L’objectif de cette thèse est d’étudier les interactions entre polyélectrolytes (PE) de charges opposées par analyse frontale continue en électrophorèse capillaire (FACCE) et par titration calorimétrique isotherme (ITC), en fonction de la force ionique du milieu et des paramètres physico-chimiques relatifs aux deux partenaires (taux de charge chimique, masse molaire, ramification). Un copolymère statistique d’acrylamide et de 2-acrylamido-2-méthyl-propane sulfonate (PAMAMPS) de taux de charge variant entre 15% et 100% a été synthétisé et caractérisé pour cette étude. En tant que polycation modèle, la poly(L-lysine) a été retenue, sous sa forme linéaire (PLL) ou ramifiée / hyperbranchée (DGL). Des mesures par turbidimétrie ont permis d’étudier la stabilité des complexes de polyélectrolytes (PEC) en fonction de la force ionique du milieu. La détermination de la stœchiométrie des PEC par 1H-RMN a permis d’établir une règle générale pour prédire les stœchiométries de charge des PEC. Les paramètres thermodynamiques d’interactions (constantes et stœchiométries d’interaction, contribution entropique et enthalpique) ont été déterminés, par le tracé systématique des isothermes d’adsorption, en considérant le modèle d’interactions des sites indépendants de même énergie. Une dépendance linéaire entre le logarithme des constantes d’interactions et le logarithme de la force ionique a été observée. Cette dépendance en force ionique confirme le caractère entropique des interactions entre PE de charges opposées. Elle permet aussi de quantifier le nombre de contre-ions relargués lors de la formation du PEC. Cette quantité de contre-ions libérés a pu être comparée à la quantité totale de contre-ions condensés. Cette modélisation permet, en outre, de prédire les constantes d’interaction pour des taux de charge intermédiaires et à différentes forces ioniques. / The aim of this thesis is to study the interactions between oppositely charged polyelectrolytes (PE) by frontal analysis continuous capillary electrophoresis (FACCE) and isothermal titration calorimetry (ITC) as a function of the ionic strength of the medium and the physico-chemical properties related to the two partners (chemical charge density, molar mass, ramification). Statistical copolymers of acrylamide and 2-acrylamido-2-methyl-propane sulfonate (PAMAMPS) with chemical charge densities varying between 15% and 100% were synthesized and characterized for this study. Poly(L-lysine) under their linear (PLL) or ramified/hyperbranched (DGL) forms were used as model polycations. Turbidity measurements allowed the study of the stability of the polyelectrolyte complexes (PEC) as a function of the ionic strength of the medium. PEC charge stoichiometries were measured by 1H-NMR, and a general predictive rule that estimates the PEC charge stoichiometry was enounced. The thermodynamic binding parameters (binding constant, stoichiometry, enthalpic and entropic contributions) were determined, by systematically plotting the isotherms of adsorption, and using the model of independent and identical interacting sites. A linear dependence between the logarithm of the binding constants and the logarithm of the ionic strength was observed. This linear dependence confirmed the entropic character of the interactions between oppositely charged PE and allowed quantifying the number of released counter-ions that were compared to the total number of condensed counter-ions. Furthermore, this modelling allowed predicting the binding constants for intermediate chemical charge densities and at different ionic strengths.

Cette thèse présente une étude des solutions aqueuses de trois complexes de polyélectrolytes (PECs) modèles. Les PECs résultent de la complexation de deux polyélectrolytes linéaires de charge opposée: un polycation (le PDADMA) et trois polyanions de longueur de persistance non électrostatique distinctes: le polystyrene sulfoné (PSS), le poly(α-méthyl styrène sulfoné) (PαMSS) et l’acide hyaluronique (HA). En plus de l’influence de la rigidité intrinsèque des polyanions sur la formation et la structure des PECs, les effets de la force ionique et de la méthode de préparation des solutions aqueuses de PECs ainsi que l’influence de la concentration des solutions binaires de polyélectrolytes initiales ont également été abordés. Nous suggérons que le processus de complexation entre polycations et polyanions en régimes semidilué et concentré est analogue à une gélification. Il y a toutefois une différence entre les deux complexes qui est reliée à la différence de rigidité intrinsèque. / This PhD thesis presents a study of the aqueous solutions of three model polyelectrolyte complexes (PECs). PECs were formed between hydrophilic and highly charged linear macrocations of poly(diallyldimethyl ammonium) (PDADMA) and linear macroanions of distinct intrinsic persistence lengths: sulfonated polystyrene (PSS), sulfonated poly(α-methyl styrene) (PαMSS) and hyaluronate (HA). In addition to the effect of the macroion stiffness on the PEC formation and structure, those of the ionic strength and the way of preparing the PEC aqueous solutions as well as that of the concentration regimes of the initial PE aqueous solutions were also tackled. We suggest the complexation between macrocations and macroanions in the semidilute and concentrated regimes can be described as a universal gelation process. A difference between PDADMA-PSS and PDADMA-HA complexes is related to the primary self-assembling process and is associated with the distinct structural models for PECs.