De nos jours, il est nécessaire de trouver des substituts aux produits dérivés du pétrole car ces derniers ne sont pas renouvelables. C'est donc dans ce but que nous avons envisagé d'élaborer des matériaux constitués principalement d'huile de lin. Ces matériaux ont été élaborés en trois étapes au moyen d'un procédé propre et simple. La première étape est une polymérisation thermique (standolisation), suivie ou précédée d'une étape de modification chimique, tout d'abord par l'anhydride maléique puis par le 2-hydroxyéthyl-méthacrylate (HEMA) qui permet d'introduire des groupements photoréticulables au sein des chaînes de triglycérides. La dernière étape consiste à photopolymériser les huiles modifiées. Nous avons fait varier les taux de standolisation et de modification, puis nous avons déterminé les propriétés physico-chimiques des différents matériaux. La température de transition mécanique de ces matériaux est toujours inférieure à -5 °C et leur flexibilité est d'autant plus importante que le taux de modification est faible. La stabilité thermique ainsi que la biodégradabilité des matériaux ont aussi été étudiées.

De nos jours, il est nécessaire de trouver des substituts aux produits dérivés du pétrole car ces derniers ne sont pas renouvelables. C’est donc dans ce but que nous avons envisagé d’élaborer des matériaux constitués principalement d’huile de lin. Ces matériaux ont été élaborés en trois étapes au moyen d’un procédé propre et simple. La première étape est une polymérisation thermique (standolisation), suivie ou précédée d’une étape de modification chimique, tout d’abord par l’anhydride maléique puis par le 2-hydroxyéthyl-méthacrylate (HEMA) qui permet d’introduire des groupements photoréticulables au sein des chaînes de triglycérides. La dernière étape consiste à photopolymériser les huiles modifiées. Nous avons fait varier les taux de standolisation et de modification, puis nous avons déterminé les propriétés physico-chimiques des différents matériaux. La température de transition mécanique de ces matériaux est toujours inférieure à -5 °C et leur flexibilité est d’autant plus importante que le taux de modification est faible. La stabilité thermique ainsi que la biodégradabilité des matériaux ont aussi été étudiées. / The use of renewable sources such as vegetable oils in the elaboration of various industrial materials has been recently revitalized because of the environmental concerns. This is in this context that the elaboration of new materials mainly based on linseed oil was envisaged. These new materials were elaborated in three stages, by means of an easy and clear process. The first stage consisted in a thermal or stand reaction, followed or preceded by a chemical modification stage by maleic anhydride. Then, the 2-hydroxyethylmethacrylate (HEMA) was grafted on the anhydride functions to introduce photopolymerizable groups. In the last stage, the photopolymerization of the modified oil was carried out. The influence of stand and modification rates on the ultimate UV-cured materials properties was characterized. All these materials exhibited a mechanic transition temperature lower than –5 °C and their flexibility was all the higher than the modification rate is low. Thermal stability as well as biodegradation of these materials were also determined.

L'intérêt des copolymères amphiphiles se retrouve dans de multiples applications telles que le: supports catalytique, la bio-séparation ou encore la vectorisation de principe actif. L'étude de leu auto-association sous forme micellaire est très étendue notamment via l'utilisation de polymère: intelligents. Cette classe de polymères présente un changement de comportement lors d'un modification de son environnement. Ainsi des polymères pH et thermo-sensibles ont été sélectionnés dans le but d'étudier des systèmes micellaires composés d'un cœur hydrophobe issus de l'huile de lin et d'une couronne hydrophile stimuli-sensible. Cependant, pour chaque application visée, la synthèse de macromolécules de composition et/ou d'architecture complexe possédant de nouvelles propriétés est nécessaire. Afin de contourner les limitations de cette approche, uni alternative reposant sur le mélange physique de copolymères a été étudiée dans le but de moduler les propriétés et combiner deux sensibilités. / Amphiphilic copolymers have attracted a large interest as they find numerous applications in catalyst support, bio-separation devices and drug delivery systems. Their auto-association in aqueous media forming micelles are well-studied, particularly by the use of smart polymers which display a significant physicochemical change in response to modification of their environment. In this work, pH and temperature responsive polymers have been studied for the elaboration of micellar systems composed of a hydrophobic core from linseed oil and hydrophilic stimuli-sensitive coronna. However the common approach is to design one specific macromolecule for one given application, with sometimes complex composition and/or architecture. We aim to investigate a straight-forward pathway towards micellar systems with finely tuned sensitivities by the cooperative self-assembly of two different copolymers to manipulate the physico-chemical behavior of the final mixed system.

Vingt-quatre vaches ont été utilisées afin d’évaluer les effets du rapport fourrages:concentrés et de l’ajout d’huile de lin dans la ration sur les profils en acides gras et en lactones du lait. L’huile de lin a fait augmenter les concentrations de 18:3 cis-9, cis-12, cis-15 dans le gras du lait, et ces augmentations ont été plus importantes avec les rations riches en concentrés. L’huile a également fait augmenter les teneurs en 18:1 trans 13 et en 18:2 cis 9, trans 13, tandis que le 18:3 cis 9, trans 13, cis 15 n’a pas été détecté. La teneur en γ-12:0 a été plus élevée dans le lait avec la ration riche en concentrés et contenant de l’huile, mais aucun effet n’était apparent lorsque l’huile était ajoutée à la ration faible en concentrés. Finalement, la teneur en γ-12:1 a été plus élevée avec les rations riches en concentrés, tandis que la γ-12:2 n’a pas été détectée.

Les graines de lin sont des oléagineux largement cultivés au Canada. Cependant, les résidus générés suite au processus d’extraction de l’huile contiennent une importante quantité de protéines et peuvent être valorisées dans l’alimentation humaine en raison, principalement, de certaines fractions peptidiques possédant des propriétés bioactives. Dans le cadre de ce travail, l’influence des hautes pressions hydrostatiques (HPH) sur un isolat de protéines de lin a été étudiée concernant les modifications de la structure protéique, l’hydrolyse enzymatique ainsi que l’activité antioxydante des hydrolysats. Ainsi, des solutions protéiques de lin (1% m/v) ont été soumises à un traitement de HPH à 600 MPa pendant 5 et 20 minutes, à 20°C et comparés à des échantillons non-pressurisés. Deux traitements subséquents d’hydrolyse ont été effectués suite au traitement ou non de pressurisation : une première hydrolyse trypsique suivie d’une deuxième par la pronase. Dans un premier temps, la caractérisation de l’isolat protéique de lin pressurisé et non pressurisé a été réalisée par spectrofluorimétrie et par une analyse de la taille des particules afin d’étudier l’effet de la pressurisation sur les HPH la matrice protéique végétale. Par la suite, les hydrolysats protéiques ont été caractérisés par HPLC-MS et leur capacité antioxydante a été déterminée par ORAC. Les résultats ont démontré que le niveau de pressurisation et la durée du traitement ont un impact sur la structure protéique en induisant la dissociation des protéines, et la formation d’agrégats. Ceux-ci seraient occasionnés par la décompression ou créés durant l’entreposage des isolats. Suite à l’hydrolyse enzymatique des solutions protéiques pressurisées ou non par la trypsine seule et par la trypsine-pronase, les analyses chromatographiques ont révélé que la concentration de certains peptides a été modifiée lorsque la trypsine seule était utilisée après un traitement à HPH. Enfin, les HPH ont amélioré la capacité antioxydante des hydrolysats obtenus lors de l’hydrolyse trypsine-pronase comparativement au contrôle non-pressurisé. / Flaxseed is an oilseed widely cultivated in Canada. However, residues generated after oil extraction contains large amount of proteins and then can be much-valued in human diet due to its bioactive peptide fractions. The influence of high hydrostatic pressure (HHP) on flaxseed protein isolate was studied especially in terms of protein structures, enzymatic hydrolysis and final hydrolysate antioxidant activity. Flaxseed protein solutions (1% w/v) were subjected first to 600 MPa HHP treatments during 5 and 20 minutes at 20°C and were compared to non-pressurized samples. Two subsequent hydrolysis treatments were performed on pressure or non-pressure treated samples: tryptic hydrolysis was carried out and another hydrolysis was performed using pronase on tryptic hydrolysates. Firstly, the characterization of treated and untreated flaxseed protein isolates was done by spectrofluorometric and particle size analyses. Thereafter, flaxseed hydrolysates were analyzed by HPLC-MS and antioxidant capacity by ORAC. These results demonstrated that the pressurizing level and duration had an impact on proteins structure, inducing the dissociation of protein leading subsequently to aggregates. These aggregates were formed by decompression or during further storage. After enzymatic hydrolysis of pressurized or non-pressurized samples by trypsin and trypsin-pronase, chromatographic analyses showed that HHP treatments modified the concentration of certain peptides of the tryptic hydrolysates only. Finally, HHP increases antioxidant capacity (ORAC) of final trysin-pronase hydrolysates when compared to a control.

Les capteurs d’oxygène sont le plus grand apport dans la technologie des emballages actifs parce qu’ils permettent de retarder la dégradation oxydante des aliments et ainsi éviter la perte de saveurs et le développement microbien au sein des aliments. Bien que le développement des emballages actes existe depuis les années 70 dans des pays producteur agricole, la recherche sur ces emballages reste encore embryonnaire, en particulier sur les critères techniques portant sur l’absorption d’oxygène de films. Cette thèse constitue une contribution sur l’étude des cinétiques d’absorption d’oxygène de l’huile de lin comme capteur d’oxygène. L’oxydation de l’huile et d’esters insaturés (composé modèle de l’huile) est suivie sous différentes conditions d’exposition (températures comprises entre 40-110°C et pressions partielles d’oxygène entre 0 et 1 bar). Expérimentalement, on propose de caractériser l’absorption d’oxygène liée à l’oxydation de l’huile par thermogravimétrie (ATG), suivi de concentration d’oxygène et titrage de peroxide. Un modèle cinétique basé des schémas classiques avec décomposition des hydroperoxydes, est proposé pour simuler l’oxydation de l’huile de lin et des esters insaturés modèles. Ce modèle est ensuite extrapolé à des films de différentes épaisseurs de polypropylène (PP) contenant 1% d’huile de lin en considérant que cette dernière est bien dispersé dans la matrice PP et que la diffusion d’oxygène est pilotée par la matrice PP. / Oxygen scavengers (OS) are one of the most important technology of active packaging, because prevents oxidative degradation related with off-flavours, off-odours and microbial growth in food. Although active packaging has been proposed since 1970s, in developing countries with a large agricultural base, active packaging still remains unexplored both in terms of application and research, there is a lack of technical criteria on O2 scavenging films, labels, sheets, and trays. This PhD thesis is a contribution in the study of linseed oil as active ingredient for OS providing a kinetic characterization of its thermo-oxidation between 40°C and 110°C in atmospheres with different oxygen concentration. In the experimental approach, innovative application of TGA was proposed to study oxygen uptake capacity complemented by headspace and peroxide value measurements. The kinetic model, derived from a classic mechanistic scheme where initiation of thermo-oxidation results from decomposition of hydroperoxides, was capable to simulated linseed oil oxidation, and also oxygen absorptions of polypropylene films, of different thickness, containing 1% of linseed oil, with hypotheses of well dispersion of linseed oil in PP matrix, and oxygen diffusion governed by the PP matrix.

Le travail de recherche présenté dans cette thèse s’est orienté vers l’élaboration de matériaux avancés et la conception de polymères/composites biosourcés. Ce dernier sujet a été entrepris à travers la combinaison de différentes matières premières biosourcées qui sont connues comme ayant un grand potentiel de substitution des monomères pétrosourcés. Tout d’abord, un travail fondamental a été exécuté en combinant l’huile de lin epoxydée (ELO) avec des dérivés d’anhydrides d’acides comme agents de réticulation, afin de relier la réactivité chimique de polymérisation à la structure du réseau formé et aux propriétés thermomécaniques. Afin de devenir économiquement viable, les bio-raffineries doivent urgemment valoriser les sous-produits issus de la conversion de la biomasse. Fort de ce constat, une deuxième étude sur l’incorporation et la copolymérisation d’une quantité importante d’humins (résidu hétérogène obtenu durant la conversion des sucres en hydroxymethylfurfural (HMF)) avec de l’alcool furfurylique (FA) a été réalisée avec succès afin de créer de nouvelles résines thermodures. Une autre voie proposée consiste en la combinaison de ELO et de FA à travers une polymérisation cationique, dans l’idée de créer de nouvelles résines totalement biosourcées, générant ainsi une gamme de matériaux aux propriétés mécaniques modulables. / The research work presented in this thesis was oriented on advanced thermoset materials and also on the conception of bio-based polymers and composites. This last topic has been investigated by the combination of different bio-based raw materials which are well-known to have a great potential to substitute the petroleum monomers. Firstly, a fundamental work has been done on the combination of epoxidized linseed oil (ELO) and anhydrides as cross-linkers, which links the polymerization reactivity with the network structure and thermomechanical properties. For being economically realistic, the bio-refineries are urged to valorize the sidestream products issued from biomass conversion. In that respect, a second study investigated successfully the incorporation and copolymerization of an important amount of humins (heterogeneous residues obtained during the sugar conversion into hydroxymethylfurfural (HMF)) with furfuryl alcohol (FA) in order to create new resins. Another proposed combination, focused on ELO and FA cationic copolymerization with the purpose to create new fully bio-based resins with tailored mechanical properties. Concerning the elaboration of advanced polymers and composites, a reflection around the hierarchically organized natural materials has been achieved in order to adapt the self-organization and structuration concepts to polymeric network.

Deux types de revêtements constitués d'environ 80% d'huile végétale ont été élaborés par chimie thiol-X sous UV. Le premier a été obtenu sous UV à partir d'huiles de lin native et standolisées en présence de 0,5 équivalent (SH/ène) de divers thiols, sous air, sans photoamorceur ni solvant. L'effet bénéfique de l'oxydation des acides gras sur la réaction d'addition thiol-ène et les propriétés finales des revêtements a été démontré. Ces matériaux présentent des propriétés équivalentes à celles des films obtenus par oxydation de l'huile de lin, faisant de ce procédé une alternative intéressante à la siccativation des huiles. Le deuxième type de revêtement a été obtenu sous UV à partir d'une huile de coton époxydée en présence de 0,25 équivalent (SHlépoxy) de 7- mercapto-4-méthyl coumarine et d'un photogénérateur de base permettant d'amorcer, sous air, la réaction d'addition thiol-époxy et l'homopolymérisation des fonctions époxy. Ces revêtements sont autoréparables sous UV. / Two types of coatings constituted about 80 wt% of vegetable oil were prepared by photoinitiated thiol-X chemistry. The first one has been prepared by crosslinking of native and stand linseed oil triglycerides in the presence of 0.5 equivalent of various thiols (SH/ene) under air and UV radiation, without photoinitiator or solvent. The oxidation of fatty acids has shown a beneficial effect on the thiol-ene addition as well as on the final properties of coatings. This process is thus an interesting alternative for the drying of oils. The second type of coating has been obtained by photocrosslinking triglycerides of epoxidized cottonseed oil in the presence of 0.25 equivalent (SH/epoxy) of 7-mercapto-4-methyl coumarine and a photobase generator under air. This latter initiated both thiol-epoxy addition and homopolymerization of epoxy functions. This coating could be auto-healable under UV exposure.

Cette thèse présente l’élaboration de thermodurcissables et de composites biosourcés synthétisés à partir d’huiles végétales époxydées (lin et soja) et d’alcool furfurylique (FA). La première partie de ce travail concerne l’étude de la polymérisation du FA en polyalcool furfurylique (PFA) (i) en solvants protiques polaires, (ii) en combinaison avec le bois et (iii) suivant l’ajout de nouveaux amorceurs. En solvant, les changements de structures observés ont été reliés aux propriétés thermomécaniques. Une autre modification de structure du PFA a été obtenue grâce au 2,5 diméthylfurane. Ce travail a permis d’obtenir une meilleure compréhension de la réactivité du FA au sein du bois et montre que les composites bois/PFA ont une densité et une résistance plus élevées que leurs homologues non modifiés. Enfin, l’amorçage des réactions du FA par l’acide lévulinique ou par le p-toluène sulfonylhydrazine permet de proposer deux nouveaux amorceurs, respectivement biosourcé et « latent ». La seconde partie de ce travail concerne l’élaboration d’une résine époxyde totalement biosourcée et synthétisée à partir d’huiles végétales époxydées. L’huile de lin et de soja ont été chacune copolymérisées avec un acide dicarboxylique. Un premier travail fondamental a consisté à corréler la réactivité de copolymérisation avec les structures des polymères obtenus puis à établir le lien avec les propriétés thermomécaniques. Ensuite, des nanocomposites ont été synthétisés à partir de ces résines époxydes et de sépiolite. Les différentes voies de dispersion et de modification de la sépiolite mises en œuvre conduisent à des niveaux de dispersion différents de la nanocharge au sein de la matrice. / The work presents the elaboration of biobased thermosets and composites synthesized from epoxidized vegetable oils (linseed and soybean) and furfuryl alcohol (FA). A first area of research focused on the study of the polymerisation of FA into polyfurfuryl alcohol (PFA) (i) in protic polar solvents, (ii) in combination with wood and (iii) in the presence of new reaction initiators. In presence of solvents, the observed structural changes have been linked to the thermomechanical properties. Another PFA structure modification was obtained with 2,5 dimethylfuran. This work allowed a better understanding of the reactivity of FA within the wood and shows that the obtained wood/PFA composites have higher density and resistance than their non-modified equivalents. Finally, the initiation of FA polymerization by levulinic acid and p-toluene sulfonylhydrazine, respectively biobased and « latent » initiators has been studied. The second topic of thesis concerns a new type of fully bio-based epoxy resin synthesized from epoxidized vegetable oils. Linseed and soybean oils have both been copolymerized with a dicarboxylic acid as curing agent. A first fundamental work was to correlate the reactivity of copolymerization with the polymer structure and to link them with thermomechanical properties. The obtained thermosets have been used to prepare nanocomposites with sepiolite. Different methods of dispersion and/or modification of sepiolite conduct to diverse morphologies of nanofiller dispersions into the matrix.