La reparation de defauts osseux par les techniques de l’ingenierie tissulaire osseuse (ITO) est consideree comme une alternative aux greffes conventionnelles. L’objectif de ce projet de these fut de developper des materiaux destines a servir de scaffolds pour le comblement et la regeneration osseuse, ces derniers etant sous la forme d’hydrogels injectables d’une part, et d’eponges, d’autre part. Ces deux types de materiaux ont ete obtenus par melange de chitosane (CHT, cationique), et de polymere de cyclodextrine reticule par l’acide citrique (PCD, anionique), interagissant via des liaisons ioniques et formant des complexes polyélectrolytes. La premiere partie de la these a ete consacree au developpement et caracterisation d’une eponge CHT/PCDs qui a ete chargee avec le facteur de croissance de l’endothelium vasculaire (VEFG) dans le but de favoriser sa vascularisation. Le second volet de la these a eu pour objectif d’optimiser la formulation d’un hydrogel injectable destine a la chirurgie mini-invasive, compose de CHT et de PCD sous sa forme soluble (PCDs) et insoluble (PCDi) [CHT/PCDi/PCDs]. L'etude a ete concentree sur l’optimisation et la caracterisation des proprietes rheologiques de l’hydrogel. Enfin, une etude prospective sur le developpement de l'hydrogel/eponge composite en ajoutant une phase minerale - l'hydroxyapatite (HAp) dans la formulation a ete realisee afin d'ameliorer les proprietes mecaniques et osteoconductrices.L’eponges CHT/PCDs a ratio 3 :3 a ete obtenue par lyophilisation des hydrogels et a subi un traitement thermique (TT) afin d’ameliorer leur stabilite par la formation des liaisons covalentes. L’eponge CHT/PCDs avec un TT a 160°C a montre des proprietes de gonflement eleve (~600%) et une biodegradation ralenti induite par le lysozyme (~12% perte masse dans un mois). Sa microstructure, ses proprietes mecaniques de compression et sa cytocompatibilite avec deux types de cellules (pre-osteoblastes (MC3T3-E1) et endotheliales primaires (HUVECs) ont ete etudiees. Une porosite elevee (~87%) avec des pores interconnectes a ete observee par microtomographie de rayons X, ainsi qu’une bonne adhesion et colonisation cellulaire au sein de l’eponge par microscopie electronique a balayage (MEB). Le VEGF a ete incorpore dans l’eponge, et son profil de liberation a ete suivi, ainsi que la bio-activite du VEGF libere. La liberation du VEGF a ete rapide pendant les trois premiers jours, puis ralenti jusqu'a devenir non-detectable par la methode ELISA jusqu’a 7 jours. Le VEGF libere pendant les deux premiers jours a montre un effet pro-proliferation et pro-migration significatif sur les HUVECs.Les hydrogels injectables de CHT/PCDi/PCDs a differents ratios ont ete optimises et caracterises en fonction de leurs proprietes rheologiques, leur injectabilite, et leur cytotoxicite. L’impact de l’ajoute du PCDi dans l’hydrogel a ete clairement observe par analyses rheologiques Ainsi, l'hydrogel CHT/PCD, compose a parts egales de PCDi et de PCDs, a demontre le meilleur compromis entre stabilite structurelle, proprietes rheofluidifiantes et autoreparantes, et injectabilite. En plus, l’hydrogel a montre une excellente cytocompatibilite vis-avis les cellules pre-osteoblastes MC3T3-E1.Bases sur la formulation optimisee, l’HAp a ete incorporee a differentes concentrations dans l’hydrogel. L’ajout de la phase minerale n’a pas perturbe la formation ni la stabilite structurelle des hydrogels, mais a ameliore les proprietes viscoelastiques. Les eponges composites, elaborees par lyophilisation de ces hydrogels, ont montre que les particules de HAp etaient dispersees de maniere homogene dans la structure macroporeuse de l'eponge. Ces resultats encourageants ont montre qu'il etait possible de fournir un hydrogel injectable ou une eponge composite comme scaffold pour l’ITO [...] / Repair of bone defects by bone tissue engineering (BTE) methods is considered as an alternative to conventional grafts. The aim of this PhD project was to develop two types of BTE scaffolds for bone regeneration: one is in the form of injectable hydrogel, and the other is in the form of sponge. Both scaffolds based on the formation of polyelectrolyte complexes by mixing chitosan (CHT, cationic) and polymer of cyclodextrin (PCD, anionic). Besides developing the sponge scaffold, the vascularization of 3D scaffold (a challenge of BTE) was specially investigated in the first part of the work, for which vascular endothelial growth factor (VEFG) was loaded on the CHT/PCDs sponge to promote the vascularization. The second part of the thesis was dedicated to the elaboration of an injectable CHT/PCD hydrogel, which was intended for minimally invasive surgery. The formulation optimization of hydrogel was performed by tuning the composition ratios of two PCD components: soluble-form PCD (PCDs) and insoluble-form PCD (PCDi), in order to better reach the specific requirement (e.g. rheological properties) of injectable hydrogel for regenerative medicine. Finally, a prospective study on developing the composite hydrogel/sponge by adding a mineral phase - hydroxyapatite (HAp) in the formulation was realized to improve the mechanical and osteoconductive properties.CHT/PCDs sponges were obtained by freeze-drying the hydrogels CHT/PCDs 3:3. The thermal treatment (TT) at different temperatures was further applied on the sponge to improve the mechanical stability. The CHT/PCDs sponge treated at 160°C was opted for further study thanks to high swelling capacity (~ 600%) and moderate lysozyme-induced biodegradation rate in vitro (~ 12% mass loss 21 days). This sponge of choice was further evaluated for the microstructure, the mechanical property (compressive strength) and the cytocompatibility with pre-osteoblasts (MC3T3-E1) and endothelial cells (HUVEC). Results of X-ray microtomography showed a high porosity (~87%) in the sponge with interconnected pores. Good cell adhesion and in-growth (colonization) in the sponge were observed by scanning electron microscopy (SEM). After loading VEGF on the sponge, the release profile of VEGF and the bioactivity of released VEGF were thoroughly studied. It showed that the release of VEGF was rapid (burst) during the first two days, then slowed down up to non-detectable by ELISA method after 7 days. The released VEGF during the first two days showed a significant pro-proliferation and pro-migration effect on HUVECs.For the injectable CHT/PCDi/PCDs hydrogels, optimization of composition ratio was based on evaluating their rheological properties, injectability, and cytotoxicity. The beneficial effect of combining both PCDi and PCDs in the formula of the hydrogel was clearly observed on the properties of hydrogel. Namely, the CHT/PCD hydrogel, composed of equal quantity of PCDi and PCDs, demonstrated the best compromise between structural stability, shearthinning and self-healing properties, and injectability. An excellent cytocompatibility with preosteoblast cells (MC3T3-E1) was also confirmed for the hydrogel with this composition.Based on the optimized formulation, HAp was incorporated at different concentrations, which didn’t disturb the formation or the structural stability of the hydrogels, but improved the viscoelastic properties. The composite sponges, elaborated by lyophilization of these hydrogels, showed that the HAp particles homogeneously dispersed within the macroporous structure of the sponge. These encouraging results showed the feasibility of providing an injectable hydrogel or a composite sponge for BTE scaffold [...]

Afin de protéger les denrées alimentaires, l’industrie d’emballage enduit sur un film une couche très fine de polymère pour augmenter ses propriétés barrière aux gaz. Le problème majeur de ces enduits, généralement faits de poly (chlorure de vinylidène), vient de leur production de gaz toxiques à l’incinération. Les restrictions environnementales mondiales évoluent rapidement et sont de plus en plus strictes. De ce fait, des bioplastiques sont envisagés comme alternative. Dans ce contexte, l’objectif de la présente thèse est d'étudier le revêtement de films poly(téréphtalate d’éthylène) avec un polysaccharide, le chitosane. Ce dernier possède de bonnes propriétés barrières au gaz à sec. Cependant, son application dans l’emballage est limitée à cause de son caractère hydrophile. Le but de notre étude est donc d'améliorer les propriétés barrières à sec du chitosane par l’ajout de nano-charges d’argile et sa résistance à l’humidité par greffage de l’acide palmitique à la chaine du chitosane. L'efficacité d'incorporation de la vermiculite a été confirmée par DLS, DVS et DRX. Un facteur d'amélioration de la barrière (BiF) d’environ 100 pour l'hélium et de plus de 10 pour le dioxygène avec l'addition de 50% de vermiculite a été obtenu à sec. Le greffage de l’acide palmitique a été confirmé par spectroscopie IR-TF, ATG, DSC et RMN. Les résultats de mesures de la perméabilité hélium montrent une amélioration de facteur de la barrière (BIF) de 2 d’une couche de chitosane-g-acide palmitique et vermiculite à 60% en poids par rapport au PET non revêtu à 98% HR. / In order to protect food, the packaging industry performs a film coating with a very thin polymer layer to increase its gas barrier properties. The major problem of these coatings is that they are generally made of poly(vinylidene chloride) which leads to a toxic gas production during incineration. In view of the rapid change of the global environmental restrictions that become quite stringent, bioplastics seem promising alternatives. In this context, this thesis deals with a fundamental study of poly(ethylene terephthalate) films coated with a polysaccharide: chitosan. Chitosan offers good barrier properties in dry conditions. However, its application in the packaging is limited because of its hydrophilic character. Therefore, the main goal of our work is on one hand to enhance the dry barrier properties of the material through adding nanoclays and on the other hand to improve its resistance to moisture by incorporating palmitic acid by grafting it to the chitosane backbone. The incorporation efficiency of vermiculite was confirmed by DLS, DVS and XRD. A barrier improvement factor (BiF) of about 100 for helium and more than 10 for dioxygen with the addition of 50% vermiculite was obtained under dry conditions. The grafting of palmitic acid has been confirmed by FTIR spectroscopy, ATG, DSC and RMN. The results of helium permeability measurements showed an improvement of the barrier factor (BIF) of 2 in the case of a chitosan-grafted-palmitic acid layer with 60 weight% of vermiculite compared to the uncoated PET at 98% RH.

L'ostéoporose est la maladie métabolique la plus fréquente qui touche l'os. Plusieurs substances actives sont utilisées pour le traitement pharmacologique de cette maladie. Cependant, ce sont les bisphosphonates et surtout l'alendronate de sodium, qui sont prescrits en première intention. L'alendronate de sodium est, en effet, très efficace mais présente une faible absorption quand il est administré par la voie orale. Sa solubilité dans l'eau est de 20 mg/ml. Il présente en outre une faible biodisponibilité (de 0,6 à 0,7%). Cette substance active est aussi à l'origine d'effets indésirables d'irritation au niveau de l'oesophage, l'estomac et l'intestin. Ces effets sont dus à un contact local des cristaux de la substance active avec la muqueuse. L'approche d'encapsulation des substances actives dans des particules polymériques a permis d'obtenir plusieurs bénéfices thérapeutiques comme l'amélioration de la biodisponibilité et la diminution des effets indésirables. Dans la première partie de notre étude, on a réalisé l'encapsulation de l'alendronate dans des nanoparticules à base de poly-epsilon-caprolactone en utilisant la nanoprécipitation et l'émulsion double. Les nanoparticules obtenues ont une forme sphérique et une taille comprise entre 200 et 450 nm. Le meilleur pourcentage d'encapsulation a été de 34% et il a été obtenu avec la technique d'émulsion double. Ceci confirme que cette méthode est plus adaptée à l'encapsulation des molécules hydrophiles. Le profil de libération in vitro a montré deux phases : une première phase de libération relativement rapide et une deuxième phase beaucoup plus lente. L'analyse par modélisation mathématique a montré que la libération in vitro de l'alendronate se fait par diffusion et relâchement des chaines polymériques / Osteoporosis is the most frequent metabolic disease that affects bone. Many actives have been used as pharmacological treatment of this disease. However, bisphosphonates, especially, alendronate sodium, are indicated as first line regimen. Alendronate is highly efficient but presents low absorption after oral administration. Its solubility in water is 20 mg/ml. It has also poor bioavailability (0.6-0.7%). In addition, this active could lead to many side effects, which are mainly related to the esophagus, the stomach and the intestine. Such effects are linked to a local contact of drug crystals with the mucosa. Encapsulation of active molecules allowed the obtaining of many advantages over conventional pharmaceutical forms such as, bioavailability and tolerance enhancement. In the first part of our study, we managed to encapsulate alendronate sodium in poly-epsilon-caprolactone nanoparticles via two techniques: nanoprecipitation and double emulsion. Obtained nanoparticles presented a spherical form. Their size ranged between 200 and 450 nm. The highest encapsulation efficiency value was 34% and was obtained via double emulsion technique. This confirms that double emulsion is more suitable for hydrophilic drugs encapsulation. In vitro release profile showed two phases: first phase of burst release and a second more prolonged phase. Mathematical modeling showed that alendronate in vitro release occurs by drug diffusion and polymer chain relaxation. In the second experimental part, we managed to find a more interesting alternative. In fact, we opted for the use of chitosan which is a natural hydrophilic polymer. One of the obtained advantages is the avoidance of organic solvents use. In addition, this approach allowed the enhancement of encapsulation efficiency as this value increased to 70%. The used technique is ionic gelation. It is a simple encapsulation technique that is based on the transformation of a dissolved polymer to a gel-like state

Les propriétés complexantes de deux polymères, l'un d'origine biologique (le chitosane) l'autre synthétique (la polyethyleneimine, PEI), ont été mises à profit pour fixer des ions métalliques, au premier rang desquels le mercure. Le procédé de couplage complexation-ultrafiltration permet dans des conditions expérimentales optimisées, d'atteindre des taux de rétention supérieurs à 95 %. Si l'efficacité du chitosane est fortement contrôlée par le pH : rétention négligeable à pH inférieur à 4, et optimale à pH proche de 5,5 ; dans le cas de la PEI, l'influence du pH est moins marqué. La rétention du mercure a été testée dans des solutions binaires (Ni, Zn, Pb et Cu). Les deux macroligands montrent une nette préférence pour le mercure vis-à-vis de métaux tels que Zn, Ni et Pb. Le modèle de filtration sur gâteau se révèle logiquement le plus approprié pour modéliser le colmatage dans le cas de ces expériences menées sur une cellule d'ultrafiltration statique.

Ce travail concerne l'étude des propriétés biologiques d'hydrogels physiques bicouches de chitosane, dont l'usage est destiné à la cicatrisation des brûlures du 3ème degré. L'étude bactériologique a révélé que les dispositifs présentaient des propriétés bactériostatiques voire bactéricides de grand intérêt pour l'application visée. L'étude à long terme de la cicatrisation en présence des hydrogels physiques bicouches de chitosane a montré que ces dispositifs permettent la reconstruction d'un tissu bien organisé, bien vascularisé et aux propriétés mécaniques et esthétiques similaires à celles d'un tissu sain. L'avantage thérapeutique du dispositif proposé est que le système hydrogel n'a pas à être remplacé au cours de la cicatrisation, contrairement aux pansements traditionnels qui nécessitent d'être changés régulièrement, impliquant risques d'infection, douleurs et altération du tissu en formation. Le tissu cutané a été étudié au cours de ce travail à différentes échelles et selon différentes approches complémentaires : une approche esthétique et clinique (photos, calques), mécanique (tests de traction), histologique et immuno-histologique, et enfin nanostructurale grâce à l'utilisation conjointe de la microscopie électronique et de la diffusion des rayons X aux petits angles. L'étude histologique détaillée des interactions biologiques entre le tissu hôte et le dispositif a permis de valider son caractère biocompatible, biorésorbable et colonisable, et d'envisager son utilisation en ingénierie tissulaire en tant que milieu à gradient de propriétés biologiques, favorable au développement de néo-tissu cutané.

L’objectif principal de ce travail de thèse est de développer une nouvelle formulation formant un dépôt in situ après administration parentérale pour la libération prolongée de principes actifs. Les systèmes à base de chitosane (CS) formant des hydrogels sous l’action de la chaleur corporelle ont été choisis parmi les différentes catégories de formulations injectables se solidifiant in situ pour la biocompatibilité et la biodégradabilité reconnue de ce polymère. Après une revue des différents systèmes thermo-gélifiants à base de CS et de leurs utilisations, nous nous sommes intéressés en détail aux mécanismes sur lesquels reposaient la formation des hydrogels de CS / agent gélifiant. Une étude rhéologique approfondie combinée à de la 31P-RMN a permis de mettre en évidence le rôle clé de la partie polyol de l’agent gélifiant dans cemécanisme. La troisième partie a été consacrée au développement d’un nouveau système associant le CS au glucose-1-phosphate (G1-P). Une étude des propriétés physico-chimiques et de la stabilité de ce système a mis en évidence sa gélification dans les conditions physiologiques et l’amélioration significative de sa stabilité à long terme par rapport au système standard CS / glycérophosphate. Des essais de tolérance locale souscutanée réalisés sur un modèle murin ont montré que le système est raisonnablement bien toléré. Enfin, la dernière partie, consacrée à l’étude de la libération in vitro de différents composés modèles, a démontré l’aptitude du réseau polymère de CS / G1-P à prolonger la libération des substances incorporées. / The aim of this work was to develop a new parenteral in situ forming depot (ISFD) system for the controlled delivery of drugs. Chitosan (CS)-based systems that undergo sol / gel transition upon heating at physiological temperature were selected among the different categories of ISFDs due to their well-known biocompatibility and biodegradability. After an overall review of the recent progresses on standard CS-based ISFD systems, the synergistic mechanisms underlying the temperature-induced gelation of the CS / gelling agent systems were investigated through comprehensive rheological studies completed by 31P-NMR measurements. These investigations emphasized the key role of the polyol part of the gelling agent. The next step consisted in developing a new system combining CS and glucose-1-phosphate (G1-P). The physico-chemical characteristics and storage stability of this system were investigated. The results highlighted a sol / gel transition under physiological conditions and improved storage stability compared to the standard CS / glycerophosphate system. Local tolerability studies of the hydrogels in rats showed that the system was reasonably well tolerated. Finally, the last chapter, dedicated to the study of the in vitro release behavior of several model compounds, emphasized the ability of the polymeric CS / G1-P network to sustain the release of the incorporated substances.

La régénération après une lésion de la moelle épinière (ME) est abortive. Elle est du à une cascade d'événements cellulaires et moléculaires, dont la rupture de la barrière hémato-encéphalique, une inflammation persistante, une cicatrice gliale et la formation d'une cavité, combinée à la présence de molécules inhibitrices pour la repousse. Actuellement, aucune thérapie n'est efficace, mais le design de biomatériaux implantables pourrait permettre leur développement. L'hydrogel de chitosane (hCh) apparait prometteur, notamment grâce à la modulation de ses propriétés biologiques, notamment en modifiant son degré de déacétylation (DA). J'ai donc testé, dans une hémisection dorsale de la ME de rat, différentes formulations d'hCh fragmenté et examiné leur capacité à s'intégrer dans le tissu hôte lésé, sans produire une inflammation ou une réaction astrocytaire excessive. Mon travail montre que l'implantation de fragments d'hCh avec un DA de 4% est favorable à la reconstruction du tissu, en attirant différents types cellulaires et en recréant une vascularisation fonctionnelle. Il permet aussi de moduler la réponse inflammatoire, en favorisant une polarisation des macrophages en un phénotype M2. La cicatrice gliale est aussi réduite et les processus astroytaires s'orientent vers l'implant, en s'associant aux axones qui régénèrent et caractérisés par traçage axonale et immunohistochimie. Plusieurs sont myélinisés ou entourés par des cellules de Schwann, au moins jusqu'à 10 semaines après la lésion. Enfin, le remodelage structural est associé à une récupération locomotrice significative. / Regeneration after traumatic spinal cord injury generally fails due to a cascade of cellular and molecular events, including blood-spinal cord barrier breakdown,persistent and uncontrolled inflammation, and glial scarring and cavity formation combined with the presence of axon growth-inhibitory molecules. While efficient therapies are still lacking, recent progress in the design of implantable biomaterials may well open up new possibilites for their development. Chitosan hydrogels (hCh) seem particularly promising as their biological properties can be fine-tuned, notably by their degree of acetylation (DA). In the context of a rat dorsal spinal cord hemisection, I have tested different formulations of fragmented hCh for their ability to integrate into lesioned host tissue without creating additional inflammation, or excessive astrocytic reaction. Thus, I found that implantation of hCh particles of 4% DA allows for tissue reconstruction by attracting different cell types and recreating a functional vasculature. Importantly, it modulates the inflammatory response, favoring polarization of invading macrophages towards the M2 phenotype. In lesioned-implanted animals, the glial scar is less fibrous, astrocyte processes are mainly oriented towards the lesion and accompany a robust regrowth of fibers, whose origin was identified by axon tracing and immunohistochemistry. Many of these fibers are myelinated or ensheathed by Schwann cells, maintained at long term in the implant. Finally, this structural remodeling is associated with significant, long-lasting recovery of locomotor function, as I have shown by open-field and gait analysis.

Des hydrogels composites de chitosane et de charbon actif ont été préparés par séparation de phase induite par (i) contact de la solution de polymère avec une solution aqueuse de non-solvant (procédé par immersion) et (ii) pénétration de vapeurs de non-solvant dans la solution de polymère (procédé VIPS). La caractérisation multi-échelle (SAXS, WAXS, MEBE, module élastique, tests de diffusion) des gels a montré que le mode de contact n'avait pas d'influence sur les propriétés fonctionnelles des gels. Les structures obtenues sont homogènes, poreuses et amorphes. Elles conviennent pour constituer la couche de pansements cicatrisants en contact avec les plaies de type escarre. Un modèle original de gélification du chitosane, couplant transferts de matière, transferts de chaleur et réactions chimiques, a été élaboré. Il a permis de déterminer les temps caractéristiques de gélification, d'approcher les profils de concentration des espèces, et de corroborer la non-influence du procédé sur la structuration des matrices finales, par l'analyse des transferts mis en oeuvre. / Chitosan/Activated carbon composite hydrogels were prepared by phase separation induced by (i) immersing the polymeric solution in a non-solvent solution (wet process) and (ii) exposing the polymeric solution to non-solvent vapors (VIPS process). The multi-scale characterization approach (SAXS, WAXS, MEBE, storage modulus, diffusion tests) did not evidence any influence of the contact mode on the functional properties of the gels. Final structures are homogeneous, porous and amorphous. They are suitable to constitute the wound dressings layer in contact with eschar-like sores. An innovative chitosan gelation model was developed coupling mass transfers, heat transfers and chemical reactions. It permitted to forecast gelation times and concentration profiles. Simulation also corroborated the non-influence of the process on the final structuring of the matrices, analyzing transfers throughout the elaboration.

Ce travail porte sur la conception d'un système lipo-polysaccharidique sous forme d'un assemblage de taille micrométrique entre des nanoparticules lipidiques solides (SLNs) et un biopolymère. Le but est de formuler un vecteur pouvant : transporter un principe actif hydrophobe, résister aux conditions gastriques, et permettre un relargage contrôlé en conditions spécifiques. Le choix de la molécule active s'est porté sur un polyphénol, la curcumine, pour ses activités anti-oxydantes et anti-inflammatoires. Etant hydrophobe, la curcumine a été encapsulée dans des nanoparticules de beurre de karité qui est un lipide d'origine naturelle et solide à température ambiante. Les systèmes lipidiques ne résistant pas aux conditions gastriques, les nanoparticules ont été incluses dans une matrice de chitosane sous forme d'un assemblage micrométrique contrôlé par des interactions électrostatiques. Ce polymère naturel, chargé positivement grâce à la présence de groupements amines, résiste aux attaque des enzymes gastriques et présente des interactions spécifiques avec la muqueuse intestinale et notamment les mucines permettant ainsi un ciblage vers l'intestin et le côlon. La première partie de cette étude est focalisée sur le système beurre de karité-curcumine en absence de chitosane. L'effet du polyphénol sur la cristallisation du lipide a tout d'abord été étudié. L'influence de la composition du mélange ternaire (beurre de karité, tensioactif, eau) sur les propriétés des nanoparticules formées a ensuite été étudiée en utilisant la méthodologie des plans de mélanges. Cela a permis de contrôler la taille des SLNs formulées et de mettre ensuite en évidence l'influence de la taille des particules sur le taux d'encapsulation de la curcumine. La seconde partie est axée sur l'assemblage entre les nanoparticules et le chitosane. Des particules micrométriques ont ainsi été obtenues par interactions électrostatiques entre les SLNs encapsulant la curcumine et stabilisées par des phospholipides et le chitosane / This work deals with the design of a lipo-polysaccharidic system as a micrometric assembly between solid lipid nanoparticles (SLNs) and a biopolymer. The aim is to formulate a vector can: carry a hydrophobic active molecule, resist to gastric conditions, and allow a controlled release in specific conditions. Choosing the active molecule is carried on a polyphenol, curcumin, for its antioxidant and anti-inflammatory activities. Being hydrophobic, curcumin was encapsulated in shea butter nanoparticles, which is a natural lipid and solid at room temperature. Lipid nanocarriers are not resistant to gastric conditions; the nanoparticles have been included in a chitosan matrix in the form of a micrometric assembly controlled by electrostatic interactions. This natural polymer, positively charged due to the presence of amine groups, is resistant to attack by gastric enzymes and has specific interaction with the intestinal mucosa and in particular the mucin which can be useful as a carrier for curcumin in colon targeted drug delivery. The first part of this study focused on shea butter–curcumin system with the absence of chitosan. The effect of polyphenols on the lipid crystallization was studied. The influence of the composition of the ternary mixture (shea butter, surfactant, water) on the properties of the nanoparticles was then investigated by using the response surface methodology. This helped to control the size of SLNs and then to show the influence of particle size on the encapsulation efficiency of curcumin. The second part focuses on the assembling between the nanoparticles and chitosan. Micrometric particles were obtained through electrostatic interactions between SLNs encapsulated curcumin and chitosan

L'application des biomatériaux est de plus en plus élargie. Le progrès médical suggère l'utilisation des biomatériaux (verres bioactifs, apatites,..) en tant qu'implants selon le besoin de l'organisme. L'objectif de notre travail est de mettre en évidence l'influence biologique des molécules organiques (bisphosphonates, biopolymères et antibiotiques) incorporés dans des matrices de verres bioactifs. De même, notre étude vise à optimiser les meilleures techniques de synthèse et d'association des verres bioactifs à ces molécules. La détoxification des rats mâles de souche « Wistar » exposés au chlorure de nickel par une apatite synthétique a aussi fait l'objet de ce travail. Suite à une perte osseuse provoquée, nous avons démontré que l'utilisation des antibiotiques associés à des verres bioactifs en tant qu'implants osseux, chez des rattes ovariectomisées, permet d'éliminer certains effets indésirables par voie systémique. Ceci a été mis en évidence par l'évaluation des paramètres biochimiques et histologiques du foie et du rein. Aucune variation significative en comparaison avec ceux du témoin négatif n'a été révélée. L'étude in vitro a montré d'une part que l'introduction du Chitosan et surtout de l'antibiotique dans la matrice vitreuse font augmenter l'activité antibactérienne in vitro. Cette étude in vitro a montré d'autre part que la Ciprofloxacine induit un effet néfaste sur les cellules ostéoblastiques et endothéliales. Cet effet est local lorsqu'il s'agit des expérimentations in vivo. Ceci est mis en évidence lors des évaluations du statut oxydant. Les marqueurs du remodelage osseux, l'histologie de l'os et les paramètres physico-chimiques montrent l'effet retardateur de cet antibiotique sur la dissolution de l'implant et par conséquent sur son ossification. La synthèse par le procédé de sol-gel provoque une bioactivité plus importante que celle obtenue par fusion. La bioactivité des verres bioactifs étudiés diffère selon la molécule introduite. Celle-ci est réduite dans le cas de l'association du Clodronate et de Ciprofloxacine in vitro et in vivo. Alors que, le Polyvinyl Alcohol et surtout le Chitosan font modifier la cinétique de cette bioactivité in vivo. Concernant l'hydroxyapatite, nous avons essayé d'explorer son effet détoxifiant chez des rats reçevant le chlorure de nickel. Nos résultats ont montré que le nickel induit un stress oxydant au niveau du foie, du rein, de la rate et du culot érythrocytaire. Des troubles physiologiques ont été observés chez les rats exposés au nickel. Cependant, l'implantation de l'hydroxyapatite protège les rats intoxiqués par le nickel contre ses effets toxiques en diminuant l'état du stress. Le biomatériau utilisé s'avère efficace pour corriger l'équilibre ferrique et phosphocalcique, protéger les fonctions rénale et hépatique, abaisser le taux du nickel osseux et corriger l'anémie. / The application of biomaterials is increasingly widened. Medical progress suggest the use of biomaterials (bioactive glasses, apatites,..) as implants according to the need of the body. The aim of our work is to highlight the biological influence of organic molecules (bisphosphonates, biopolymers and antibiotics) incorporated into matrix of bioactive glasses. Similarly, our study aims to optimize the best synthesis and combination technique of bioactive glasses to these molecules. The detoxification of male rats strain "Wistar" exposed to nickel chloride by a synthetic apatite also has been the object of this work. Following the bone loss induced, we have demonstrated that the use of antibiotics associated with bioactive glass as bone implants, in ovariectomised rats, eliminates some adverse effects systemic. This has been highlighted by the evaluation of biochemical and histological parameters of liver and kidney. Any significant changes in comparison with those of the negative control was revealed. The in vitro study showed in the one hand that the introduction of Chitosan and especially of the antibiotic in the glass matrix can increase antibacterial activity. This in vitro study showed in the other hand that the Ciprofloxacin induces a negative effect on osteoblastic and endothelial cells. This effect is local when it has been an in vivo experiments. This is highlighted by the oxidative status evaluation. Markers of bone turnover, bone histology and physicochemical parameters show the retarding effect of this antibiotic on the dissolution of the implant and consequently on its bone formation. Synthesis by sol-gel method causes a more important bioactivity than melting. The bioactivity of elaborated bioactives glasses will differ depending on the molecule introduced. It is reduced in the case of combination of Clodronate and Ciprofloxacin in vitro and in vivo. While, Polyvinyl Alcohol and especially Chitosan modify the kinetic of the bioactivity in vivo. Concerning the hydroxyapatite, we tried to explore its detoxifying effect in rats receiving nickel chloride. Our results showed that nickel induces an oxidative stress in the liver, kidney, spleen and red cell pellet. Physiological disorders were observed in rats exposed to nickel. However, implantation of hydroxyapatite protects rats intoxicated by nickel against its toxic effects by decreasing the stress status. The used biomaterial is effective to correct ferric phosphate balance, protect kidney and liver function, reduce level of bone nickel and correct anemia.