L’objectif de ce travail a consisté à évaluer différents effets écotoxiques, cytotoxique et le potentiel androgénique de 14 produits pharmaceutiques: la clomipramine, la fluoxétine, la fluvoxamine, la paroxétine, la sertraline et la venlafaxine (antidépresseurs), l’amphotéricine B, l’éconazole, le kétoconazole et le miconazole (antifongiques), la clarithromycine (antibiotique), l’acébutolol (ß-bloquants), le gabapentine (antiépileptiques) et la cétirizine (antihistaminiques), à l’aide d’études in vivo et in vitro. Les tests d’écotoxicité aiguë (96h) sur le cnidaire d’eau douce Hydra attenuata ont montré un effet délétère sur la survie des hydres adultes, la morphologie et le développement des embryons pour l’ensemble d’antidépresseurs et des antifongiques testés. Les valeurs de CE50 calculées ont révélé que l’éconazole, le miconazole et la sertraline sont les molécules les plus toxiques. Les tests d’écotoxicité chronique sur les hydres adultes (10 jours) et les embryons (14 jours) ont mis en évidence que la plus part des molécules d’antidépresseurs testées sont des embryotoxiques et tératogènes puisque ils induisent des malformations chez les embryons contrairement aux antifongiques qui présentent des anomalies seulement chez les adultes. Ces tests ont montré aussi que les molécules d’antidépresseurs testées seules sont moins toxiques que lorsqu’elles sont testées en mélange. En effet, le mélange de molécules antidépresseurs testées présente une toxicité plus élevée sur les adultes que sur les embryons, avec une concentration minimale induisant des effets significatifs de l’ordre de ng L-1, concentrations proches de celles retrouvées dans l’environnement. De plus, les résultats d’écotoxicité chronique sur plusieurs générations d’hydres ont montré que la morphologie des individus de la première génération (F0) ainsi que ceux de la deuxième génération (F1) été affectée de la même manière, démontrant une sensibilité du même ordre vis-à-vis de la sertraline ou du mélange d’antidépresseurs, tandis que les individus issus de la troisième génération (F2) apparaissent moins sensibles lors de l'exposition à la sertraline. Par contre, la reproduction des hydres exposées à la sertraline est diminué de plus en plus dans chaque génération, avec une toxicité plus importante pour les individus de la troisième génération. Le mélange d’antidépresseurs affecte la reproduction des hydres de la deuxième génération F1 à des concentrations environnementales. Les essais in vitro conduits sur les mêmes molécules pharmaceutiques, testées seules et en mélange, sur les cellules MDA-Kb2 n'ont révélé aucun effet androgénique et cytotoxique sur les cellules à des concentrations environnementales / The objective of this work was to evaluate different ecotoxic, cytotoxic and androgenic effects of 14 pharmaceutical compounds: clomipramine, fluoxetine, fluvoxamine, paroxetine, sertraline and venlafaxine, amphotericin B, éconazole, ketoconazole and miconazole, clarithromycin, the acebutolol, gabapentin and cetirizine, using in vivo and in vitro studies. The acute ecotoxicity tests (96h) on the freshwater cnidarian Hydra attenuata showed deleterious effects on adult survival, morphology and embryo development for all tested antidepressants and antifungals drug. The values of EC50 concentrations revealed that econazole, miconazole and sertraline are the most toxic molecules. The chronic ecotoxicity tests on hydras adults (10 days) and embryos (14 days) revealed that most of the molecules tested antidepressants are embryotoxic and teratogenic as they cause malformations in embryos contrary to antifungal which display abnormalities in adults only. These tests also showed that antidepressants tested individually are less toxic than when tested as a mixture. This mixture has a higher toxicity on adults than on embryos, with significant effects concentrations around ng L-1 which are close to measured environmental concentrations. In addition, chronic ecotoxicity results over several generations of hydras have shown identical sensitivity of both first and second generation on morphology of individuals. No more toxicity was observed on the third generation of hydra. Concerning the reproduction of hydras, this parameters was strongly decreased in all generations with an increasing sensitivity of individuals along the generations. Moreover, the mixture of antidepressants affect reproduction of hydras for the second generation at environmental concentrations. In vitro tests conducted on MDA-KB2 cells with the same pharmaceuticals revealed that these compounds tested did not exert any androgenic and cytotoxic effect on cells in culture at environmental concentrations

Les Technosols issus de l’arrêt des activités industriels présentent des propriétés physico-chimiques très contrastées de celles de sols naturels et peuvent renfermer de fortes teneurs en polluants organiques (e.g. composés aromatiques polycycliques (CAP)). Leur abandon pendant des décennies a entrainé l’apparition d’une pédogenèse, particulièrement sous l’influence de facteurs climatiques et supposé entrainer un phénomène d’atténuation naturelle des polluants organiques bien que ces effets ne soient rarement identifiés. Nous proposons ainsi de modéliser l’évolution de la disponibilité des CAP au cours du temps et sous l’influence du facteur climatique. La première étape a été de transcrire des données climatiques atmosphériques en conditions pédoclimatiques et ce, selon les effets de la localisation à l’échelle mondiale, de scénarios de changements climatiques (GIEC), des propriétés des sols et de la profondeur. L’effet de modalités pédoclimatiques sur la disponibilité des CAP a ensuite été testée en conditions contrôlées et sur 11 terres industrielles contrastées (cokeries, usines à gaz). Les conséquences de ces variations de disponibilité des CAP sur la toxicité des sols ont ensuite été validées par un test de croissance de Zea mays L sur les terres vieillies. Les résultats ont été incrémentés dans les modélisations des pédoclimats permettant ainsi de prédire l’évolution de la disponibilité des CAP. Si les conditions climatiques actuelles participent à une diminution de la disponibilité des CAP, le phénomène inverse se produit suite à un réchauffement climatique, que nous définirons comme amplification naturelle, soulignant à nouveau les risques potentiels liés aux changements climatiques sur les sols / Technosols linked with the end of industrial activities depict contrasted properties from those of natural soils and may contain high concentration of organic pollutants (e.g. polycyclic aromatic compounds (PAC)). Their neglect led to the apparition of pedogenetic processes particularly under the influence of climate which potentially contribute to the natural attenuation phenomenon. Hence, we suggest a new method to predict the evolution of PACs’ availability over time and under the influence of climate. The first step was to build a transcription model to predict the pedoclimate evolution derived from weather datasets and under the influence of climate location, climate change scenarios (IPCC), soil properties and depth. The effect of pedoclimatic events on the evolution of PAC availability was then tested in controlled conditions and on 11 contrasted industrial soils (coking plant and gas plant). This allowed predicting the frequency and occurrence of major pedoclimatic events (e.g. freeze-thaw, wetting-drying cycles and periods of high temperature) that drive pedogenesis. The consequence of these availability variation on toxicity were then tested using a growth test of Zea mays L. on aged soils, confirming that PAC availability and soil phytotoxicity are linked. The aging results were then incremented into the pedoclimate model to predict the evolution of PAC availability over time. As the current climatic conditions lead to a decrease in PAC availability (natural attenuation), the opposite effect is observed under the warmer climate of 2100. We described this phenomenon as natural amplification which underlines the upcoming threat of climate change on soils

La contamination des aliments par les mycotoxines est une source très importante de gaspillage de nourriture. Depuis des années, la stratégie classique pour lutter contre ces contaminants est l’utilisation de pesticides. Cependant, il a été montré que ces produits pouvaient avoir des effets nocifs sur la biodiversité et la santé humaine et animale. Il est donc nécessaire de développer de nouvelles stratégies, plus écologiques, pour lutter contre les mycotoxines. L’utilisation de produits naturels pourrait représenter une alternative intéressante et plus respectueuse de l’environnement. En effet, certains produits naturels sont capables d’inhiber la production de mycotoxines. Cependant, le mécanisme d’action mis en jeu est souvent mal compris. Un des objectifs principaux de ce travail a consisté à identifier des produits naturels capables d’inhiber la production de mycotoxines et d’élucider leur mécanisme d’action moléculaire. Pour ce faire, un outil moléculaire a été conçu pour comprendre les mécanismes permettant à des produits naturels d’inhiber la production d’Aflatoxine B1 (AFB1) chez Aspergillus flavus. L’étude de cette mycotoxine est importante puisque c’est un cancérigène puissant chez l’homme et les animaux. Un outil moléculaire permettant l’analyse simultanée de l’expression de 60 des principaux gènes impliqués dans la synthèse de l’aflatoxine B1 par q-*-PCR a été développé. Il permet d’étudier l’ensemble des gènes du cluster d’AFB1 mais également 33 autres gènes codant pour des facteurs de régulation liés à l’environnement dans lequel se trouve la moisissure. Par cette approche, le mécanisme d'action moléculaire de l’eugénol et la pipérine, ainsi que celui de 3 extraits naturels de plantes a été identifié et l'impact de ces composés sur les gènes impliqués dans la production d'AFB1 a été élucidé. L'un des principaux résultats de cette étude a été de montrer que les différents produits naturels modulent systématiquement plusieurs gènes au cours de l'inhibition de la production d’AFB1. Notre étude montre que les produits naturels représentent une alternative possible pour limiter la contamination des aliments par l’AFB1. L'élucidation du mécanisme d'action des produits naturels ouvre de nouvelles perspectives sur les méthodes à employer pour inhiber la production de la toxine. / Mycotoxin’s contamination represents an important source of food spoilage that has to be taken in consideration. For years pesticides, have been used as a common strategy to combat mycotoxin contamination. However, such products were also demonstrated to be harmful to humans and animals’ health. Therefore, it is necessary to find new strategies in order to avoid mycotoxin contamination and the use of natural products could be a promising alternative. Indeed, these compounds may be eco-friendly and several of them are demonstrated aseffective agents against toxin production. Nevertheless, their precise mechanism of action is poorly documented. One of the principal aim of this work consisted in the identification of natural sources capable to inhibit mycotoxin production and in the elucidation of their molecular mechanism of action. For that, we developed a molecular tool aiming the analysis of the impact of natural extracts on the expression of several genes related to Aflatoxin B1 synthesis in Aspergillus flavus. The study of this mycotoxin is an important issue since it is one of the most dangerous compounds inducing cancer in humans and animals. Taking advantage of the well-studied genome of Aspergillus flavus and considering that AFB1 production involves a great number of genetic elements, a q-PCR approach including 60 of the principal genes involved in toxin biosynthesis was developed. This tool simultaneously studies the entire AFB1 gene cluster but also 33 regulatory factors coding for external stimuli to which fungus is exposed. Using this molecular approach, the study of already known but also, new sources of anti-aflatoxigenic compounds was performed. The molecular mechanism of action of 2 isolated molecules and 3 whole plant extracts were determined and the impact of these compounds on the genes involved in AFB1 production was analysed. One of the innovative findings consisted in the demonstration that natural products systematically modulate several genes within AFB1’s inhibition. Taken together, our approach demonstrated that the use of natural products against mycotoxin production can represent an alternative strategy to inhibit food contamination. The elucidation of the mechanism of action of natural products allowed a better understanding of the fungal machinery through which toxin can be inhibited.

Le travail de la thèse se focalise sur le traitement de l'air chargé en composés organiques volatils (COV) par un procédé d'ozonation avancée sur les zéolithes. Le procédé est basé sur la combinaison de deux techniques, utilisées de manière séquentielle : l'adsorption des COV sur un lit de zéolithes puis la régénération du lit saturé par ozonation. Avant d'étudier leur performance sur l'adsorption puis l'ozonation, les zéolithes ont été caractérisées par l'adsorption à l’azote, par spectroscopie Infra Rouge et par microscopie électronique. La concentration des sites acides de Lewis et de Brønsted ont également été quantifiées. Les interactions binaires entre le toluène et les zéolithes, puis entre l'ozone et les zéolithes sont étudiées. Les équilibres d'adsorption et les courbes de percées sur les différentes zéolithes sont déterminés expérimentalement, puis modélisés. La réactivité de l'ozone sur les zéolithes a été clarifiée, mettant en évidence la décomposition de l'ozone et la création d’espèces oxygénées oxydantes, adsorbées à la surface. L'influence de la concentration en sites acides de Lewis sur la décomposition de l’ozone a été discutée. Enfin, la régénération des adsorbants chargés en COV par l'ozone gazeux a été réalisée. L'influence des propriétés des zéolithes et des conditions opératoires ont été étudiées. / The PhD work focuses on the treatment of Organic Volatile Compound polluted air by an advanced ozonation process on hydrophobic zeolites. The process is based on two steps: gaseous pollutants are firstly adsorbed on zeolite bed; the second step is the regeneration of zeolites charged of COV by gaseous ozone. Firstly, zeolites are characterized by Nitrogen adsorption, analysis of Lewis and Brønsted acid sites, Infrared spectroscopy and Scanning Electron Microscopy. The adsorption equilibrium and breakthrough curve of toluene on different kind of zeolites are determined experimentally and modelled. The study of the reactivity of ozone on fresh zeolites shows that ozone is mainly decomposed on its surface and stable surface oxygenated species are produced. The latter can react with organic pollutant. The influence of Lewis acid site and operating conditions are discussed. Finally, the oxidation by ozone of toluene adsorbed on zeolites is realised. The comparison of zeolite structure and operating conditions (Air humidity, inlet ozone concentration) are carried out.

Les sites chimiques, pétrochimiques et pétroliers génèrent des effluents chargés en polluants soumis à une réglementation de plus en plus stricte. Le travail de thèse se focalise sur le traitement des effluents industriels et plus spécifiquement sur l'amortissement des pics de pollution via un procédé d'adsorption/désorption afin de minimiser les impacts négatifs sur l'épuration biologique. Pour cela, deux études complémentaires ont été menées en parallèle. La première étude concerne l'adsorption et la désorption de polluants en phase aqueuse avec notamment la sélection d’un adsorbant puis la détermination de ses capacités d'adsorption vis-à-vis de deux molécules modèles. Plusieurs cycles d'adsorption et de désorption ainsi que des pics de pollution ont été réalisés afin de (i) démontrer la faisabilité du procédé, (ii) d'identifier les phénomènes mis en jeu et les paramètres déterminants dans la capacité d'amortissement d'une colonne d'adsorbant et (iii) étudier les phénomènes de compétition entre molécules. Les données expérimentales ont pu être modélisées avec succès à l'aide d’un couplage du modèle Linear Driving Force (LDF) et de l'isotherme de Freundlich. D'autre part, l'impact d'une variation de charge sur les performances épuratoires du traitement biologique seul a été examiné et comparé aux effets observés lors d'un pic de pollution sur un procédé couplant une colonne d'adsorbant (en amont) et le traitement biologique. Un intérêt a également été porté aux foisonnements de bactéries filamenteuses, survenus à plusieurs reprises : une identification des filaments a été réalisée et un traitement de lutte efficace a été mis en place. Les résultats ont démontré qu'une colonne d'adsorbant placée en amont du bassin de biodégradation permet d'améliorer la qualité de l'effluent traité et ainsi de respecter les normes de rejet fixées par la législation. / Chemical, petrochemical and oil industries generate polluted effluents which are covered by increasingly stricter regulations. This PhD work focuses on the treatment of industrial effluents and more specifically on pollution peaks dampening through a process of adsorption/desorption so as to minimize the negative impacts on biological purification. Two complementary studies have been carried out simultaneously as part of this work. The first study concerns the adsorption and desorption of pollutants in aqueous phase including adsorbent selection and determination of its adsorption capacities, for two model molecules. Several cycles of adsorption and desorption, as well as peaks of pollution, have been carried out in order to (i) identify the phenomena involved and the determining parameters of the attenuation capacity of the adsorbent column, and (ii) to study competitive phenomenon between two molecules. Experimental data has been successfully modelled using both Linear Driving Force (LDF) and Freundlich isotherm models. For the second study, the impact of load variation on the biological treatment purifying performances has been investigated and compared to effects observed in response to a pollution peak on the process coupling an adsorption/desorption column and biological treatment. Concerning filamentous bacteria bulking, which occurs frequently, filament identification has been carried out and struggle treatments have been efficiently implemented. The results showed that an adsorbent column placed before the biological biodegradation improves treated effluent quality and so allows for the respect of discharge norms

Ce travail de thèse traite de l'étude de levures non-Saccharomyces (Kluyveromyces marxianus et Pichia kluyveri) du point de vue physiologique lors de la fermentation de moût à base de jus d’agave pour l’obtention de tequila. Il consiste à déterminer comment différents facteurs tels que la source de carbone, d'azote, les concentrations de minéraux (calcium et magnésium) présent dans le milieu, l'aération et la température affectent le métabolisme de la levure et provoque des changements dans la production de composés volatiles durant la fermentation qui peuvent contribuer positivement à la boisson alcoolisée. Les levures utilisées au cours de cette étude ont été obtenues à partir de la collection de microorganismes du CIATEJ, qui ont été isolées à partir de différents procédés de fermentation artisanale de mezcal des états de Oaxaca, Guerrero et San Luis Potosi au Mexique. Sur la base de connaissances préalables disponibles dans la littérature qui démontrent que ces levures non-Saccharomyces sont de bonnes productrices de composés volatiles ainsi que des résultats obtenus, une utilisation de ces levures dans le procédé de fermentation alcoolique pour la production de tequila est considérée. Les résultats montrent que les levures non- Saccharomyces étudiés sont affectées par tous les facteurs étudiés, ils doivent donc être considérés et contrôlés durant le procédé de fermentation pour obtenir la production des composés volatiles recherchés. Les souches étudiées présentent un certain potentiel qui leur permet de se positionner comme possible candidat pour réaliser une fermentation de manière indépendante sans avoir besoin de la présence de Saccharomyces cerevisiae, ou en co-culture avec S. cerevisiae pour obtenir dans les deux cas une tequila plus aromatique par rapport aux produits qui sont actuellement disponibles sur le marché. La connaissance détaillée des besoins physiologiques de la levure, nous donne la possibilité de modifier les composés volatiles présents dans la boisson alcoolisée, en contrôlant les paramètres au cours du procédé de fermentation. / The present work aimed to study how factors such as carbon and nitrogen source, calcium and magnesium concentration (in the medium), aeration or temperature disturb the metabolism of non-Saccharomyces yeasts (Kluyveromyces marxianus and Pichia kluyveri), specifically their impact on the production of volatile compounds during alcoholic fermentation of agave must employed in Tequila elaboration process. The used yeasts were obtained from the collection of CIATEJ strains, which were isolated from artisanal mezcal fermentation processes from the states of Oaxaca, Guerrero and San Luis Potosi in Mexico. It is intended to use the information generated and then using these yeasts in alcoholic fermentation processes for the production of tequila. Based on prior knowledge that non-Saccharomyces yeasts are good producers of volatile compounds desired in alcoholic beverages requested by consumers and the results of this study, the use of these strains is considered for tequila production. The results obtained in the present study revealed that all tested factors disturbed volatile compound production in these non- Saccharomyces yeasts and therefore need to be considered to drive fermentation processes aiming the production of a more aromatic beverage. Some yeast strains showed good potential to perform fermentation without or in co-culture with S. cerevisiae obtaining in both cases a product with more desired flavors compared to products currently on the market. The knowledge about the physiological needs of these yeasts gives the opportunity to modify the composition of the alcoholic beverage, only by controlling the parameters during the fermentation process.

La valorisation chimique des espèces condensables issues de la torréfaction de biomasse ainsi que l'utilisation d'un gaz vecteur à faible coût, tels que les gaz de combustion, peuvent constituer des étapes importantes pour le développement du procédé de torréfaction à l'échelle industrielle. Les rendements des espèces condensables varient selon la composition de la biomasse, notamment par la présence de certains minéraux, et varient aussi en fonction de conditions opératoires telles que le gaz vecteur utilisé. Afin d'étudier l'effet du potassium sur la perte de masse de la biomasse et sur le rendement des espèces condensables, trois biomasses déminéralisées ont été imprégnées avec différentes concentrations de K2CO3 puis torréfiées à 275°C jusqu'à l'obtention d'une perte de masse cible (25 ou 30%). La torréfaction a été effectuée à la fois dans un instrument d'analyse thermogravimétrique (ATG) et dans un réacteur à l'échelle laboratoire sous azote et en présence de gaz de combustion. Des analyses ATG des biopolymères (cellulose, xylane et lignine) bruts et imprégnés avec du K ont été réalisées pour faciliter l'interprétation des résultats. La perte de masse augmente lorsque la teneur en K des biomasses augmente et, par conséquent, des temps de séjour plus courts sont suffisants pour obtenir la perte de masse cible. Cela semble être principalement le résultat du décalage de la décomposition de la cellulose vers des températures plus faibles. Les vitesses de réaction maximales sont bien plus élevées en présence de gaz de combustion car la biomasse subit des réactions d'oxydation en plus de la décomposition classique. Quelle que soit l'atmosphère, K inhibe la production d’anhydrosaccharides (levoglucosan, LAC et DGP) et de furanes (à l'exception du 2-furanmethanol). En parallèle, une augmentation substantielle du rendement en acétol est constatée. La rupture du cycle pyranose de la cellulose qui entraine la formation des produits légers est favorisée en présence de K au détriment de la dépolymérisation qui produit du levoglucosan. Le K favorise la production de 2-furanmethanol, syringol et guaiacol surtout en présence de gaz de combustion. En revanche, la production de vanilline et de syringaldéhyde est défavorisée en présence de K tandis qu'elle est fortement favorisée en présence de gaz de combustion quand la biomasse est libre de K. L'effet du K sur les rendements des espèces condensables lors de la torréfaction de la biomasse est démontré quelle que soit la nature de l'atmosphère. De plus, dans les conditions testées, l'oxygène présent dans l'atmosphère intensifie, dans une mesure plus ou moins grande, la tendance imposée par le K / The chemical valorization of condensable species from biomass torrefaction as well as the use of a low-cost carrier gas such as flue gas may be important steps for industrial-scale implementation of torrefaction. The condensable species yield varies according to the biomass composition, in particular by the presence of certain minerals, and also changes according to the operating conditions such as the gas atmosphere. In this context, to investigate the effect of potassium on mass loss of biomass during torrefaction and in the yield of condensable species, three demineralized biomasses were impregnated with different concentrations of K2CO3 and then torrefied at 275°C up to a target mass loss (25 or 30%). Torrefaction was carried out in both a thermogravimetric analysis (TGA) instrument and a laboratory fixed-bed reactor under nitrogen and flue gas atmospheres. TGA of raw and K-impregnated biopolymers (cellulose, xylan and lignin) were performed to facilitate interpretation of the results. When K content increased in the biomass, shorter torrefaction times were sufficient to obtain the targeted mass loss. This behavior seems to be a result of shifting the cellulose decomposition to lower temperatures. The maximum reaction rates are much higher under flue gas because the biomass undergoes oxidation reactions in addition to the ordinary decomposition. Regardless of the gas atmosphere employed, K inhibits the production of anhydrosugars (levoglucosan, LAC and DGP) and furans (except 2-furanmethanol). This suppression is accompanied by a substantial increase in acetol yield. The cleavage of pyranose rings in cellulose which results in the formation of low molecular weight compounds is favored in the presence of K to the detriment of the depolymerization which delivers levoglucosan. K promotes the production of 2- furanmethanol, syringol and guaiacol especially under flue gas atmosphere. However, the yields of vanillin and syringaldehyde decreased in the presence of K whereas they are strongly favored under flue gas atmosphere when the biomass does not contain K. The effect of K on the yields of condensable species from biomass torrefaction is demonstrated whatever the gas atmosphere. Moreover, under the conditions tested, the oxygen present in the atmosphere intensifies, to a greater or lesser extent, the tendency imposed by the K

La dégradation accélérée des membranes conductrices protoniques en pile est en partie due à une oxydation induite par la production d'H2O2. Cette étude présente une stratégie originale de stabilisation chimique d'une matrice de sPEEK par l'inclusion de nano-charges stabilisantes. Quatre nano-charges ont été préparées par fonctionnalisation de nanoparticules de silice avec des fonctions chimiques organosoufrées (disulfure, tétrasulfure et thiourée). Un protocole spécifique de mise en forme des membranes hybrides a permis d'obtenir des composites présentant des propriétés mécaniques et une conductivité protonique compatibles avec l'application pile. Les fonctions polysulfures permettent de ralentir la dégradation de la matrice de sPEEK durant l'étape de mise en œuvre et d'augmenter sa conductivité au cours d'un vieillissement ex-situ (H2O2). En présence de fonctions tétrasulfures, la membrane sPEEK ne se dégrade pas durant un test de 1200h en OCV à 70°C et 100%HR. / One of the origins of the accelerated aging of proton exchange membranes used in Fuel Cells is the oxidation induced by H2O2 formation. This work concerns the development of a new way to chemically stabilize a sPEEK membrane by the addition of stabilizing nano-fillers. Four fillers were synthesized by grafting organosulfur functions (disulfide, tetrasulfide and thiourea) onto silica nanoparticles. A specific protocol to prepare hybrid membranes led to materials with suitable mechanical properties and proton conductivity for fuel cells application. Polysulfides allow a significant decrease of the matrix degradation occurring during membrane processing and also a large increase of the proton conductivity of this matrix during ex-situ aging tests (H2O2). A membrane containing tetrasulfide nano-fillers could withstand 1200h in OCV condition at 70°C and 100%RH, without showing any sign of degradation.

Ce travail est dédié à la synthèse de composés polyazotés linéaires (N-N)2 et cycliques (N N)3, composés peu étudiés, pour des applications dans le domaine de la propulsion spatiale. La forte toxicité des hydrazines, utilisées actuellement dans les systèmes à biergols stockables et menacées par la réglementation REACH, impose aux industriels de les remplacer par de nouveaux ergols verts, aussi voire plus performants au niveau de la propulsion, mais surtout ne présentant aucun impact significatif sur la santé humaine et l’environnement. À ce jour, aucun candidat n’a été identifié pour remplacer les hydrazines spatiales. Cependant un candidat a été proposé par le CNES en raison de ses performances théoriques, il s'agit de ***. L’objectif principal de cette thèse est de converger le plus possible vers la synthèse de cette cible. Il s’agit également d’étudier la stabilité des composés polyazotés synthétisés et d’étendre la compréhension de la chimie de l’azote. Les différentes voies de synthèse des précurseurs, les triazanes et les azimines, sont présentées ainsi que leur réactivité notamment l’oxydation des triazanes et la photochimie des azimines / Anglais This work is dedicated to the synthesis of linear (N-N)2 and cyclic (N N)3 polynitrogen compounds, not well studied, for applications in the field of space propulsion. The high toxicity of hydrazines, currently used in storable bipropellant systems and threatened by the REACH regulation, imposes industrial businesses to replace them by new green propellants, with high or better propulsion performances, but also with low impact towards human health and the environment.To this day, no candidate has been identified to replace space-use hydrazines. However, one candidate has been proposed by the French Space Agency CNES, due to the theorical performances, namely ***. The main objective of this thesis is to converge as much as possible to the synthesis of this target molecule. The aim is to study the stability of the polynitrogen compounds synthesized and to extend the understanding of the nitrogen chemistry. The different pathways for the synthesis of precursors, the triazanes and the azimines, are developed as well as their reactivity especially the oxidation of triazanes and the photochemistry of azimines

Le développement de salissures marines (ou biofouling) est à l’origine de nombreux problèmes économiques et écologiques. Ces salissures marines sont constituées de microorganismes (bactéries, microalgues…) formant le microfouling sur lequel va se développer le macrofouling constitué de macroorganismes tels que les algues, coquillages et éponges. La formation de ces salissures va induire un ralentissement des navires provoquant une surconsommation de carburant. De plus, l’utilisation de revêtements antisalissures ou peintures antifouling à base de métaux lourds et de biocides dans le passé a conduit à des problèmes environnementaux. L’objectif de la thèse est de rechercher une alternative aux composés actuellement utilisés (cuivre) en respectant le milieu marin. L’environnement est une source d’inspiration, une approche biomimétique pourrait être une stratégie de lutte efficace contre le biofouling. Dans une première partie, un criblage d’une centaine de composés est réalisé contre des souches bactériennes. Huit composés issus des deux familles : les batatasins et les hemibastadins sont étudiées en vue de comprendre leurs modes d’action. Parmi les composés sélectionnés, la famille des hemibastadins comprenant le DiBromoHemiBastadin-1 (DBHB) a montré des propriétés antifouling prometteuses. En effet, cette molécule est capable d’inhiber 50 % la formation du biofilm avec une IC50= 6,44 µg/mL pour la bactérie Pseudomonas aeruginosa PAO1 et une IC50 = 12,8 µg/mL pour la bactérie marine Paracoccus sp. 4M6. Afin de comprendre le mode d’action de cette molécule, son impact sur la communication bactérienne, le quorum sensing est étudié et le composé DBHB est capable de l’inhiber. Dans une seconde partie, un autre groupe d’organismes participant au microfouling est étudié : les microalgues. Afin d’évaluer l’impact de composés de la famille des hemibastadins et notamment du DBHB, l’adhésion et la formation de biofilm de microalgues sont étudiées. Le DBHB montre des inhibitions de l’adhésion et de la formation du biofilm uniquement envers la diatomée Cylindrotheca closterium. Une dernière partie, s’est intéressée à l’évaluation de revêtements contenant six composés de la famille des batatasins et des hemibastadins sur le microfouling naturel. Une méthode d’immersion de revêtements en conditions contrôlées (photobioréacteur) est mise au point afin de pallier aux contraintes environnementales. L’ensemble de cette étude a permis de mettre en évidence les propriétés antifouling du DBHB et de caractériser son mode d’action. Ce composé offre d’intéressantes voies d’étude dans la lutte contre le biofouling. De plus, l’approfondissement des connaissances sur les procédés d’adhésion et de formation de biofilm de microalgues permet de définir de nouvelles stratégies de lutte. / Biofouling induces important economic and ecological problems. This phenomenon includes microorganisms (bacteria, microalgae…) giving the microfouling which allows the macrofouling development with algae, invertebrates and sponges. These organisms colonize every immersed surface as boat hull. The colonization induces reduced speed of ships and fuel overconsumption. In the past, the utilization of AF coatings with heavy metals or pesticides caused environmental problems. The purpose of the study is to find an alternative to AF compounds (copper) respecting the marine medium. The marine environment is an inspiration; a biomimetic approach could be an interesting strategy to inhibit biofouling. In a first part, a screening of one hundred compounds is realized against marine and terrestrial bacteria. Eight molecules from two families (batatasins and hemibastadins) are studied to understand the way of action. Among selected compounds, Dibromohemibastadin-1 (DBHB) from hemibastadin family shows promising AF activities. This molecule is able to inhibit the biofilm formation with an IC50 of 6,44 µg/mL against the bacterium Pseudomonas aeruginosa PAO1 and 12,8 µg/mL for the marine bacterium Paracoccus sp. 4M6. To identify the way of action of DBHB, the impact on the bacterial communication named quorum sensing is investigated. The molecule shows an anti-quorum sensing property. In a second part, another group participating at microfouling is studied: microalgae. In order to evaluate the impact of hemibastadin family in particular DBHB, microalgae adhesion and biofilm formation are characterized. DBHB induces inhibition only on the adhesion and the biofilm formation of the diatom Cylindrotheca closterium. The last part presents the formulation of coatings containing six compounds from the batatasin and hemibastadin families. These coatings have been immersed in a harbor to evaluate the impact on natural microfouling. Furthermore, a new method for the evaluation of AF coatings is developed in controlled conditions, in a photobioreactor. This method allows the evaluation of coatings on the formation of a mixed biofilm (bacteria and microalgae). This method has been established to avoid environmental constraints by immersion in natural condition. This study allows the characterization of the AF property of DBHB. This compound provides promising research path to limit biofouling. Moreover, the development of a test allowing adhesion and microalgae biofilm formation in dynamic condition improves the characterization of compounds activities.