Dans cette thèse, des propriétés acoustiques et physiques de suspensions nanométriques ont été étudiées afin de fournir des éléments importants permettant leurs modifications en vue d'application théragnostique. Deux types de suspensions ont été considérées: des gouttelettes fluorocarbonées stabilisées par une capsule soit polymérique (PLGA, PLGA-PEG), soit composé d'un tensioactif semifluoré (FTAC). La préparation des particules polymériques ont déjà été développés. Nous avons donc commencé par l'étude des facteurs influant sur le diamètre moyen, la distribution en taille, et le comportement temporel de gouttelettes stabilisées par du FTAC. Les paramètres mécaniques durant l'émulsification ainsi que la longueur des FTAC ont été optimisé pour obtenir les gouttelettes les plus petites possibles (~200 nm de diamètre) et qui restent principalement nanométriques pendant plusieurs semaines. De plus, une caractérisation des tensioactifs a été menée. Pour les applications envisagées, il fallait améliorer notre connaissance des mécanismes d'interactions entre ultrasons et particules en suspension. La propagation ultrasonore à travers des suspensions diluées a étudiée sur une large gamme de fréquences (3-90 MHz) et fut associée au développement d'un modèle analytique. Le modèle a ajusté correctement nos résultats sur les particules polymériques et des paramètres difficilement mesurables de la coque ont été déduit : épaisseur, vitesse du son, coefficient de cisaillement et fréquence de relaxation. Un tel modèle permet donc de fournir des éléments indispensables permettant de savoir quels paramètres physico-chimiques il faut modifier afin de les optimiser. / In this thesis, acoustical and other physical properties of soft submicron suspensions were investigated in order to provide invaluable clues for their adaptation in theragnostic applications. Two types of dispersions were studied: fluorocarbon droplets stabilised with a polymeric (PLGA, PLGA-PEG) shell or a semifluorinated surfactant (called FTAC) shell. Since preparation of polymeric particles had been already developed, we first studied factors affecting mean diameter, size distribution, and coarsening of emulsions made of FTAC stabilising droplets of various fluorocarbons. Mechanical parameters used for emulsion synthesis and surfactants length were optimised to get the smallest droplets (~200 nm in diameter) that stay mainly submicrometric for several weeks. In addition, a full characterisation of surfactant properties was conducted. Next, for ultrasonic theragnostic purpose, it was necessary to improve our understanding in the mechanisms underlying interactions between ultrasonic waves and particles of a suspension. To do so, ultrasound propagation studies through dilute suspensions were carried out in a large frequency range (3-90 MHz) with subsequent modelling. The model could fit with a good accuracy our experimental data on polymeric particles and reveals information about unknown parameters of the shell: the geometrical parameters (shell thickness) and the viscoelastic parameters of the shell (speed of sound, shear moduli at infinite and zero frequencies, and the relaxation frequency). Therefore, such a model provides the required feedback for tuning the physicochemical parameters of nanoparticles in order to optimize their design.

Cette thèse concerne l’auto-assemblage d'alcanes semi-fluorés (FnHm) et de fluorocarbures (FCs) aux interfaces et leurs interactions avec des phospholipides (PLs) en 2D et 3D. Nous avons étudié les sphérulites formées dans des films de diblocs FnHm. La morphologie de ces sphérulites, concentrique ou radiale, est contrôlée par la longueur des blocs Fn et Hm et la vitesse de refroidissement. Les nanodomaines de diblocs FnHm dans les monocouches de Langmuir sont incompressibles et forment des gels physiques 2D, même à pression nulle. Les blocs Hm sont cristallisés et inclinés d’ ~30°C par rapport à la normale à la surface. La réflectivité de neutrons a montré que l’albumine adsorbée sur des monocouches de PL est désorbée par un FC gazeux. Ce résultat pourrait permettre de lutter contre l’inactivation du surfactant pulmonaire par les protéines sériques. L’ajout de diblocs à des films de PLs accroit l'élasticité des monocouches. Nous avons préparé des microbulles stables à parois de PLs/FnHm, les diblocs agissant en co-surfactants. / This thesis focuses on the self-assembly of semi-fluorinated alkanes (FnHm) and fluorocarbons (FCs) at interfaces and their interactions with phospholipids (PLs) in 2D and 3D. 2D Spherulites were identified in FnHm films for the first time. Their morphology, ring-banded or radial, was controlled by varying block lengths and cooling rate. Nanodomains of FnHm in monolayers formed incompressible 2D physical gels, even at zero surface pressure. The Hm segments are crystalline and titled by 30°C to the normal to the surface. Neutron reflectivity showed that albumin adsorbed on PLs monolayers is desorbed by exposure to FC gas, which opens the potential use of FCs to treat the inactivation of the lung surfactant by serum proteins. Incorporating FnHm into PL monolayers increases their elasticity. Small, stable microbubbles of PLs/FnHm were obtained. FnHm diblocks function as co-surfactants for stabilizing microbubbles.

Les fluorocarbures ont un fort potentiel en médecine. Cependant, et en dépit du fait que certaines formulations employant des fluorocarbures sont utilisées en clinique, il n'existe que relativement peu d'études visant à déterminer les interactions entre un fluorocarbure et une membrane de phospholipides. Notre étude concentre à l'interface fluorocarbure/phospholipide, qui représente d'une part un modèle simplifié du surfactant pulmonaire natif dont le composant majoritaire est la dipalmitoylphosphatiylcholine (DPPC), et d'autre part la paroi de microbulles développées comme nouveaux agents théranostiques.Tout d'abord, nous montrons que les fluorocarbures abaissent considérablement la tension interfaciale d'équilibre d'une série de phospholipides et accélèrent fortement leur adsorption. Nous montrons que des oscillations périodiques appliquées à la bulle induisent une transition du film de DPPC vers un état d'organisation plus dense. L'application d'oscillations périodiques permet aussi à la DPPC d'expulser du film interfacial une protéine, l'albumine, dont la présence est souvent liée aux troubles dus au mauvais fonctionnement du surfactant pulmonaire. L'effet des fluorocarbures, qui accélère considérablement l'expulsion de l'albumine par la DPPC, est également étudié. D'autre part, nous avons obtenu des microbulles exceptionnellement stables grâce à une série homologue de phosphates perfluoroalkylés. Nous avons également réussi à former des microbulles couvertes par des nanoparticules magnétiques, tout en gardant les propriétés échogènes des bulles. De telles microbulles offrent un potentiel comme des agents de contraste bimodaux pour l'IRM et l'échosonographie.

Les fluorocarbures ont un fort potentiel en médecine. Cependant, et en dépit du fait que certaines formulations employant des fluorocarbures sont utilisées en clinique, il n’existe que relativement peu d’études visant à déterminer les interactions entre un fluorocarbure et une membrane de phospholipides. Notre étude concentre à l’interface fluorocarbure/phospholipide, qui représente d’une part un modèle simplifié du surfactant pulmonaire natif dont le composant majoritaire est la dipalmitoylphosphatiylcholine (DPPC), et d’autre part la paroi de microbulles développées comme nouveaux agents théranostiques.Tout d’abord, nous montrons que les fluorocarbures abaissent considérablement la tension interfaciale d’équilibre d’une série de phospholipides et accélèrent fortement leur adsorption. Nous montrons que des oscillations périodiques appliquées à la bulle induisent une transition du film de DPPC vers un état d’organisation plus dense. L’application d’oscillations périodiques permet aussi à la DPPC d’expulser du film interfacial une protéine, l’albumine, dont la présence est souvent liée aux troubles dus au mauvais fonctionnement du surfactant pulmonaire. L’effet des fluorocarbures, qui accélère considérablement l’expulsion de l’albumine par la DPPC, est également étudié. D’autre part, nous avons obtenu des microbulles exceptionnellement stables grâce à une série homologue de phosphates perfluoroalkylés. Nous avons également réussi à former des microbulles couvertes par des nanoparticules magnétiques, tout en gardant les propriétés échogènes des bulles. De telles microbulles offrent un potentiel comme des agents de contraste bimodaux pour l’IRM et l’échosonographie. / Fluorocarbons have a great potential in medicine. However, and despite the fact that some formulations using fluorocarbons are used clinically, only a few studies are reported that aim to determining the interactions between a fluorocarbon and a membrane of phospholipids. Our work concentrated on the fluorocarbon/phospholipid interface, which represents, on one hand, a simplified model of the lung surfactant, the major component of which is dipalmitoylphosphatiylcholine (DPPC), and on the other hand, the shell of microbubbles developed as new theranostic agents. In a first part, we show that fluorocarbons significantly reduce the equilibrium interfacial tension of a series of phospholipids and greatly accelerate their adsorption rate. We also show that periodical oscillations applied to the bubble induce a transition of DPPC film to state with a denser organization. The application of periodical oscillations also allows DPPC to expel from the interfacial film a protein, albumin, whose presence is often associated with disorders caused by dysfunction of the lung surfactant. The impact of fluorocarbons, which considerably accelerate the expulsion from the interfacial film of albumin, is also studied. In a second part, we have obtained exceptionally stable microbubbles with a homologous series of perfluoroalkylated phosphates. We were also able to form microbubbles covered by magnetic nanoparticles, while preserving the echogenicity of the bubbles. Such microbubbles offer a potential as bimodal contrast agents for MRI and echography.