Les endocannabinoïdes, anandamide (AEA) et 2-arachidonoylglycérol (2-AG), appartiennent au système endocannabinoïde et sont impliqués dans la régulation de nombreux systèmes biologiques. Ils ont un rôle dans la modulation du système immunitaire et la défense anti-tumorale. Dans cette étude, nous avons montré que l'AEA et le 2-AG peuvent moduler l'activation des cellules Natural Killer CD56 + CD3- (NK) et des cellules NK92. A de faibles doses, ils potentialisent la production d'IFN γ induite par des doses suboptimales d'IL-12, d'IL-15 et d'IL-2. En outre, l'AEA et le 2-AG potentialisent la cytotoxicité des cellules NK. Des expériences de quantification des transcrits codant FasL, TRAIL, perforine et granzyme et des expériences d'inhibition indiquent que cette augmentation de la cytotoxicité est corrélée à une augmentation de l'expression de FasL, tandis que la production de granzyme, de perforine et l'expression TRAIL reste inchangées. Les effets des endocannabinoides sur les cellules NK sont inhibés en présence d'un antagoniste du récepteur endocannabinoidien de type 2 (CB2). Ces travaux in vitro on été confirmés in vivo sur un model de tumeur murine. Les cellules NK murines stimulées ex-vivo par les endocannabinoides et réinjectées en intra-tumoral, induisent un ralentissement significatif de la croissance tumorale Ces résultats montrent pour la première fois que les endocannabinoïdes AEA et 2-AG utilisées à faible dose sont impliqués dans la modulation des activités régulatrices (objectivée par la production d'IFN γ) et cytotoxiques des cellules NK.

Ces travaux s'appuient sur un contexte de santé lié à la dégradation de la qualité de l'air intérieur induite par la présence de micro-organismes. Dans les environnements intérieurs humides, les matériaux de construction sont des cibles de contamination et de prolifération microbienne importantes. La photocatalyse est un procédé de dépollution qui présente une action contre une large gamme de polluants organiques (aqueux, gazeux ou biologiques). Son principe repose sur l'excitation d'un photocatalyseur par une irradiation lumineuse, généralement située dans les UV, qui va permettre de dégrader les polluants environnants par une succession de réactions d'oxydo-réduction. Le photocatalyseur le plus courant est le dioxyde de titane (TiO2). Outre la production d'espèces oxydo-réductrices agressives, le TiO2 illuminé présente également un caractère super-hydrophile qui lui confère un caractère autonettoyant intéressant. Une autre solution est envisagée pour lutter contre la prolifération microbienne sur matériaux de construction : l'utilisation de molécule bio-sourcées d'ester de glycérol aux propriétés naturellement antimicrobienne. L'objectif de cette étude est de développer des revêtements pour matériaux de construction intérieurs et d'étudier leur propriété de résistance à la prolifération microbienne et les modes d'action de ces dispositifs passifs formulés soit à base de particules de TiO2, soit à base d'ester de gycérol. Dans un premier temps, un travail de développement et de mise en œuvre de dispositifs expérimentaux a été nécessaire afin d'adapter des méthodes d'évaluation microbiologiques sur ces matériaux particuliers (particules, lasures, matériaux cimentaires). Ainsi, plusieurs essais ont été adaptés afin d'évaluer les performances antimicrobiennes en terme (i) d'activité antibactérienne, (ii) d'effet bactéricide, (iii) de résistance à la formation de biofilm et (iv) de résistance à la prolifération par contamination " naturelle ". Les premiers essais visent à mettre en évidence l'impact des facteurs méthodologiques sur l'activité antibactérienne des particules de TiO2 utilisées seules comme agent désinfectant. Dans un deuxième temps, des lasures photocatalytiques sont formulées sur la base de travaux antérieurs ayant montrés de bonnes efficacités de dépollution de l'air contre les NOx, NO et différents COV. Une fois les paramètres d'influence de l'activité du TiO2 mis en exergue, les lasures ont été testées dans des conditions optimales. Le développement d'un essai de résistance à la prolifération de biofilm montre l'importance de coupler différentes méthodes d'évaluation microbiologique (dénombrement des UFC et observation au microscope à épifluorescence). La dernière partie de cette étude explore le potentiel antimicrobien de la molécule d'ester de glycérol, sous-produit de la synthèse de biocarburant. La molécule montre des propriétés antibactériennes et bactéricides puissantes en quelques minutes de contact seulement. Elle présente également une protection très efficace contre la prolifération microbienne une fois recouverte sur matériaux de construction (placo-plâtre). Ces performances remarquables encouragent la poursuite des études sur cette molécule. / This work is included in a health-related context: the degradation of the indoor air quality induced by the presence of microorganisms. In damp environments, indoor building materials are among the main proliferation substrates for microorganisms. Photocatalysis is a decontamination process which is active against a wide range of organic pollutants (aqueous, gaseous or biological). The principle is based on the excitation of a photocatalyst by light irradiation, usually located in the UV-range, which leads to the degradation or mineralization of surrounding pollutants through a series of oxidative reactions. The most common photocatalyst is titanium dioxide (TiO2). In addition to produce aggressive redox species, the illuminated TiO2 also shows super-hydrophilicity, which has an impact on the first step of microbial biofilm formation: the adhesion of microorganisms. Another technology to protect indoor building materials is explored: the use of glycerol esters, which are bio-based molecules with inherent antimicrobial properties. The main objective of this study is to develop semi-transparent coatings for indoor building materials and to study the resistance to microbial growth conferred by these passive devices, which are formulated using TiO2 nanoparticles or glycerol esters. Initially, the development and implementation of experimental devices has been necessary to adapt microbiological evaluation methods to these particular materials (nanoparticles, surface coatings, cementitious materials). Thus, several tests have been carried out in order to assess the antimicrobial performances in terms of (i) antibacterial activity, (ii) bactericidal effect, (iii) resistance to biofilm formation and (iv) resistance to proliferation by "natural" contamination. First tests aimed to underline the influence of methodological parameters on the efficiency of TiO2 particles used alone as antimicrobial agent. Then, semi-transparent coatings were formulated on the basis of previous works which have shown good efficiencies on the depollution of ambient air from NOx, NO and VOC. Once the parameters that influence TiO2 activity were identified, coatings were tested in optimum conditions. The evaluation of the resistance to biofilm formation shows the importance of overlapping different microbiological evaluation methods (e.g. CFU counting and epifluorescence observations). The last part was an exploratory work on the antimicrobial properties of a glycerol ester molecule, by-product from the synthesis of biofuels. The molecule shows potent antibacterial and bactericidal properties, several log of inactivation within only few minutes of contact. It also provides very effective protection against microbial growth once covered on building materials (plasterboard). These remarkable performances encourage further studies on this molecule.

Synthétiser de l'éthylène glycol et du propylène glycol à partir de ressources renouvelables est un défi pour une chimie durable. L'hydrogénolyse des alditols (xylitol et sorbitol) issus de la biomasse lignocellulosique en glycols est une possibilité. Cette réaction a été effectuée en milieu aqueux dans des conditions opératoires sévères (200°C ; 60 bar H2) en présence d'un catalyseur hétérogène à base de ruthénium (3%Ru/C) et d'une base homogène (Ca(OH)2). Après avoir fait l'étude détaillée des différents mécanismes intervenant au cours de la réaction (épimérisation, décarbonylation, rétro-aldol, etc.), nous avons déterminé un ratio molaire permettant d'obtenir une activité de 93 h-1 et une forte sélectivité en glycols (55%) et en glycérol (15%). Au-delà de ce ratio, le lactate est produit majoritairement au détriment du propylène glycol. Des catalyseurs bifonctionnels (Ru/oxyde basique/C) ont été développés pour s'affranchir de la base homogène. Le catalyseur 3%Ru/MnO(19%)/C présente une forte activité (384 h-1) pour une sélectivité en glycols et en glycérol de 35% et 17%. Cependant une lixiviation du Mn se produit au cours de la réaction en raison de la production de faibles quantités de carboxylates. L'utilisation d'un solvant binaire H2O : ROH (ROH : MeOH ; EtOH ; 1-PrOH et 1-BuOH) en présence d'un catalyseur Ru/MnO/C, a permis d'augmenter les sélectivités en glycols et glycérol jusqu'à 70%. Cependant le dépôt de coke en surface désactive le catalyseur. Des catalyseurs d'oxydes mixtes à base de Mn (ex. : Ru-MnOX-Al) ont également permis d'augmenter la sélectivité en glycols et glycérol jusqu'à 60% pour une activité de 60 h-1 tout en limitant la lixiviation du Mn / The synthesis of ethylene and propylene glycols from renewables is a great challenge for a green chemistry. The hydrogenolysis of alditols (i.e. xylitol and sorbitol) from lignocellulosic biomass into glycols is an interesting process. This reaction was investigated in aqueous media under harsh operating conditions (200°C; 60 bar H2) over Ru-based heterogeneous catalyst (i.e. 3%Ru/C) and a homogeneous basic promotor (i.e. Ca(OH)2). The kinetic studies revealed that several reactions can occur such as epimerization, decarbonylation or retro-aldol. An optimal molar ratio Rmol(OH-/alditol) of 0.13 led to the highest selectivities to glycols (55%) and glycerol (15%) for an activity of 93 h-1. Beyond this ratio, lactate was principally produced to the detriment of propylene glycol. Bifunctional catalysts (Ru/basic oxide/C) were synthetized in order to perform this reaction in neutral conditions. 3%Ru/MnO(19%)/C showed a high activity (384 h-1) and high selectivities to glycols (37%) and glycerol (17%). However, Mn leaching occurred during the reaction (70%) due to the production of small amount of carboxylates. The use of binary solvent H2O: ROH with ROH: MeOH; EtOH; 1-PrOH and 1-BuOH, enhanced the Ru/MnO/C behavior with selectivities to glycols and glycerol up to 70% in spite of the coke formation on the catalysts. Mn-based mixed oxide catalysts in presence of Ru (i.e. Ru-MnOX-Al) were synthetized and led to high selectivities to glycols and glycerol (60%) with an average activity of 60 h-1. The stability of these catalysts was enhanced by decreasing the substrate concentration

Dans le contexte du développement des bio-raffineries, le glycérol et ses dérivéssont des co-produits de l’oléochimie pour lesquels de nouvelles voies de valorisation doiventêtre trouvées. Cette thèse porte sur l’étude de la polymérisabilité d’un dérivé du glycérol, ledivinylglycol (DVG), monomère symétrique à 6 carbones qui possède un diol vicinal et deuxfonctions vinyliques. Dans ces travaux, la réactivité des fonctions hydroxyle et vinyliques duDVG dans des réactions de polycondensation et polyaddition a été investiguée. Dans unpremier temps, la synthèse de polyesters et de polyuréthanes a été réalisée par réaction duDVG avec des diesters biosourcés et des diisocyanates, respectivement. Les fonctionsvinyliques du DVG ont ensuite été mises à profit pour synthétiser des polymères originaux parpolymérisation par ADMET et addition thiol-ène. Enfin, des réseaux tridimensionnels époxyamineont été préparés par polymérisation entre une série de diamines et le DVG bis-époxydé,préalablement obtenu par oxydation des doubles liaisons. Ces différentes méthodes depolymérisation ont montré que les doubles liaisons du DVG étaient plus réactives que lesfonctions alcool et qu’un panel de polymères originaux pouvait être obtenu à partir de cesynthon bio-sourcé. / In the context of the development of bio-refineries, glycerol and its derivatives areco-products of oleochemistry for which new valorization routes must be found. This thesisdeals with the polymerizability study of a glycerol derivative, divinylglycol (DVG), asymmetrical C-6 monomer which bears a vicinal diol and two vinyl functions. In this work, thereactivity of the hydroxyl and vinyl functions of DVG in polycondensation and polyadditionreactions was studied. In a first step, the synthesis of polyesters and polyurethanes wascarried out by reaction of DVG with biosourced diesters and diisocyanates, respectively. Thevinyl functions of DVG were then used to synthesize original polymers by ADMETpolymerization and thiol-ene addition. Finally, three-dimensional epoxy-amine networkswere prepared by polymerization between a series of diamines and the bis-epoxidized DVG,previously obtained by oxidation of the double bonds. These different methods ofpolymerization showed that DVG double bonds were more reactive than the alcohol functionsand that a panel of original polymers could be obtained from this bio-sourced synthon.

La grande quantité des solvants utilisés dans l'industrie chimique représente un des problèmes les plus importants à aborder, d'un point de vue environnemental ainsi qu'économique. Les solvants communément utilisés sont volatiles, toxiques, inflammables et/ou corrosifs, et leur substitution par des autres moins nocifs est un objectif primordiale dans un cadre de développement durable. Le glycérol se présente comme un candidat prometteur pour remplacer les solvants organiques conventionnels. Il est généré comme produit concomitant dans la production de biodiesel. En conséquence, la valorisation du glycérol est devenue un enjeu majeur. Ce composé possède des propriétés très intéressantes pour être utilisé comme solvant en catalyse, telles que son innocuité, haut point d'ébullition, pression de vapeur négligeable, capacité de solubilisation de composés organiques et inorganiques, faible miscibilité avec autres solvants organiques et également son faible coût. Cette Thèse à pour objectif développer des nouveaux systèmes catalytiques dans un milieu glycérol. En particulier, dans ce travail nous montrons comme le glycérol promue la stabilisation de nanoparticules de cuivre (I) capables de catalyser la réaction de Huisgen 1,3-dipolaire entre alcynes terminaux et azotures organiques (connu comme la réaction click), de façon très efficace à température ambiante. Dans ce solvant, cette réaction peut aussi être réalisée en absence de cuivre avec alcynes internes non activés, en travaillant sous activation microondes. L'utilisation du glycérol favorise la réaction par rapport à des autres solvants (incluant ceux qui sont protiques), probablement grâce à sa capacité pour former liaisons d'hydrogène, favorisant l'interaction avec l'irradiation microondes (et ainsi accélérant la réaction). Avec le propos d'étudier des transformations stéréosélectives, nous avons préparé des nouveaux ligands énantiopures dérivés du PTA (1,3,5-triaza-7-phosphaadamantane). Ces composés innovants ont été utilisés en réactions énantiosélectives comme l'addition asymétrique de B2pin2 à N-Boc-imines (Cu) ou encore la alpha-amination (Cu), ou encore comme organocatalyseur (réaction de Morita-Baylis- Hillman). / Solvents are used in huge amounts in the chemical industry and this is one of the biggest problems to be solved not only from an environmental point of view, but also for economic reasons. The solvents commonly used in the industry are volatile, toxic, inflammable and/or corrosive; then, their replacement by others less harmful represents a crucial objective. Glycerol appears as a promising candidate to substitute the conventional organic solvents. It is produced in huge amounts as a waste in biodiesel industry. Consequently, the valorisation of glycerol becomes an important concern. This compound possesses very interesting properties to be used as solvent such as its non-toxicity, the wide range of temperature for its liquid state, negligible vapour pressure, capacity for solubilising organic and inorganic compounds, low miscibility with other organic solvents and also its low price. This Thesis deals with the development of new catalytic systems in glycerol medium. In particular, in this work we show how glycerol can facilitate the stabilisation of copper(I) nanoparticles that are able to catalyse the 1,3-dipolar Huisgen cycloaddition between terminal alkynes and organic azides (known as click reaction). The reaction proceeds at room temperature and it is very efficient. Moreover, this reaction can be carried out in the absence of copper using non-activated internal alkynes, working under microwave irradiation. Glycerol favours the process in comparison with other solvents (including protic ones), probably due to its ability to form hydrogen bonds, which favours the interaction with the microwave irradiation (accelerating the process). With the aim of studying stereoselective transformations, we have conceived new enantiopure ligands derived from PTA (1,3,5-triaza-7-phosphaadamantane). These innovative phosphines have been applied in enantioselective processes, such as pinacolboryl addition to N-Boc-imines (Cu) or alpha-amination (Cu), among others, or as organocatalyst (Morita-Baylis-Hillman reaction).

Le glycérol, principal coproduit de l’industrie du biodiesel (10% massique), représente un solvant et un réactif d’un grand intérêt pour la chimie verte. La déshydratation du glycérol en acroléine est une voie intéressante pour sa valorisation. En effet, cet aldéhyde constitue une molécule plate-forme pour de nombreuses applications. En revanche, il s’agit d’un produit instable, toxique et inflammable, ce qui rend sa manipulation et sa manutention particulièrement dangereuses. Cette difficulté peut être surmontée par une transformation in-situ de l’acroléine formée par déshydratation du glycérol, telle que la réaction de Skraup pour la synthèse de la quinoléine à partir du glycérol et de l’aniline. Le noyau quinoléique se trouve dans des alcaloïdes de plantes médicinales et constitue un composant structurel essentiel de nombreux produits pharmaceutiques. Vu l’intérêt de ces molécules, la réaction de Skraup pour la synthèse des quinoléines s’avère un choix intéressant. Cependant, cette réaction a souvent lieu dans des conditions dures, notamment en utilisant l’acide sulfurique comme solvant, en présence d’un agent oxydant souvent toxique, à hautes températures (T>150°C) pendant plusieurs heures.D’autre part, le chauffage par micro-ondes représente une technologie intéressante capable d’offrir un chauffage volumique efficace du milieu réactionnel, et de réduire les dépenses énergétiques du processus dues aux pertes thermiques et au temps de réaction relativement long. Cette technologie alternative, couplée à l’axe de valorisation du glycérol, représente une voie intéressante de développement pour la chimie verte, et pour l’intensification de procédés plus surs et durables. Dans ce contexte, Le travail présenté dans ce mémoire s’intéresse à la synthèse de quinoléines via la réaction de Skraup en utilisant une technologie alternative de chauffage : les micro-ondes. Une procédure expérimentale plus «verte» est mise au point. A l’échelle du laboratoire, un processus expérimental de synthèse des quinoléines via la réaction de Skraup a été mis au point. A partir de cette étude, l’intensification du procédé à l’échelle pilote a été réalisée. Un réacteur micro-ondes fonctionnant en batch et en continu a été conçu et installé. Le pilote développé permet d’étudier la réaction de Skraup dans les conditions de température et de pression nécessaires. / Glycerol, the main byproduct of the biodiesel industry (10% w/w), is a solvent and a reagent of great interest for green chemistry. Glycerol dehydration to acrolein is an interesting way for its valorization. Indeed, this aldehyde is a platform molecule for many applications. However, it is an unstable, flammable and toxic product, which makes its handling and storage particularly dangerous. This difficulty can be overcome by in-situ conversion of acrolein resulting from glycerol dehydration, such as Skraup reaction for quinoline synthesis starting from glycerol and aniline. Quinoline moiety is found in alkaloids medicinal plants and is an essential structural component of many pharmaceuticals. Since the importance of these molecules, Skraup reaction for the synthesis of quinolines is an interesting choice. However, this reaction requires often harsh conditions, by using sulfuric acid as solvent, in the presence of a toxic oxidizing agent, at high temperatures (T > 150 °C) for several hours.Moreover, microwave irradiation is an interesting technology for chemistry since it can heat homogeneously and quickly a reaction mixture, which can reduce process energy costs resulting from thermal losses and relatively long reaction time. This alternative technology, coupled with glycerol valorization axis, is an interesting development way for green chemistry, and for intensification of safer sustainable processes. In this context, this thesis focuses on the quinolines synthesis via Skraup reaction using an alternative heating technology: microwaves. A greener experimental procedure was developed. At laboratory scale, a greener experimental procedure for quinolines synthesis via Skraup reaction was proposed. On the basis of this investigation, the intensification of a microwave pilot scale apparatus was studied. A microwave reactor operating in batch and continuous conditions was designed and installed. The developed device allowed us to perform the Skraup reaction in the required temperature and pressure conditions.

La recherche de sources d’énergie fiables ayant un faible coût environnemental est en plein essor. L’hydrogène, étant un transporteur d’énergie propre et simple, pourrait servir comme moyen de transport de l’énergie de l’avenir. Une solution idéale pour les besoins énergétiques implique une production renouvelable de l’hydrogène. Parmi les possibilités pour un tel processus, la production biologique de l’hydrogène, aussi appelée biohydrogène, est une excellente alternative. L’hydrogène est le produit de plusieurs voies métaboliques bactériennes mais le rendement de la conversion de substrat en hydrogène est généralement faible, empêchant ainsi le développement d’un processus pratique de production d’hydrogène. Par exemple, lorsque l’hydrogène est produit par la nitrogénase sous des conditions de photofermentation, chaque molécule d’hydrogène constituée requiert 4 ATP, ce qui rend le processus inefficace. Les bactéries photosynthétiques non sulfureuses ont la capacité de croître sous différentes conditions. Selon des études génomiques, Rhodospirillum rubrum et Rhodopseudomonas palustris possèdent une hydrogénase FeFe qui leur permettrait de produire de l’hydrogène par fermentation anaérobie de manière très efficace. Il existe cependant très peu d’information sur la régulation de la synthèse de cette hydrogénase ainsi que sur les voies de fermentation dont elle fait partie. Une surexpression de cette enzyme permettrait potentiellement d’améliorer le rendement de production d’hydrogène. Cette étude vise à en apprendre davantage sur cette enzyme en tentant la surexpression de cette dernière dans les conditions favorisant la production d’hydrogène. L’utilisation de résidus organiques comme substrat pour la production d’hydrogène sera aussi étudiée. / The search for alternative energy sources with low environmental impact is in great expansion. Hydrogen, an elegant and simple energy transporter, could serve as means of transporting energy in the future. An ideal solution to the increasing energy needs would imply a renewable production of hydrogen. Out of all the existing possibilities for such a process, the biological production of hydrogen, also called biohydrogen, is an excellent alternative. Hydrogen is the end result or co-product of many pathways in bacterial metabolism. However, such pathways usually show low yields of substrate to hydrogen conversion, which prevents the development of efficient production processes. For example, when hydrogen is produced via nitrogenase under photofermentation conditions, each hydrogen molecule produced requires 4 molecules of ATP, rendering the process very energetically inefficient. Purple non-sulfur bacteria are highly adaptive organisms that can grow under various conditions. According to recent genomic analyses, Rhodospirillum rubrum and Rhodopseudomonas palustris possess, within their genome, an FeFe hydrogenase that would allow them to produce hydrogen via dark fermentation quite efficiently. Unfortunately, very little information is known on the regulation of the synthesis of this enzyme or the various pathways that require it. An overexpression of this hydrogenase could potentially increase the yields of substrate to hydrogen conversion. This study aims to increase our knowledge about this FeFe hydrogenase by overexpressing it in conditions that facilitate the production of hydrogen. The use of organic waste as substrate for hydrogen production will also be studied.

Cette thèse s’intéresse à la conversion du glycérol en acide lactique (AL) et 1,2-propanediol (1,2-PDO) par catalyse hétérogène. Le mécanisme de la réaction fait débat, particulièrement au sujet de la première étape, qui peut être une déshydratation ou une déshydrogénation. Il est attendu que ces étapes élémentaires soient influencées par le pH et la nature de l’atmosphère. Ces paramètres ont donc été étudiés expérimentalement, en présence d’un catalyseur au rhodium supporté sur charbon. D’autre part, il y avait un manque de connaissances sur le comportement du glycérol à la surface métallique du catalyseur. Une approche théorique sur une surface modèle a donc été mise en oeuvre dans le champ de la théorie de la fonctionnelle de la densité (DFT), pour examiner les étapes élémentaires et calculer les états de transition correspondants. La combinaison de ces études a montré que la déshydrogénation du glycérol en glycéraldéhyde est la première étape de la réaction sur le catalyseur Rh/C en milieu basique sous atmosphère d’hélium et d’hydrogène. Cette étude a ensuite été étendue à un catalyseur iridium supporté sur charbon, qui a mené à de meilleurs rendements en 1,2-PDO et AL. L’utilisation de ce métal supporté sur carbonate de calcium a permis d’améliorer le rendement en AL, mais l’activité est plus faible. Cependant, ce catalyseur s’est révélé relativement actif dans l’eau à pH neutre, ce qui pourrait conduire à une synthèse plus verte de l’AL. Enfin, les aspects prédictifs de la chimie théorique ont été examinés, pour voir si la réactivité de ce polyol complexe (du point de vue de la chimie théorique) pouvait être modélisée par celle d’un monoalcool sur la surface. / This thesis reports a study of the heterogeneously catalysed conversion of glycerol into 1,2-propanediol (1,2-PDO) and lactic acid (LA). The mechanism and the first step of the reaction are especially debated, as it can be either dehydration or dehydrogenation. It is expected that these elementary steps can be influenced by pH variations and by the nature of the gas phase. These parameters were consequently investigated experimentally in the presence of a carbon supported rhodium catalyst. On the other hand, there was a lack of knowledge in the behaviour of glycerol at the surface of the metallic catalyst. A theoretical approach on a model Rh(111) surface was thus implemented in the framework of Density Functional Theory (DFT) to look over the alementary reactions and to calculate the corresponding transition states. The combination of experimental and theoretical results has shown that dehydrogenation into lyceraldehyde is the first step of the reaction on the Rh/C catalyst in basic media under He or H2 atmosphere. The study was then extended to carbon supported iridium catalyst that lead to the best 1,2-PDO and LA yields. The use of iridium catalyst supported on calcium carbonate allowed obtaining higher yields in LA, but catalytic performances were lower. This latter catalyst was surprisingly quite active when performing the reaction in neutral water, which provides opportunities for a greener synthesis of LA. Last, the predictive aspects of the theoretical chemistry were investigated to determine whether the reactivity of this polyalcohol can be modelized by the reactivity of a simpler monoalcohol on the surface.

La biomasse représente l’une des principales alternatives à l’utilisation du pétrole dans la plasturgie. Grâce à leurs propriétés fonctionnelles, les caséinates sont une matière première prometteuse pour la fabrication de films plastiques pour des applications dans l’emballage biodégradable et hydrosoluble. La transformation du caséinate de sodium par les techniques habituellement utilisées dans la plasturgie a été démontrée. Des extrudats de caséinate plastifié au glycérol ont été obtenus au moyen d’une extrudeuse bi-vis corotative. La caractérisation physico-chimique du matériau obtenu a confirmé la thermostabilité de cette protéine et a montré la dépendance du comportement du matériau vis-à-vis de l’humidité ambiante. Pour une variation du taux d’Humidité Relative, de 40 à 90% et une augmentation de la concentration du glycérol, plastifiant hygroscopique, le matériau passe d’un état vitreux (rigide) à un état caoutchouteux (mou). Des films fins ont été ensuite réalisés, à partir des extrudats thermoplastiques, par extrusion gonflage. La perméabilité à la vapeur d’eau des films de caséinate de sodium a été étudiée et a montré que ces matériaux sont de mauvaises barrières à l’humidité. La deuxième partie a été consacré à l’étude de mélanges caséinate de sodium/caséinate de calcium d’un côté et caséinate de sodium/PBAT de l’autre. Le mélange des deux caséinates a permis d’augmenter la tenue mécanique du mélange, à partir de 50% de caséinate de calcium, et de retarder le transfert hydrique à travers le film. Dans le même sens, l’ajout du PBAT, a augmenté jusqu’à deux fois plus, le module d’Young des mélanges mais a baissé la résistance au transfert d’humidité du film à cause de l’incompatibilité des deux polymères / Biomass is one of the main alternatives to the use of oil in plastics field. Due to their various functional properties, caseinates are considered as an interesting raw material for making biodegradable and water-soluble packaging. The transformation of sodium caseinate by the processes used for synthetic plastics industry has been demonstrated. A corotating twin-screw extruder was used to get glycerol plasticized caseinate pellets. The physicochemical properties of the obtained material have confirmed the thermal stability of this protein and demonstrated the influence of surrounding moisture on material behavior. With the Relative Humidity varying from 40 to 90% and increasing the glycerol content, an hydrous plasticizer, the mechanical properties of sodium caseinate based materials changed from those of glassy (rigid) to rubbery (soft) plastics. The pellets were then taken over to make film using a blown-film extruder. The water vapour permeability of blown film was studied and showed that sodium caseinate based films are a poor moisture barrier. The second part dealt with the sodium caseinate blend. Sodium caseinate/calcium caseinate and sodium caseinate/PBAT blends was performed. Adding calcium caseinate, started from 50%, improved the mechanical properties and delayed hydrous transfer through the film. Concerning the sodium caseinate/PBAT blends, adding PBAT increased until twice more the material’s Young modulus but decreased the moisture transfer resistance because of the incompatibility between the two polymers

La déshydratation du glycérol en acroléine en phase gazeuse sur catalyseur solide a été étudiée pour comprendre la formation des sous-produits, déterminer un mécanisme réactionnel et expliquer la désactivation du catalyseur. Les expériences ont été réalisées dans un réacteur isotherme à lit fixe sous différentes conditions opératoires. Pour déterminer les chemins réactionnels de la réaction, de nombreux sous-produits ont été passés séparément sur le catalyseur. Une chromatographie gazeuse en ligne, en continu et originale a été utilisée pour analyser tous les produits de la réaction simultanément. Deux produits ont été quantifiés par chromatographie liquide et de nouveaux composés ont été identifiés par chromatographie gazeuse couplée à un spectromètre de masse. Un mécanisme réactionnel a été proposé. Pour comprendre la désactivation du catalyseur, les produits responsables du dépôt carboné ont été identifiés et la chute de la conversion du glycérol au cours du temps a été modélisée / Glycerol dehydration to form acrolein in gas phase over a solid acid catalyst was studied to understand by-products formation, to determine a detailed mechanism and to explain the deactivation process. Experiments were run in an isothermal fixed bed reactor under different operating conditions. To understand the multiple pathways of the glycerol dehydration mechanism, many by-products of the reaction were passed separately over the catalyst. An original multivalve on-line gas chromatography was used to analyze the whole reaction products continuously and simultaneously. Two products were quantified by high performance liquid chromatography, and the unknown products were identified by gas chromatography-mass spectrometry. A detailed reaction mechanism was then proposed. In order to understand the deactivation process, compounds responsible of carbon deposit were identified and the glycerol conversion fall during an experiment was modelled