dans la relation entre les propriétés biochimiques de la cellule et la survie cellulaire. Plus le groupement méthyle (CH3) est important, plus la survie est importante. Le rôle du glutathion dans la protection de la levure a également été mis en évidence pendant la déshydratation. Il semblerait que l’action du glutathion oxydé ait été mise en place après l’intervention du glutathion réduit. De plus, la protection interne par le glutathion a permis à la levure de résister au stress chimique alors que la protection externe par encapsulation renforce la résistance contre les stress physique ou mécanique. Les résultats de la thèse pourront être utiles pour la recherche des nouvelles technologies de production et de protection des levures fragiles actives. / In order to protect the Saccharomyces cerevisiae yeast during dehydration, two strategies were used to improve cell survival. Strengthening cell resistance (internal protection) was performed by improving the concentration of intracellular glutathione in yeast. Encapsulation was performed by layer-by-layer method using two biopolymers β-lactoglobulin and alginate for the external protection of the yeast. The adequate medium culture and favorable growing conditions for glutathione enhancement were determined. The composition of the culture medium is rich in nutrients and glutathione precursors consisting in 30 g/L glucose, 30 g/L yeast extract, 0.6 g/L KH2PO4 and 0.6 g/L cysteine. The success of encapsulation was confirmed by different analytical methods such as zetametry, electron microscopy and infrared spectroscopy. The deposition of three layers of β-lactoglobulin/alginate/β-lactoglobulin did not affect membrane integrity and the growth of yeast. Furthermore, the membrane permeability was not affected by the presence of this biopolymer barrier. The effect of glutathione and encapsulation on the resistance of the yeast in dehydrating conditions was measured by the estimation of cell survival, biochemical modification and cellular metabolism. The results showed that the glutathione-enriched yeast present higher survival after dehydration. Moreover, the survival of the yeast was improved by the encapsulation. These observations were clearly obtained in dehydration conditions at 45 °C. Infrared analysis identified a common point in the relationship between biochemical property and cell survival. Higher survival was observed when the yeast was characterized by methyl group (CH3). The role of glutathione in yeast protection was highlighted during dehydration. It seemed that the action of oxidized glutathione was set up after the intervention of reduced glutathione. In addition, the internal protection by glutathione allowed the yeast to resist to chemical stress while the external protection by encapsulation enhances the resistance against physical or mechanical stress. These results can be useful for the research of new technology in fragile yeast production and protection.

L’ingénierie tissulaire est un domaine pluridisciplinaire visant l’élaboration de prothèses biologiques autologues. Dans cette stratégie, la fabrication de structures, appelées scaffolds, utilisées pour la culture cellulaire est nécessaire. Nous avons développé plusieurs méthodes de fabrication de ces structures tridimensionnelles. La première méthode (solvant casting/particulate leaching out) utilisant une solution de polymère et des particules sphérolisées de glucose comme porogène, permet l’obtention de structures possédant des pores sphériques et bien interconnectés. Nous avons montré que ces scaffolds sont biocompatibles et que leurs propriétés mécaniques en compression peuvent être ajustées. La seconde méthode, l’electrospinning, permet la fabrication de membranes fibreuses biocompatibles, dont le diamètre des fibres peut être contrôlé (de 800 nm à plusieurs micromètres). La troisième méthode de fabrication consiste à tricoter des fils de suture, élaborant ainsi des matrices hautement poreuses, dont le comportement en traction est similaire, dans sa forme, à celui d’un tendon ou d’un ligament. En couplant le procédé de tricotage et celui d’electrospinning, il est possible de construire des scaffolds, où des microfibres alignées sont déposées sur la surface des structures tricotées. Ce procédé innovant autorise un ensemencement cellulaire facile et efficace des scaffolds et nous avons montré que les cellules s’orientent spontanément selon la direction des fibres, imitant ainsi la morphologie des tendons et des ligaments. Dans une future utilisation, dans un bioréacteur appliquant de la traction-torsion cyclique, les microfibres vont pouvoir transmettre les déformations aux cellules et stimuler la synthèse de la matrice extracellulaire / Tissue engineering is a pluridisciplinary domain aiming at elaborating biological autologous prosthesis. In this strategy, the fabrication of structures, called scaffolds, used for cell culture is necessary. We developed several fabrication techniques of these three-dimensional structures. The first technique (solvent casting/particulate leaching out), involving a polymer solution and spherolized glucose particles, allows the elaboration of scaffolds, owing spherical and well interconnected pores. We showed that the scaffolds are biocompatible and that their mechanical properties in compression can be adjusted. The second technique, electrospinning, leads to the elaboration of biocompatible fibrous membranes whose fiber diameter can be controlled from 800 nm to several micrometers. The third technique of scaffold fabrication proceeds by the elaboration of knitted scaffolds from suture threads. The knitted scaffolds are highly porous and their tensile behavior is similar, in its shape, to the ligaments and tendons stress-strain curves. Using knitting and electrospinning, it has been possible to fabricate knitted scaffolds where aligned microfibers are deposited on their surface. This innovative process allows an easy and efficient cell seeding and we showed that cells are orientated along the fibers, mimicking thus tendons and ligaments morphology. In the future, theses scaffolds will be used in a bioreactor where cyclic traction and torsion will be applied. The aligned microfibers will be able to fully transmit the deformation to the cells, stimulating by this mean the extracellular matrix synthesis

Actuellement, les mousses de polymères thermoplastiques (ou plastiques expansés) sont utilisées dans de nombreuses applications de la vie courante. On peut les retrouver dans l’isolation, l’absorption de choc, l’emballage ou encore dans des applications spécifiques du secteur biomédical. Un des inconvénients majeurs est l’utilisation de matières synthétiques. Pour pallier cette problématique, l’utilisation de polymères biosourcés et biodégradables représente une alternative intéressante. L’objectif de ce travail est d’élaborer des mousses de PLA (poly-(acide lactique)), un polymère biosourcé, biodégradable et biocompatible. Pour réaliser ces matériaux poreux, la technique d’extrusion couplée à l’injection de CO2 supercritique est une solution performante. En effet, selon les conditions opératoires et la solubilité du CO2 dans le biopolymère utilisé, son injection dans le fourreau d’une extrudeuse va modifier les propriétés rhéologiques du polymère. Il va, de plus, jouer le rôle d’agent moussant lors de la dépressurisation que subit le polymère au cours de son passage dans la filière. L’avantage de cette technique par rapport aux techniques classiques est, qu’ici, l’agent physique moussant (le CO2) n’est pas toxique, est acceptable d’un point de vue environnemental et ne laisse aucun résidu dans le produit. Ce procédé a montré un grand potentiel pour la création de matériaux poreux avec différentes morphologies. Des mousses avec une porosité supérieure à 95 % ont pu être obtenues. À ces très hautes porosités, deux types de structure ont été observés en fonction de la température : une mousse fortement expansée radialement avec des cellules ouvertes de grande taille, ou une mousse fortement expansée longitudinalement présentant une faible teneur en cellules ouvertes de petite taille. Une étude paramétrique (T, P, % CO2), a été menée avec le PLA seul et en mélange à de l’amidon sous différentes formes. Ce dernier permet d’améliorer la biodégradabilité du PLA et de modifier son comportement durant le moussage. Afin de parvenir à une meilleure compréhension et donc une meilleure maîtrise du procédé, un modèle a été développé. Il s’appuie sur le couplage entre l’écoulement du mélange dans la filière avec les phénomènes de nucléation et croissance des bulles dans ce mélange. Il a été validé grâce à la comparaison avec les résultats expérimentaux préalablement obtenus. / Nowadays, foams of thermoplastic polymers (or expanded plastics) are used in many applications of day life. They can be found in insulation, shock absorption, packaging or biomedical specific applications. One of the major drawbacks lies in the use of synthetic materials. To overcome this problem, the use of biobased and biodegradable polymers represents an interesting alternative.The aim of this work is to elaborate foams with the biopolymer poly(lactic acid), PLA. To manufacture such a porous material, the process of extrusion assisted by supercritical CO2 is an efficient solution. Indeed, depending on operating conditions and CO2 solubility in the biopolymer, its injection in the barrel of an extruder modifies the rheological behaviour of the polymer. It also plays the role of an expansion agent during the depressurization undergone by the polymer while flowing through the die. The main advantages in comparison with traditional methods, are that, here, the physical blowing agent (CO2) is not toxic, environmentally friendly while leaving no residue in the final product. This process shows great potential for the creation of porous materials with different morphologies. Foams with porosity as high as 95 % have been produced. For such a high porosity, two structures have been observed: foams with a large radial expansion with only open cells of large size, or foams with a large longitudinal expansion with low content of open cell having small size. A parametric study (T, P, CO2 %) was conducted with PLA both pure and mixed with starch in various forms. The latter makes it possible to improve the biodegradability of the PLA and to modify its behaviour during the foaming. Modelling of the process could allow a better understanding. A model based on the coupling between the polymer flow in the die with the nucleation and growth phenomena, has been developed. It has been validated by comparison with the experimental results previously obtained.

L’objectif principal de cette thèse a été le développement, la caractérisation et l’évaluation in vitro et in vivo de différents nanovecteurs plus spécifiquement les nanoparticules spécifiques pour le traitement de la mélanome et β-lapachone-lipossomale incorporée dans des hydrogels de biopolymère pour la cicatrisation de blessures topiques. La première étape de cette thèse a consisté en la révision de la littérature liées aux résentes avancées sur les nanoparticules pour le ciblage d’agents thérapeutiques pour des cellules circulantes et des mésenchymateuses de mélanomes. De plus, cette révision a approfondi la connaissance sur les principaux biomarcateurs qui étaient déjà identifiés dans ces cellules et quelles caractéristiques des nanovecteurs peuvent influencer leur performance in vivo. Dans la phase expérimentale, les nanoparticules ont été développées en utilisant la méthode de nanoprécipitation de polymères dérivés du poli(γ-benzyl-L-glutamate). Ensuite, des immuno-nanoparticules combinées avec l’anticorps MART-1 spécifique pour les cellules de mélanome, ont été obtenues par le lien streptavidine-biotine. La combinaison de l’anticorps sur la superficie des nanoparticules a été évaluée par western blot. Les nanoparticules ont été caractérisées et évaluées in vitro dans des cellules de mélanome B 16-GFP et des cellules endothéliales de la veine ombilicale humaine (HUVECs), l’activation de complément a été recherchée par la technique d’immunoélectrophorèse bidimensionnelle. Les nanoparticules ont présenté des tailles comprises entre 20 et 100 nm et une charge négative (-3 à -30 mV). La combinaison de l’anticorps sur la superficie des nanoparticules a été observée par la technique western blot et confirmée par les altérations de la taille et de la charge de superficie des particules. Les nanoparticules développées n’ont pas été capables d’activer le systhème complémentaire étant considérées de longue circulation sanguine. Pour l’analyse in vitro, les nanoparticules n’ont pas présenté de cytotoxixité lorsqu’elles ont été testées dans des cellules de mélanome ou dans des cellules normales endothéliales. Lors des tests de capture cellulaire, les immuno-nanoparicules, qui contenaient l’anticorps spécifique pour la reconnaissance de l’antigène surexprimé dans des cellules de mélanome, ont présenté une augmentation de 40 à 50% lors de la capture pour ces cellules, cela indiquant une plus grande spécificité de ce nanovecteurs. La deuxième partie de cette thèse a été le développement, la caractérisation et l’évaluation de l’activité cicatrisante in vivo de β-lapacho encapsulé dans des liposomes multilamellaires incorporés dans de l’hydrogel de biopolymère produit par la bactérie Zoogloea sp. (β-lap-Lipo/ZBP/HEC). β-lap-Lipo/ZBP/HEC a présenté un pH et un comportement rhéologique approprié pour l’application topique, ainsi qu’un profil de libération plus lent de la β-lapachone à partir de l’hydrogel. Les analyses hystopotologiques de l’activité cicatrisante in vivo ont montré que le véhicule hydrogel de biopolymère a été capable de stimuler les réparations du tissu, augmenter la cellularité locale, les fibroblastes, les cellules inflamatoires, les vaisseaux sanguins et les fibrilles de collagène pendant la phase proliférative de la cicatrisation. De plus, β-lap-Lipo/ZBP/HEC a favorisé une augmentation de l’angiogenèse locale et une dimminution de l’inflamation de la blessure. Ces résultats ont montré le potentiel de l’application topique de β-lap-Lipo/ZBP/HEC pour la thérapie des lésions. Pour conclure, cette thèse a contribué au développement de nanovecteurs promisseurs ayant différentes applications biologiques et formes d’administration, comme le traitement systémétique de la mélanome et l’action topique lors de la cicatrisation des blessures / This thesis had as general objective the development, characterization and evaluation in vitro or in vivo of different nanocarriers, specifically site-specific nanoparticles for the treatment of melanoma and liposomal-hydrogel containing β-lapachone for topical wound healing. The first part of this thesis consisted in a literature review about the recent advances in nanoparticles for the targeting of therapeutic agents to circulating and mesenchymal melanoma cells. In addition, this review deepened the knowledge about the main biomarkers identified in these cells and which characteristics of nanocarriers may influence on their in vivo performance. In the experimental phase, nanoparticles were developed through the nanoprecipitation method of polymers derived from poly (γ-benzyl-L-glutamate). Next, immunonanoparticles conjugated with MART-1 antibody specific for melanoma cells were obtained through the streptavidin-biotin binding. The conjugation of this antibody on the nanoparticles surface was evaluated by western blot. The nanoparticles were characterized and evaluated in vitro in B16-GFP melanoma cells and human umbilical vein endothelial cells (HUVECs) and the complement activation was investigated by bidimensional immunoelectrophoresis. The nanoparticles presented sizes between 20 and 100 nm and negative surface charge (-3 to -30 mV). The conjugation of antibody on the nanoparticle surfaces was detected by the western blot technique and confirmed by the changes in particle size and surface charge. The developed nanoparticles were not able to activate the complement system being considered long blood circulation. Regarding the in vitro analysis, the particles did not show cytotoxicity when tested in melanoma cells or normal endothelial cells. In the cell capture assays, the immunonanoparticles, containing a specific antibody for the recognition of the overexpressed antigen in melanoma cells, showed an increase of 40 to 50% in the uptake for these cells, indicating a specificity of this nanocarrier. The second part of this thesis consisted of the development, characterization and evaluation of the in vivo wound healing activity of β-lapachone encapsulated in multilamellar liposomes and incorporated in a biopolymer hydrogel produced by Zoogloea sp (β-lap-Lipo/ZBP/HEC). β-lap-Lipo/ZBP/HEC presented pH and rheological behavior suitable for topical application, as well as a slower release profile of β-lapachone through the hydrogel. Histopathological analyzes of the healing activity in vivo, showed that the biopolymer hydrogel vehicle was able to stimulate tissue repair, with the increase of local cellularity, fibroblasts, inflammatory cells, blood vessels and collagen fibers, during the proliferative phase of wound healing. In addition, β-lap-Lipo/ZBP/HEC promoted an increase in local angiogenesis and a decrease of inflammation at the wound site. These results demonstrate a promising topical application of β-lap-Lipo/ZBP/HEC for wound therapy. In conclusion, this thesis contributed for the development of promising nanocarriers with different biological applications and administration routes, such as systemic treatment of melanoma and topical action in wound healing.