La gomme arabique est un exsudat d’arbre qui est essentiellement utilisée pour ses propriétés stabilisantes et émulsifiantes. Ce produit naturel est un mélange complexe de protéines et de polysaccharides liés de façons covalentes, qui différent de part leur masse molaire et leur hydrophobicité. Malgré le grand nombre d’études existantes dans littérature sur la structure et les propriétés interfaciales de la gomme arabique, la compréhension de la relation entre la composition interfaciale, la structuration interfaciale et la métastabilité d’émulsions restent mal comprises à ce jour compliquée. La gomme arabique est classiquement décrite comme un mélange de trois fractions : une fraction riche en polysaccharide (arabinogalactan), une fraction composée de conjugués protéine-polysaccharides et enfin des glycoprotéines. Les propriétés émulsifiantes et stabilisantes de la gomme sont attribuées à la fraction de conjugués dont la partie protéinée s’adsorbe à la surface des gouttes d’huiles et les espèces carbonées apportent des répulsions stériques entre les gouttes. Dans cette thèse, nous avons étudié le comportement microscopique des espèces de la gomme en solution et aux interfaces huile/eau. La première étape a consisté à caractériser la structure des molécules de la gomme en solution. Une séparation bi-dimensionnelle de la gomme a été réalisée par exclusion stérique suivie d’une séparation par affinité hydrophobe, ce qui nous a permis de confirmer la nature très hétérogène de la gomme. Des expériences de diffusion des rayons-X et des neutrons aux petits angles sur la gomme arabique et ses fractions nous ont amené à proposer un modèle structural des espèces conjuguées. Nous avons ensuite étudié la composition de films de gomme arabique adsorbés en émulsion en la comparant avec celle de la gomme en solution. Une augmentation du taux de protéine dans le film interfacial a montré le rôle crucial des espèces polypeptidiques sur l’adsorption. Nous avons observé que la composition du film adsorbé diffère de la gomme en solution mais reste hétérogène en taille et en hydrophobicité. Un bilan massique a révélé une forte dépendance entre la formulation d’émulsion (concentration en gomme et paramètres physicochimiques) et la concentration surfacique alors que la composition de l’interface a très peu changé. Ces résultats suggèrent une modification de conformation des espèces adsorbées en fonction des conditions d’émulsification. Dans un troisième temps, nous nous sommes intéressés aux mécanismes de stabilisation provenant de l’adsorption des espèces amphiphiles de la gomme arabique. Pour cela, nous avons développé une méthode permettant de récupérer les espèces adsorbées dans une émulsion huile dans eau. Cette méthode nous a permis de mettre à jour une structuration du film adsorbé. Les espèces récupérées de l’interface ont montré la présence d’une agrégation, dont l’intensité dépend directement du taux de couverture et du taux de protéine de l’interface. La métastabilité d’émulsions stabilisées par de la gomme arabique est ainsi favorisée par l’augmentation de la structuration interfaciale, i.e. quand le taux d’agrégation des espèces adsorbées augmente. Un tel comportement n’a pas encore été reporté dans la littérature et nous pensons qu’il s’agit d’un mécanisme clef dans le cadre d’émulsions stabilisées par la gomme arabique. Enfin, des expériences de diffusion de neutrons aux petits angles (avec un contraste identique entre les phases continue et dispersée) ont révélé des différences de structuration entre deux régimes de concentration surfacique. Ces observations ont été discutées au regard des spectres de diffusion de la gomme en solution. Pour conclure, cette thèse porte sur la relation entre composition et structuration dans des émulsions stabilisées par la gomme arabique et démontre notamment un mécanisme original de stabilisation qui joue un rôle important dans ce système complexe. / Gum arabic, a tree exudate, is essentially used for its binding and emulsifying properties. This natural product is a complex mixture of covalently linked proteins and charged polysaccharides moieties, differing in their molecular mass and hydrophobicity. A large body of literature now exists on the structure and interfacial properties of gum Arabic but a comprehensive description of the relationship between interfacial composition, interfacial structuration and emulsion metastability remains elusive. In the literature, gum Arabic is described as a mixture of three fractions: an arabinogalactan rich polysaccharide fraction, a polysaccharide-protein conjugates fraction and a fraction of glycoproteins. The conjugate fraction is thought to be responsible for the emulsifying and stabilizing properties of the gum, with the protein part adsorbing at oil droplets surface and the carbohydrate moieties providing steric repulsion between droplets. In this work, we have investigated the microscopic behavior of the gum species in solution and at oil/water interfaces. The first step was to characterize the structure of gum Arabic species in solution. A twodimensional separation of the gum molecules was performed using size exclusion chromatography followed with by hydrophobic interaction separation, which confirmed the highly heterogeneous composition of the gum. Small angle X-ray and neutron scattering measurements on the gum and its fractions led us to propose a structural representation of the gum conjugated moieties. Then the composition of adsorbed gum Arabic films as compared to gum Arabic solutions has been investigated. An increase in the protein rate of the interfacial film showed the crucial role of the polypeptide moieties on the adsorption. The composition of the adsorbed film was shown to differ from the bulk but remained heterogeneous in size and hydrophobicity. A mass balance revealed a strong dependence between the emulsion formulation (gum concentration and physico-chemical parameters) and the surface concentration, while the composition of the interface was only slightly changed. These results suggest that gum Arabic adsorbing species must adopt conformational changes depending on emulsification conditions. In a third stage, we have addressed the stabilization mechanisms resulting from the adsorption of gum Arabic amphiphilic species. For that purpose, we have developed a method to recover the adsorbed species within an oil-in-water emulsion. This method allowed us to unveil a structuration of the adsorbed film. Species recovered from the interface displayed aggregation, the magnitude of which directly depended on the coverage density and protein rate of the adsorbed film. The metastability of emulsions, stabilized with gum Arabic, increased upon promoting interfacial structuration, i.e. when the aggregation rate of adsorbed species was enhanced. Such behavior has not been reported so far in the literature and we believe that it is a key mechanism of gum Arabic-based on emulsions. Finally, small angle neutron scattering experiments (contrast match between the continuous and dispersed phases) disclosed differences of structuration between two regimes of interface coverage. These observations were discussed in the light of the comparison with the scattering spectra of gum Arabic solutions. To conclude, this thesis revolves around the composition/structuration relationship in gum Arabic-stabilized emulsion stabilized and demonstrates that an original mechanism is at play in this complex system.

Le réchauffement climatique et le coût élevé des matériaux de construction conventionnels (ciment, chaux, acier) nous obligent à recourir aux matériaux locaux, disponibles et sans effet négatif sur l’atmosphère. Il s’agit de blocs de terre comprimée (BTC) stabilisés par de la gomme arabique et renforcés avec de la paille de riz. L’objectif principal de ce travail est la valorisation des matériaux locaux et écologiques pour la construction des habitations durables. L’étude concerne la caractérisation mécanique, thermique et la durabilité des éprouvettes fabriquées avec de l’argile, du sable, de la gomme arabique, de la paille de riz et de l’eau en des différentes proportions. A cet effet, les pourcentages massiques de gomme arabique sont de 5%, 10% et 15%. Ceux de la paille de riz sont de 0,5%, 1%, 1,5% et 30% de sable sont retenus pour ce travail de recherche. Des briques en BTC de 30 x 15 x 8 cm et des éprouvettes de dimension 4 x 4 x 16 cm sont fabriquées pour réaliser les essais mécaniques. Une méthode « fil chaud » adaptée sur les éprouvettes cylindriques de 16 cm de diamètre sur 32 cm de hauteur est utilisée pour la détermination des conductivités thermiques. L’utilisation de la gomme arabique comme liant dans la construction a donné des résultats satisfaisants. A un taux de 15% de gomme arabique associée à une contrainte de compactage beaucoup plus élevée, nous permettent d’obtenir des BTC ayant une résistance mécanique acceptable ainsi qu'une meilleure résistance à l’eau de pluie. Les résultats mécaniques montrent que la gomme arabique améliore la résistance mécanique de même que la contrainte de compactage. Par contre l’utilisation de paille de riz dans le mélange fait chuter sa résistance mécanique et allège le matériau. Les valeurs de conductivité thermique mesurées, montrent que les différents échantillons ne peuvent pas être considérées comme étant des matériaux isolants. Les éprouvettes exposées aux aléas climatiques (pluie et humidité) pendant un mois montrent que les blocs de terre non stabilisés se sont détériorés sous la pluie. Par contre les éprouvettes stabilisées par la gomme arabique ont conservé leurs bonnes tenues. De même, des éprouvettes stabilisées et non stabilisées sont immergées dans l’eau. A partir de 15 min, toutes les éprouvettes sont détériorées. Les matériaux argileux stabilisés par la gomme arabique ne pourront pas servir en fondation dans la construction. Ce travail de recherche sera complété par des essais de vieillissement du matériau sur des différents échantillons pour sa validation comme nouveau matériau de construction durable / Global warming and the high cost of conventional building materials (cement, lime, steel) force us to use local, available materials with no negative effect on the atmosphere. These are compressed earth blocks (BTC) stabilized with arabic gum and reinforced with rice straw. The main objective of this work is the valorization of local and ecological materials for the construction of sustainable homes. The study concerns the mechanical, thermal and durability characterization of specimens made of clay, sand, arabic gum, rice straw and water in different proportions. For this purpose, the percentages of gum Arabic are 5%, 10% and 15%. Those of rice straw are 0.5%, 1%, 1.5% and 30% of sand are retained for this research work. BTC bricks measuring 30 x 15 x 8 cm and specimens measuring 4 x 4 x 16 cm are manufactured to perform the mechanical tests. A "hot wire" method adapted to cylindrical specimens 16 cm in diameter and 32 cm in height is used for the determination of thermal conductivities. The use of arabic gum as a binder in the construction has given satisfactory results. At a rate of 15% gum Arabic associated with a much higher compressive stress, allow us to obtain BTCs having an acceptable mechanical strength as well as a better resistance to rainwater. Mechanical results show that gum Arabic improves mechanical strength. As is the compaction constraint. By cons the use of rice straw in the mixture reduces its mechanical strength and lightens the material. The measured thermal conductivity values show that the different formulations cannot be considered as insulating materials. The specimens exposed to the climatic hazards (rain and moisture) for a month show that the unstabilized earth blocks have deteriorated in the rain. On the other hand, samples stabilized by gum Arabic have retained their good habits. Similarly, stabilized and unstabilized specimens are immersed in water. From 15 min, all test pieces are deteriorated. The clay materials stabilized by gum Arabic can not be used as a foundation in construction. This research work will be completed by aging tests on the various formulations for validation as a new sustainable building material

De nos jours, la nécessité d’atteindre la stabilité à long terme et la facilité d'utilisation, en plus d’une plus grande fonctionnalité, implique que de nombreux produits alimentaires et ingrédients liquides ou solides sont déshydratés ou transformés mécaniquement en poudre. Les procédés de fabrication des poudres alimentaires exigent toujours la satisfaction d’une série de critères tels que la performance du procédé et la qualité du produit. La technologie d’atomisation est toujours considérée comme la principale technologie de production des poudres dans plusieurs domaines variés grâce à ses avantages prépondérants. Néanmoins dans quelques cas, l’atomisation se montre moins efficace car les frais d’investissement initiaux et de production sont trop élevés ; le besoin d’aboutir à une grande surface spécifique des poudres entraîne beaucoup de problèmes complexes concernant le transport, le nettoyage, la récupération du produit, les risques d’explosion et la dégradation thermique du produit. Tandis que, de nombreux travaux de recherche sur le phénomène d’autovaporisation par DIC (Détente Instantanée Contrôlée) ont montré que la technologie DIC est capable de résoudre de nombreuses problématiques industrielles, menant par la suite à l’obtention de produits finis de très hautes qualités et à la réduction de la consommation d’énergie. Cependant, les applications de la technologie DIC dans la fabrication des poudres alimentaires restent encore restreintes, et la comparaison des propriétés de la poudre obtenue grâce à la DIC avec les autres méthodes de production n’est pas encore effectuée systématiquement. Dans un tel contexte, ce travail de thèse est réalisé en vue de contribuer à résoudre quelques problèmes concernant le contrôle et l’amélioration de la qualité de poudre alimentaire ainsi que l’efficacité du transfert de chaleur dans les opérations d’atomisation et d’autovaporisation (traitement DIC). Afin d’atteindre ces objectifs, deux matières premières principales examinées sont la gomme arabique et le soja. Cinq principales recherches effectuées dans cette thèse consistent en : premièrement, l’étude comparative des procédés de production de la poudre de gomme arabique et les impacts du traitement DIC sur les propriétés du produit fini ; deuxièmement, l’optimisation des conditions opératoires de l’atomiseur dans la fabrication du mélange de poudres de gomme arabique (GA) et maltodextrin (MD) en tant qu’un matériau de parois pour la technologie d’encapsulation ; troisièmement, l’étude comparative des procédés de production de la poudre de soja et les impacts du traitement DIC sur les propriétés du produit fini ; quatrièmement, l’optimisation des conditions opératoires de l’atomiseur dans la fabrication de la poudre de soja ; et finalement, les impacts du taux (GA/MD) dans la fabrication de la poudre de soja par atomisation. Les résultats obtenus ont indiqué que la technologie DIC peut être utilisée à la place de l’atomisation pour fabriquer les poudres de haute qualité de la gomme arabique et du soja. Les propriétés de ces poudres ont été contrôlées et améliorées à travers le réglage des conditions opératoires de l’atomiseur et du traitement DIC. Les paramètres opératoires optimaux dans chaque cas ont été trouvés grâce à l’optimisation de processus en termes de qualité du produit fini et d’efficacité de transfert de chaleur dans la chambre de séchage. / Nowadays, the need to achieve long term stability and usability, in addition to greater functionality, implies that many food products and liquid or solid ingredients are dehydrated or mechanically transformed into powder. The manufacturing processes of food powders always require the satisfaction of a series of criteria, such as process performance and product quality. The spray drying technology is always considered the main method used for producing the powders in many varied fields thanks to its preponderant advantages. However, in some cases, the spray drying shows less effective because the initial investment and production costs are too high ; the need to reach a large specific surface area of the powders causes a lot of complex problems relating to the transportation, cleaning, product recovery, explosion risk and thermal degradation of final product. Whereas, many research work on the autovaporization phenomenon by DIC (Instant controlled pressure drop) showed that the DIC technology is able to solve many industrial problems, eventually leading to obtaining the very high-quality finished products and reducing the energy consumption. However, applications of the DIC technology in the manufacture of food powders are still restricted, and the comparison of the properties of the powder obtained by DIC with other production methods is not yet performed systematically. In such a context, this thesis work is performed in order to contribute to solving some problems concerning the control and improvement of the food powder quality as well as the heat transfer efficiency in the spray drying and autovaporization operations (DIC treatment). In order to attain these objectives, two main raw materials consisting of gum arabic and soybean were examined. Five main researches carried out in this thesis consist of : firstly, comparative study of methods for producing the gum arabic powder and the impacts of DIC treatment on the properties of finished products ; secondly, optimization of the spray drying operating conditions for producing the powder mixture of gum arabic (GA) and maltodextrin (MD) as a wall material for encapsulation technology ; thirdly, comparative study of methods for producing the soybean powder and the impacts of DIC treatment on the properties of finished products ; fourthly, optimization of the spray drying operating conditions for producing the soybean powder ; and finally, impacts of ratio (GA/MD) in the manufacture of soybean powder by spray drying. The obtained results showed that the DIC technology can be used instead of the spray drying to produce the high quality powders of gum Arabic and soybean. The properties of these powders were improved and controlled by adjusting the operating conditions of spray dryer and DIC treatment. The optimal operating parameters for each case were found thanks to the process optimization in terms of product quality and heat transfer efficiency in the drying chamber.

E Nord-Cameroun comme toutes les zones arides et semi-arides de l’Afrique subsaharienne est confronté à la désertification qui est causée par les aléas climatiques et la surexploitation des ressources naturelles. L’une des conséquences est la baisse des rendements des cultures due à la dégradation des sols cultivables. Dans cette situation, l’une des voies pour améliorer le niveau de vie paysan est de développer la plantation des ligneux à usages multiples. L’introduction de l’A. senegal dans les années 90 dans les exploitations agricoles avait l’optique de restaurer la fertilité des sols et de diversifier les sources de revenus des agriculteurs par la production de gomme arabique. Malgré la multifonctionnalité de cet arbre et les efforts des projets pour sa vulgarisation, les résultats et les réactions des populations pour sa plantation restent peu concluants et sélectifs. La thèse identifie et analyse les facteurs socio-économiques et leurs effets sur la décision paysanne à planter A. senegal. La méthode est basée sur les enquêtes et entretiens semi-directs. Les résultats montrent que la plus grande production en gomme obtenue par une exploitation est de seulement 50 kg/ha/an. Toutefois les recettes des ventes éventuelles des autres produits des plantations complètent celles de la gomme. Les planteurs n’ont pas tous disposé d’information ni de formation suffisantes. Une plate forme de concertation est à mettre en place pour redéfinir les rôles des acteurs de la filière gomme. Pour une gestion durable des plantations d’A. senegal, les projets de développement et les décideurs doivent faire respecter les normes de différentiation des prix de la gomme. / The North Cameroon like all arid and semi-arid zones of African sub-Saharan is facing desertification caused by climatic factors and over exploitation of natural resources.One of the consequences is the decline of crop yields due to degradation of arable land. In this situation, promotion of multipurpose trees plantations can improve the farmers’ livelihood. The introduction of A. senegal in the 90’s in agricultural farms had the aim to restore soil fertility and diversify sources of income for farmers through the production of arabic gum. Despite the multifunction aspect of this tree and the involvement of different development projects for its extension, the results and reactions of local people to its plantation remain inconclusive and selective. The thesis identifies and analyzes the socio-economic factors and their effects on the farmers decision to plant A. senegal. The method is based on surveys and semi-structured interviews. The results show that the best gum yield observed on the exploitation is 50 kg / ha / year. However, the revenue can be increased with the sale of byproducts of A. senegal. Not all farmers are sufficiently informed or trained. A platform for dialogue is to be set in order to redefine the roles of stakeholders in the market chain. For the sustainable management of A. senegal plantations, development projects and policy makers need to meet the standards of gum price differentiation.