Issues de ressources renouvelables, les huiles végétales (mélanges de triacylglycérols) sont des matières premières aux multiples applications dans divers secteurs, tels que l’industrie alimentaire, les lubrifiants, les solvants, les cosmétiques, la pharmacie, parmi autres. Pour faciliter le développement de produits utilisant de telles matières premières, le travail de thèse s’intéresse à la modélisation de l'équilibre de phases pour mélanges de triacylglycérols et la conception d’un logiciel prédictif de leurs propriétés. Les modèles employés sont totalement prédictifs et tiennent compte des polymorphes. La phase liquide et le polymorphe a sont supposés idéaux à l’inverse des polymorphes b et b’ dont les coefficients d’activités sont calculés à l’aide du modèle de Margules où les coefficients d’interactions binaires sont prédits à partir de la similarité des chaines d’acide gras sur le squelette glycérol. L'optimisation directe de l'énergie libre de Gibbs permet de calculer la quantité de solide dans les graisses ; propriété fondamentale corrélée à de nombreuses fonctionnalités de produits basés sur des huiles végétales. Le calcul de l'équilibre solide - liquide à plusieurs températures permet de simuler des courbes de fusion et des courbes de calorimétrie différentielle à balayage. L’influence sur ces courbes de modifications dans la structure moléculaire et de la composition des mélanges est étudier pour plusieurs systèmes et comparés avec des données expérimentales: triacylglycérols purs, mélanges binaires et ternaires de triacylglycérols, huiles végétales naturelles et mélanges d'huiles végétales impliquant des centaines de triacylglycérols. Des réactions d'interestérification chimique, largement utilisées pour modifier la composition et propriétés d'huiles et graisses, sont simulées et comparés avec des données expérimentales. Le bon accord avec les données expérimentales permet de valider l'outil informatique et son caractère prédictif permet d’envisager son utilisation pour des mélanges, températures et compositions encore non évaluées de façon à orienter les efforts expérimentaux vers les mélanges les plus prometteurs. / The search for sustainable development is an incentive for renewable resources usage in chemical industry. Vegetable oils (triacylglycerol-based mixtures) are raw-materials that match this criterion and they are currently and potentially used in a wide range of sectors, such as: food industry, lubricants, solvents, cosmetics, pharmaceutical, among others. Aiming to aid product design using such raw-materials, this work deals with phase equilibrium modeling and the development of a computational tool for properties prediction. The models used are totally predictive and they deal with the existence of solid polymorphism. The liquid state and the crystals are treated as ideal phases. The activity coefficients of phases ’ and (notideal) are estimated using Margules model, for which the binary molecular interaction parameters are calculated in a predictive manner by means of correlations with the similarity degree between fatty acids chains in the glycerol. By direct optimization of Gibbs Free Energy, the Solid Fat Content is computed, a fundamental property for vegetable oils–based products functionality. The results of phase equilibrium in different temperatures allow simulating melting curves and Differential Scanning Calorimetry curves, allowing a computational evaluation of how molecular structure and composition changes affect desired properties. The calculated results were applied and compared with experimental data in a wide range of systems: pure systems, binary and ternary triacylglycerol mixtures, natural vegetable oils and mixture of vegetable oils (hundreds of components). Chemical interesterification reaction, widely applied to change fats and oils composition and properties, were also simulated and the results compared with experimental data in different compositions and temperatures. The good agreement between computational results and experimental data enables the computational tool validation and its predictive nature makes it suitable for the study of mixtures in temperatures and compositions not yet evaluated. Consequently, the experimental efforts (cost and time) can be concentrated on the most promised molecules/mixtures. / A busca pelo desenvolvimento sustentável é um incentivo para o uso de recursos renováveis na indústria química. Óleos vegetais (misturas de triacilgliceróis) são matérias-primas que atendem a este critério e apresentam aplicações atuais e potenciais em diversos setores, tais como indústria de alimentos, lubrificantes, solventes, cosméticos, farmacêutica, dentre outros. Com o objetivo de auxiliar no desenvolvimento de produtos utilizando tais matérias-primas, o presente trabalho trata da modelagem do equilíbrio de fases em misturas de triacilgliceróis e do desenvolvimento de uma ferramenta computacional preditiva de propriedades. Os modelos usados são totalmente preditivos e consideram a existência de polimorfismo na fase sólida. O estado líquido e o polimorfo são considerados ideais. Os coeficientes de atividade das fases e (não-ideais) são estimados através do modelo de Margules, no qual os coeficientes de interação molecular binária são calculados de forma preditiva através de correlações com o grau de similaridade entre as cadeias de ácidos graxos no glicerol. Através da otimização direta da Energia Livre de Gibbs, é calculado o Conteúdo de Gordura Sólida, uma propriedade fundamental para funcionalidade de produtos baseados em óleos vegetais. Através do cálculo do equilíbrio de fases em diversas temperaturas são simuladas curvas de fusão e curvas de Calorimetria Exploratória Diferencial, permitindo uma avaliação computacional do efeito que alterações na estrutura molecular e composição apresentam nas propriedades de interesse. Os resultados calculados foram aplicados e comparados com dados experimentais em diversos sistemas: triacilgliceróis puros, misturas binárias e ternárias de triacilgliceróis, óleos vegetais naturais e misturas de diversos óleos vegetais (centenas de triacilgliceróis). Reações de interesterificação química, amplamente utilizadas para alterar a composição e propriedades de óleos e gorduras, foram igualmente simuladas e os resultados comparados com dados experimentais em diversas composições e temperaturas. A boa concordância entre os dados simulados e experimentais permite validar a ferramenta computacional e seu caráter preditivo a torna útil no estudo de misturas em temperaturas e composições ainda não avaliadas, de forma que os esforços experimentais (custo e tempo) possam ser direcionados às misturas mais promissoras.

La présente étude a eu pour objectif la comparaison de la fabrication du biodiesel à partir de graines de caméline suivant les procédés conventionnels ou assistés/intensifiés par Détente Instantanée Contrôlée (DIC). La caméline est l'une des matières premières les plus adaptées à la fabrication de biodiesel puisqu’elle ne présente aucune concurrence aux cultures alimentaires et/ou à l’utilisation des terres agricoles. Son intérêt réside en sa teneur élevée en huile, sa courte saison de culture, ainsi que sa grande capacité à enrichir les sols pauvres, arides ou semi-arides. L'insertion de la texturation par DIC permet l'intensification à la fois de 1/ l'extraction de l’huile suivie de transestérification et 2/ du processus de transestérification in-situ en une seule étape. Dans les deux cas, les analyses statistiques ont conduit, à l'aide de la méthode de surface de réponse (RSM), à des modèles mathématiques empiriques adéquats capables de mieux développer les résultats expérimentaux, d'optimiser les paramètres de traitement et de mieux définir le changement d’échelle. Le procédé DIC se distingue par son aptitude à réaliser avec succès l’expansion structurelle des produits naturels sans affecter la qualité des huiles et des carburants produits. L'augmentation de la quantité d'huile extraite après texturation des graines par DIC a été de 38% et 22%, respectivement pour le pressage et l'extraction par solvant. En mode ISTE, la texturation DIC a permis de doubler le rendement en FAMEs. En outre, la technologie DIC est une technique très économique en raison de la grande capacité de traitement due au faible temps d’opération et d’une consommation réduite d'énergie. / The objective of this study was to compare the production of biodiesel from Camelina seeds using conventional methods or assisted/intensified by Instant Controlled Pressure-drop DIC. Camelina is one of the most suitable feedstocks for biodiesel production as it does not compete with food crops and/or agricultural land use. Its interest lies in its high oil content, short growing season, and great ability to enrich poor, arid or semi-arid soils. The insertion of texturing by DIC allows the intensification of both 1/ extraction of the oil followed by transesterification and 2/ a single step in-situ transesterification process. In both cases, using the response surface method (RSM), statistical analyzes have led to adequate empirical mathematical models capable of better developing experimental results, optimizing treatment parameters and better define the scaling-up. The DIC process stands out for its ability to successfully achieve the structural expansion of natural products without affecting the quality of sensitive compounds such as oils and fuels produced. The increase in the amount of oil extracted after DIC texturing of seeds was 38% and 22% for pressing and solvent extraction, respectively. In ISTE mode, DIC texturing approximately doubled FAMEs yields (98% increased yields). In addition, DIC technology is a very economical technique due to its high processing capacity, low operating time, and weak energy consumption.

La formulation de médicaments regroupe des technologies innovantes où l'usage de matières premières naturelles émerge du fait de contraintes environnementales grandissantes. Les huiles végétales par exemple sont plébiscitées grâce à leurs propriétés remarquables en terme de solubilisation de principes actifs, de biocompatibilité et de biodégradabilité. Afin d'élargir leurs applications, notamment pour la libération prolongée de principes actifs, la solidification de ces huiles par réticulation a été envisagée à l'aide d'une chimie douce, c'est-à-dire respectueuse des principes de la chimie verte. La silice a été choisie pour réaliser la réticulation par réaction sol-gel d'huiles végétales et ainsi obtenir des matériaux hybrides inorganique/organique d'origine naturelle. L'étude a consisté à fonctionnaliser des huiles végétales à l'aide de précurseurs silylés en utilisant une chimie sans solvant ni catalyseur, pour obtenir des huiles réticulables par voie sol-gel. Deux voies chimiques de fonctionnalisation ont été employées. La première, difficilement contrôlable, été basée sur une réaction époxy-amine où des huiles de lin ou de soja époxydées ont été utilisées. La seconde reposait sur la valorisation d'huile de ricin porteuse d'un groupement hydroxyle via une réaction hydroxy-isocyanate. Les excellents résultats obtenus ont permis de poursuivre l'étude par la formulation de l'huile de ricin silylée grâce à un nouveau procédé d'émulsion huile/eau thermo-stabilisée. Simple et robuste, ce procédé a rendu possible de façon concomitante la mise en forme et la solidification de microparticules hybrides. Les microparticules présentent des distributions de taille homogènes (20 à 200 µm), sont sphériques et capables de piéger des molécules lipophiles. Ainsi une molécule modèle, a été encapsulé avec des rendements très satisfaisants et sa libération a été totale après 8h en milieu physiologiques simulé. En modifiant la composition des microparticules (ratio inorganique / organique), il a été possible de prolonger les cinétiques de libération et de réduire significativement « l’effet burst ». La biocompatibilité de ces microparticules a été démontrée in vitro. Enfin dans l’optique de correctement caractériser la réaction sol-gel, différentes techniques analytiques ont été explorées pour l’étude in situ de la réticulation et l’identification d’un catalyseur biocompatible. Ces travaux ont permis de détailler les mécanismes des réactions d’hydrolyse et de polycondensation et ont ouvert la voie à un meilleur contrôle des cinétiques de réticulation des microparticules. De plus, il est apparu que la maîtrise de cette réaction semble être indispensable afin d'obtenir des objets "stabilisés " aux propriétés identiques et aux cinétiques de libération reproductibles. En conclusion, il a été démontré que la chimie sol-gel appliquée aux huiles naturelles offre des possibilités d’innovation en formulation galénique tout en respectant les contraintes environnementales et de santé et a permis le développement de matériaux originaux aux propriétés modulables. / Drug formulation is gathering innovative technologies where the use of natural products for the preparation of drug delivery systems is getting more and more considerations because of environmental concerns. For instance, vegetable oils get increasingly used because of their outstanding properties in terms of drug solubilization, biocompatibility and biodegradability. For expanding their application, to drug sustained-release for instance, oils have to be hardened under mild conditions with respect to green chemistry principals. The silica condensation was therefore chosen as cross-linking reaction by the mean the sol-gel reaction which when applied to vegetable oils led to biosourced hybrid organic/inorganic materials. To do so, oils were functionalized with alkoxysilanes precursors without solvent nor catalyst in order to obtain cross-linkable systems. Two chemical paths were studied. The first one, based on an epoxy-amine reaction between epoxydized linseed or soybean oils and the alkoxysilane precursor ended up with an uncontrolled reaction and a triglyceride disruption. The second, used castor oil as an hydroxylated raw material and was based on the hydroxy-isocyanate reaction. Valuable results were obtained and this silylated oil was formulated thanks to a new oil/water thermo-stabilized emulsion process. Simple and robust, this process allowed to simultaneously shape and harden hybrid microparticles. Ranging between 20 and 200 µm in diameter, hybrid microparticles were spherical, homogeneously distributed and were capable of entrapping and releasing lipophilic molecules. As a model, ibuprofen was efficiently encapsulated and was fully released over 8 hours in a simulated buffer. Furthermore, by changing the composition of hybrid microparticles (inorganic/organic ratio), it was also possible to extend release kinetics and significantly reduce the burst effect. Then, biocompatibility of those hybrid microparticles was demonstrated in vitro and an innovative study of the cross-linking reaction was performed. This study aimed to properly understand hydrolysis and polycondensation mechanisms and took the form of an in situ the sol-gel reaction monitoring. It allowed to identify an alternative biocompatible catalysts and gave an insight on how those reactions can be controlled to reach “stabilized" hybrids with constant properties and exhibiting robust and reproducible drug sustained-releases. Finally, it has been demonstrated that the sol-gel chemistry applied to vegetable oils for the synthesis of original and tunable hybrid materials with concerns to environmental and health issues, opened the gate towards innovations in drug formulation.

La valorisation du carbone renouvelable joue un rôle croissant dans l'industrie chimique. Ces travaux rapportent l'utilisation d'huiles végétales comme matières premières en substitution de celles d'origine fossiles pour la synthèse de monomères bio-sourcés destinés à la production de polyesters ou de polyamides.La production du 9 oxononanoate de méthyle, comme molécule plateforme, à partir d'esters méthyliques d'huile de colza a été réalisée par coupure oxydante (ozonolyse) sans solvant à température ambiante, suivie d'une réduction des intermédiaires par hydrogénation catalytique sous pression de H2 et de Pd(5)/C. Ainsi, le rendement en aldéhyde-ester est de 92%. Ce procédé a été appliqué à la synthèse de molécules plateformes avec des longueurs de chaînes de 9 à 13 atomes de carbone. Une matière première renouvelable, des conditions de réaction douces, le recyclage du catalyseur et des co-produits non toxiques et valorisables ont permis de développer un procédé durable plus respectueux de l'environnement. La réduction de la fonction aldéhyde a été menée par hydrogénation catalytique, à 50°C dans le méthanol, pour former l'alcool-ester correspondant. Le nickel de Raney ainsi que le Pd(5)/C offrent des rendements en 9-hydroxynonanoate de méthyle supérieurs à 90 %, mais le premier catalyseur conduit à un temps de réaction plus court. L'amination réductrice de la fonction aldéhyde a été menée avec succès à partir de NH3 gazeux et de Pd(5)/C, à 50°C dans le méthanol, pour conduire majoritairement à la synthèse de l'amino-ester primaire. La quantité de NH3(g) influence la sélectivité et au moins trois équivalents sont nécessaires pour limiter la formation d'amino-ester. / A high interest has been devoted to the use of renewable carbon in the chemical industry. The goal of this work is the substitution of fossil oils by vegetable oils to synthesize bio sourced monomers for polyesters and polyamides production. The synthesis of methyl 9-oxononanoate as a platform molecule from fatty acid methyl esters of rapeseed oil was carried out in solvent free ozonolysis at room temperature. Intermediary ozonides was reduced to aldehydes by catalytic hydrogenation under H2 pressure and in the presence of Pd(5)/C catalyst giving a 92% carbonyl yield. This process was applied to a wide range of unsaturated esters with a chain length within 9 and 13 carbon atoms. This process allows the selective conversion of renewable materials to value added chemicals, in mild conditions and in the presence of a recyclable catalyst. Moreover, the co products are non toxic and valuable. Hydrogenation of aldehyde group was performed in the presence of methanol at 50°C under hydrogen pressure. Raney Nickel and Pd(5)/C exhibit a yield to methyl 9 hydroxynonanoate higher than 90%. Reductive amination of the aldehyde functional group was investigated with success in the presence of NH3(g) and Pd(5)/C at 50°C in methanol to produce primary amino ester. The amount of ammoniac is directly correlated to the selectivity of the reaction. As a consequence a minimum amount of 3 eq. of ammoniac is required to avoid the formation of secondary amino-ester.

Les apiaceae peuvent être définies en tant qu' Aroma-Tincto-Oleo-Crop (ATOC), plantes qui contiennent à la fois une huile végétale et une huile essentielle. Appliquer le concept d'agroraffinage aux ATOC revient à proposer un procédé séquentiel alliant une co-extraction huile végétale et huile essentielle à une valorisation des résidus en tant que source de molécules biosourcées et de susbtrat pour la formulation d'agromatériaux . Les objectifs de cette thèse seront donc d'étudier la faisabilité biologique et technologique d'application du concept d'ATOC-raffinage à la coriandre (Coriandrum sativum L.). Le chapitre I présente l'état de l'art bibliographique sur l'extraction et l'analyse des huiles végétales et huiles essentielles de coriandre tandis que dans le chapitre II sont décrits les matériels et méthodes mis en oeuvre au cours de la thèse tant au niveau échantillonnage, extraction, analyse que traitement des données. Le chapitre III est centré sur l'étude des différents paramètres biologiques pouvant influencer la bioaccumulation des huiles végétales et huiles essentielles dans la coriandre (différentes variétés, différents organes de la plante, différents stades de développement biologique) et leur impact sur l'activité anti-oxydante des extraits obtenus à partir des résidus d'extraction. Dans le chapitre IV, la technologie d'extrusion (mono-vis et bi-vis) a été appliquée aux graines de coriandre dans le but d’évaluer la faisabilité du pressage mécanique du fruit de la coriandre pour l’extraction d'une huile végétale aromatisée. L’influence des conditions expérimentales sur le rendement d'extraction en huile végétale (diamètre de buse et distance buse-vis (extrudeur mono-vis) ou configuration de vis, coefficient de remplissage et température de pressage (extrudeur bi-vis)) a été étudiée tandis que la faisabilité de la valorisation du résidu solide d'extraction en agromatériaux (thermo-pressage) a été montrée. / Apiaceae could be defined as Aroma Tincto Oleo Crops (ATOC), e.g. plants containing both vegetable oil and essential oil. Applying agroreffinery concept to ATOC led to propose a sequential fractionation process coupling co-extraction of vegetal oil and essential oil to a valorization of by-product residues as biosourced active molecules and substrates for designing agromaterials. The aim of this thesis is to determine the biological and technological feasability of application of the ATOC-refinery concept to coriander (Coriandrum sativum L.) Chapter I reports a bibliographic state of the art study on extraction and characterisation of coriander vegetal oil and essential oil while chapter II describes materials and methods setting up during the thesis for sampling, extraction, analysis and data processing. Chapter III focus on the study of major various biological parameters influencing bioaccumulation of vegetal oil and essential oil in coriander (different plant varieties, different plant organs, different biological stages) and their impact on anti-oxidant activity of extracts obtained from extraction residues. In chapter IV, coriander fruits are processed by extrusion technology (mono screw and twin-screw extruder) in order to evaluate the feasability of mechanical pressing for extracting a flavored vegetal oil. Influence of operating parameters on vegetal oil extraction yields (nozzle diameter and nozzle/screw distance (single-screw extruder) or screw configuration, device’s filling coefficient and pressing temperature (twin-screw extruder)) is studied while the feasability of valorization of extraction cake as agromaterial (thermopressing) was stated.

L’éco extraction apparaisse depuis quelques années comme une nouvelle tendance en matière de technique de valorisation des ressources naturelles. Avec une préoccupation de plus en plus importante concernant la sécurité, la santé mais également l’environnement, l’utilisation d’huiles végétales en tant que solvant alternatifs a été envisagée dans ce travail pour réaliser l’extraction de substances naturelles. Divers composés, avec des propriétés plus ou moins polaires ont été extrait à partir d’une sélection très variée d’huiles végétales.Dans un premier temps, la solubilité de composés aromatiques a été étudiée, de manière originale, grâce à une modélisation théorique des paramètres de solubilités de Hansen. Puis, des études expérimentales ont été réalisées afin de conforter cette approche. Des analyses statistiques permirent d’établir un classement selon le pouvoir solvant de ces derniers, ce qui nous a permis de sélectionner la meilleure huile pour l’extraction des composés aromatiques. Nous nous sommes également inspirés de la théorie du paradoxe polaire, pour réaliser l’extraction de composés phénoliques à l’aide d’huiles végétales. A ce stade, l’addition appropriée de tensioactifs; pourrait permettre d’augmenter significativement l’efficacité de l’extraction des composés cibles ce qui a été analysé de manière plus poussée afin de mettre en évidence l’effet des tensioactifs sur la structure supramoléculaire des huiles végétales. Pour terminer ce travail, l’extraction des caroténoïdes a été intensifiée à l’aide des ultrasons, tout en utilisant l’huile de tournesol comme solvant. Ce procédé optimal a été comparé au procédé conventionnel en termes de temps, de rendement mais également d’impacts environnementaux. / The green extraction has arisen as a new trend in the valorisation of natural resources. As the growing concern on thesafety, health and environment, vegetable oils as alternative solvents have drawn great interests in the green extractionof bioactive compounds from nature plants. Apart from lipophilic carotenoids in this work., compounds with more polarproperties have been initially studied.Firstly, the solubility of major volatile aroma compounds in various vegetable oils was originally investigated through atheoretical modelling of their Hansen solubility parameters, followed by real experimental extractions for verification.Multivariate statistical analyses assisted to classify the solvent power of these oil solvents so as to select the optimal oil.Secondly, the revisit of polar paradox theory inspired us to achieve direct extraction of phenolic compounds usingvegetable oils as solvents. The appropriate addition of surfactants could significantly increase the extraction efficiency.The small angle X-ray scatting helped to further study the effect of surfactants on the supramolecular structure of thevegetable oils. Lastly, the extraction of carotenoids was intensified with the integration of ultrasounds and sunflower oilas the substitute to organic solvents, in which the optimized procedure has been compared with the conventional organicsolvent extraction in terms of procedures, kinetics, yields and environmental impacts.,

Les fruits de coriandre ont été identifiés comme une source riche en huile végétale de haute qualité, à forte teneur en acide pétrosélinique et en huile essentielle. Un système d'extraction innovant a été conçu et développé en utilisant la technologie d'extrusion bi-vis. Il a permis l’obtention d'un produit nouveau, à savoir une huile végétale de coriandre aromatisée et à haute valeur ajoutée, d’un condensat présentant une concentration élevée en huile essentielle et d’un tourteau révélant une forte teneur en protéines. Le tourteau a montré son intérêt en tant que liant naturel pour la production de panneaux de fibres renouvelables issus de la paille de coriandre, un résidu de la culture de la plante, conduisant à des agromatériaux auto-liés et ayant un rapport performance/coût élevé. Les fibres de la paille de coriandre ont également présenté une bonne capacité de renforcement lorsqu’elles étaient utilisées comme charge naturelle dans des biocomposites thermoplastiques à base de polypropylène ou de biopolyéthylène, permettant le moulage par injection de matériaux peu couteux et aux propriétés mécaniques prometteuses. Ce travail présente ainsi une forte contribution à la mise en place d'une véritable bioraffinerie intégrée de la coriandre et à la démonstration de sa mise en oeuvre à une échelle industrielle. / Coriander fruits of French origin were identified as a rich source of a high-quality vegetable oil, with a high petroselinic acid content, and essential oil. An innovative extraction system was designed and developed using twin-screw extrusion technology and resulted in the recovery of a novel flavored coriander oil with high added value, as well as a hydrosol product with a high essential oil concentration and a press cake with an important protein fraction. The press cake was shown valuable as a natural binding agent for the production of renewable materials from coriander straw, a crop residue, and led to binderless boards with a high performance-cost ratio. Simultaneously, the coriander straw fibers displayed good reinforcing capacity as a natural filler in thermoplastic biocomposites from polypropylene or biopolyethylene, resulting in cost-effective materials with attractive properties. This work thus presents a strong contribution to the setup of a true integrated biorefinery for coriander fruits and its industrial implementation on a relevant production scale.

Convaincu de l’intérêt et du potentiel des matériaux naturels et des déchets industriels, cette thèse a contribué à la mise au point de matériaux de stockage de la chaleur (TESM) pour les CSP en Afrique de l’Ouest. Plus spécifiquement, ce travail de recherche a porté sur la valorisation de la latérite du Burkina Faso, des cendres de foyer des centrales à charbon de la société SONICHAR au Niger, des résidus en carbonate de calcium (chaux) de l’industrie de production de l’acétylène au Burkina Faso et l’huile végétale de Jatropha curcas de la société Belwet au Burkina Faso. Les résultats de cette étude ont permis de montrer que l’huile de Jatropha curcas peut être considérée comme une alternative viable aux fluides de transfert et aux TESM conventionnels pour les CSP fonctionnant à 210 °C. Les matériaux élaborés à partir des cendres de foyer et de la latérite présentent un caractère réfractaire en raison de la présence de mullite et de spinelle. L’ajout de chaux permet de réduire le point de fusion tout en préservant le caractère réfractaire et conducteur des phases obtenues. En raison de leurs stabilités, et l’absence de conflit d'utilisation, les matériaux obtenus peuvent être utilisés comme TESM dans CSP à des températures allant jusqu’à 900 °C. / Convinced of the interest and potential of natural materials and industrial waste, this thesis has contributed to the development of heat storage materials (TESM) for CSPs in West Africa. More specifically, this research focused on the valorization of laterite from Burkina Faso, the bottom ashes from the coal-fired power plants of SONICHAR in Niger, residues of calcium carbonate (lime) from the acetylene in Burkina Faso and the vegetable oil of Jatropha curcas from the company Belwet in Burkina Faso. The results of this study showed that Jatropha curcas oil can be considered as a viable alternative to conventional HTF and TESM for CSP operating at 210 °C. The materials elaborated from bottom ashes and laterites present a refractory character due to the presence of mullite and spinel. The addition of lime makes it possible to reduce the melting temperature while preserving the refractory and conductive character of the obtained phases. Due to their stabilities, and the absence of conflict of use, the obtained materials can be used as TESM in CSP at temperatures up to 900 °C.

L’optimisation du statut tissulaire en acides gras polyinsaturés à longues chaines n-3 (AGPILC n-3) fait partie des objectifs actuels en nutrition humaine. En effet, de nombreux effets bénéfiques sur la santé humaine ont été démontrés pour ces différents AGPILC n-3. Néanmoins, la bioconversion de ces dérivés à partir de leur précurseur alimentaire, l’acide α-linolénique, est limitée chez l’Homme et ne permet pas de subvenir aux besoins. Parmi cette famille d’acides, l’acide docosahexaénoïque (DHA) et de l’acide eicosapentaénoïque (EPA) ont été largement étudiés à l’inverse de ceux de l’acide docosapentaénoïque n-3 (DPA). Le premier objectif de ces travaux a été d’étudier l’impact d’une supplémentation nutritionnelle en DPA sur le métabolisme des acides gras et le métabolisme lipidique chez le rat sain. Pour cela, une méthode de purification du DPA à haute pureté et en grande quantité par chromatographie liquide a tout d’abord été mise en place. Ce résultat participe à faciliter la recherche future des effets in vivo du DPA dont la disponibilité commerciale est faible. Après sa supplémentation nutritionnelle, le DPA a été incorporé dans de multiples tissus et a impacté les compositions tissulaires en AGPILC n-3 de certains organes spécifiques comme le foie, le cœur, le poumon, la rate et le rein. Ainsi, la supplémentation en DPA pourrait être une source d’EPA, de DPA, et dans une moindre mesure de DHA. Enfin, comparé à une supplémentation en EPA ou en DHA, le DPA a été l’AGPILC n-3 le plus puissant pour améliorer la triglycéridémie et la cholestérolémie des animaux. Ces informations participeront certainement à une prise en compte plus importante du DPA tant dans les études nutritionnelles ainsi que dans l’installation des futures recommandations nutritionnelles. Le deuxième axe de recherche a porté sur la capacité d’une incorporation partielle de lipides laitiers dans le régime à augmenter le statut tissulaire en AGPI-LC n-3. L’incorporation de lipides laitiers a augmenté le statut en DHA cérébral et rétinien et le statut en DPA dans les autres tissus étudiés. De plus, l’induction de la conversion des AGPILC n-3 à partir de leur précurseur par les lipides laitiers a été complémentaire avec la supplémentation en DPA pour augmenter le statut tissulaire en AGPI-LC n-3. Ces résultats s’insèrent dans un contexte de nutrition infantile, période pendant laquelle l’incorporation des AGPI-LC n-3 est maximale dans les tissus nerveux. Ainsi, ces résultats apportent des données intéressantes tant pour les entreprises que pour les professionnels de santé pour recommander à la consommation des formules infantiles contenant des lipides laitiers. / The optimization of tissue status in n-3 long-chain polyunsaturated fatty acids (n-3 LCPUFA) is one of the current goals in human nutrition. Indeed, many beneficial effects on human health have been demonstrated for these different n-3 LCPUFA. However, the bioconversion of these derivatives from their food precursor, α-linolenic acid, is limited in humans and it does not meet the needs of the organism. Among this family of fatty acids, docosahexaenoic acid (DHA) and eicosapentaenoic acid (EPA) have been widely studied in contrast to those of n-3 docosapentaenoic acid (DPA). The first objective of this work was to study the impact of dietary supplementation with DPA on fatty acid metabolism and lipid metabolism in healthy rats. For this, a method for purifying DPA with high purity and in large quantities by liquid chromatography was first established. This result helps future research of the in vivo effects of DPA, poorly commercially available. After its nutritional supplementation, DPA was incorporated into multiple tissues and it has affected the n-3 LCPUFA tissue compositions of specific organs such as the liver, heart, lung, spleen and the kidney. Thus, supplementation with DPA could be a source of EPA, DPA, and to a lesser extent DHA. Finally, compared to supplementation with EPA or DHA, DPA was the most potent n-3 LCPUFA to improve triglyceridemia and cholesterolemia in animals. This information will certainly contribute to a greater consideration of DPA both in nutritional studies and in the direction of future nutritional recommendations. The second area of ​​research focused on the ability of a partial incorporation of dairy lipids in the diet to increase the tissue status in n-3 LCPUFA. Incorporation of dairy lipids in the diet increased DHA status in brain and retina and DPA status in the other studied tissues. In addition, the induction of conversion of n-3 LCPUFA from their precursor by dairy lipid was complementary with the DPA supplementation to increase n-3 LCPUFA status in tissues. These results fit into a context of infant nutrition, during which the incorporation of n-3 LCPUFA is maximal in nervous tissues. Thus, these results provide interesting data for both companies and health professionals to recommend infant formulas containing dairy lipids for consumption.

À l’heure où l’intégration des enjeux environnementaux dans le développement de procédés éco-efficients joue un rôle essentiel dans le moteur de l’innovation responsable, la chimie verte est devenue l’un des sujets de préoccupation majeure. Ainsi, le développement de nouveaux procédés éco-respectueux pour la production d’ingrédients naturels issus de matières premières végétales renouvelables est devenu une démarche incontournable dans le modèle de recherche. L’objectif de cette thèse a consisté au développement d’une stratégie d’éco-valorisation innovante employant les fluides sub/supercritiques pour l’extraction, la caractérisation, la production et l’imprégnation sur support cosmétique de produits naturels d’origine végétale. Pour cela, nous avons utilisé comme modèle végétal : les graines oléagineuses de la plante Kniphofia uvaria, sélectionnée pour des applications cosmétiques grâce à ses propriétés bioactives antioxydantes et anti-âge. Dans un premier temps, le développement de méthodes complémentaires en SFC ainsi que le développement du couplage SFC-MS a été réalisé à l’aide de la source APCI afin d’identifier les molécules responsables des activités bioactives des graines de Kniphofia uvaria. Ainsi, le développement d’un système hybride (U)HPLC/SFC-HRMS a été réalisé afin de mettre en place ce couplage. Des optimisations en termes de proportion et nature de solvant make-up ainsi qu’un travail au niveau des paramètres SFC et MS ont été faits afin de d’améliorer la sensibilité et la spécificité des analyses lipidiques. Dans un second temps, nous nous sommes attachés au développement d’une stratégie d’enrichissement en composés bioactifs à l’aide des méthodes : SFE et CPC. Ainsi, en SFE, des optimisations en termes de température, pression, nature/proportions de co-solvant dans le fluide ont été réalisées alors qu’en CPC, des optimisations au niveau de l’injection ont été faites. Des conditions optimales pour le fractionnement sélectif des anthraquinones et des triglycérides ont été déterminées en SFE et CPC. Dans un dernier temps, ce travail a consisté à développer un couplage en-ligne pour extraire et imprégner sélectivement sur silice cosmétique : les anthraquinones. Le développement et l’optimisation de ce procédé en-ligne ont été réalisés à l’échelle du laboratoire et ont démontré la faisabilité de ce couplage ainsi qu’un intérêt certain pour l’obtention de produits naturels sous une première forme galénique, destinée à une future incorporation dans la formulation de cosmétiques. / Nowadays, green chemistry is a great challenge. It seeks innovation in the development of eco-efficient processes. The production of natural products from renewable materials by these new environmentally friendly processes is more and more used. The aim of this Ph.D thesis is to develop an eco-valuation strategy to extract, characterize, produce and impregnate natural products onto a cosmetic support using sub/supercritical fluids. Consequently, we used oleaginous plant seeds from Kniphofia uvaria as a plant model, which was selected for its interesting cosmetic properties such as antioxidant or anti-ageing. Firstly, the SFC-MS hyphenation with the APCI as an ionization source was developed to screen bioactive molecules; responsible of cosmetic properties. This coupling was performed by the hybrid combination of (U)HPLC/SFC-HRMS. Various optimizations in terms of the solvent make-up (nature and proportion), modulation with SFC and MS parameters were carried out in order to improve sensitivity and selectivity of lipid analysis. Secondly, an enrichment strategy to concentrate bioactive compounds in the final extract was developed by SFE and CPC. Thus, in SFE, experimental parameters (temperature, pressure, nature/proportion of the modifier in the CO2 fluid) were optimized while in CPC, the injection optimization was realized. Methods for the selective fractionation of anthraquinones and triglycerides were obtained in CPC and SFE. Finally, an on-line sub/supercritical extraction-impregnation process was developed to extract and for simultaneously impregnating anthraquinones onto a cosmetic silica. Development and optimization of this process was realized on a laboratory scale. Consequently, this study demonstrated the feasibility of this concept and it presents a great interest to provide natural products as a galenic form, which could be used in the cosmetic formulation.