Dans la dernière décennie, les autorités de santé ont promulgué une réglementation pédiatrique orientée sur le développement et la disponibilité des formulations adaptées à l'âge, la taille, l'état physiologique et les besoins de la population pédiatrique. Généralement, l'administration de médicaments par la voie orale est toujours préférée aux autres voies d'administration car elle est pratique, économique et bien acceptée. Au cours des dernières années, de nouvelles formulations solides ont été développés comme par exemple les comprimés orodispersibles car ils sont faciles à administrer, ne nécessitent pas d'eau et, dès lors que la dispersion est rapide, la biodisponibilité du médicament peut être significativement supérieure à celle observée avec les comprimés classiques offrant ainsi des solutions alternatives pour les enfants. D’autre part, les mini-granules présentent de nombreux avantages par rapport aux formes galéniques solides unitaires car ils se dispersent à travers le tractus gastro-intestinal, réduisant ainsi l'irritation locale du principe actif, et permettent l'amélioration de l'absorption du médicament ainsi que la diminution des fluctuations de concentration plasmatique. De plus, avec ces formes multiparticulaires, il est possible de contrôler la vitesse de libération du médicament, ce qui réduit les effets indésirables. Quelques études ont porté sur la compression des mini-granules non enrobés, ce qui pourraient limiter les problèmes pendant la compression comparativement aux mini-granules enrobés pour lesquels l’enrobage pourrait être détruit.L'objectif global de ce travail était de développer un comprimé multiparticulaire orodispersible (MUP-ODT) qui permet la libération contrôlée d'acétaminophène (APAP), utilisé comme principe actif modèle, contenue dans les mini-granules des comprimés orodispersibles.La première partie a déterminé les propriétés mécaniques des mini-granules d’APAP obtenus par la technique d’extrusion-sphéronisation en contenant différents types d'excipients et différents pourcentages de principe actif pour produire un système matriciel à libération contrôlée.La seconde partie de cette étude a examiné la faisabilité de comprimer des mini-granules non enrobés à base de cellulose microcristalline (MCC) dans différentes formulations orodispersibles et d’étudier l'influence du pourcentage de mini-granules, le type de désagrégant et la force de compression.La troisième partie a été dédiée à la production des MUP-ODTs qui permettent la libération contrôlée d’APAP en utilisant différents pourcentages d’Eudragit® pour créer un système matriciel sans changement significatif dans le profil de libération après la compression.Enfin, dans la dernière partie, un plan d'expérience a été effectué pour déterminer les paramètres optimaux pour produire les MUP-ODTs. L'évaluation du masquage de goût a été réalisée par la langue électronique et la méthode de dissolution à l'aide d'une pompe à seringues qui utilise de fiables volumes de milieu afin de simuler le comportement dans la bouche d’un enfant. Plusieurs polymères ont été utilisés avec succès pour produire des mini-granules d’APAP de type matriciel avec différents pourcentages de principe actif. Les MUP-ODTs ont été obtenus en montrant la faisabilité de leur production et l’obtention de bonnes propriétés mécaniques. Ils permettent la désagrégation très rapide et la possibilité de libération modifiée, tout en offrant une déglutition facile pour un enfant et une flexibilité de posologie. / In the last decade, medical agencies have promoted a pediatric regulatory focusing on the development and availability of age-appropriate formulations suitable for age, size, physiological condition and treatment requirements for the pediatric population. In general, oral drug delivery is still preferred over the other drug delivery routes since it is convenient, economical and user friendly. In recent years, a number of new solid oral drug delivery platforms such as orodispersible tablets have been developed as they are easy to administer, do not require additional water and, as long as dispersion is rapid, the bioavailability of the drug can be significantly greater than those observed in conventional tablet dosage forms offering a potential alternative for pediatric patients. In parallel, multiparticulate products present many advantages compared to single-unit dosage forms as they distribute fast through the gastrointestinal tract, thus reducing local irritation caused by the active ingredient, enhancing drug absorption and decreasing fluctuation of plasma peaks. Moreover, it is possible to control the drug release rate, resulting in fewer adverse effects. Only few studies have dealt with the compaction of uncoated pellets, which potentially could provide fewer problems during compaction than coated pellets, in particular by reducing damages on the coating.The overall objective of this study was to develop a Multiple-Unit Pellet Orodispersible Tablet (MUP-ODT) allowing for the controlled release of acetaminophen (APAP), used as a model drug, which is contained in the pellets of the orodispersible tablets.The first part determined the mechanical properties of APAP pellets produced by the extrusion-spheronization technique containing different types of excipients and different drug load percentages to produce a controlled release matrix system.The second part of this study examined the feasibility to compress uncoated free drug MCC pellets with different orodispersible formulations to assess the influence of the percentage of pellets, type of disintegrants and compression force.The third part was dedicated to produce MUP-ODTs which allowing for controlled-release of APAP using different percentages of Eudragit® to create the matrix system without significant changes in the release profile after compression.Finally, a design of experiments was carried out to determinate the optimal parameters to produce MUP-ODTs.Taste-masking evaluation was realized using the electronic tongue. Dissolution test was performed using a syringe pump and small volumes of aqueous medium at low flow rates to mimic the behavior in the mouth of the child.Different polymers were successfully used to produce APAP matrix pellets with different drug loadings. MUP-ODTs were successfully obtained demonstrating their feasible production with good mechanical properties. They enable very fast disintegration and modified release properties, but also offer easy swallowing for children and dose flexibility.

Ce travail a été mené afin de développer des systèmes polymériques particulaires chargés en facteur de croissance (TGF-β1) en vue d’une application à l’ingénierie tissulaire du cartilage. Tout d’abord, des nanoparticules d’acide poly(lactique-co-glycolique) (PLGA) ont été générées par un procédé basé sur la séparation de phase. De plus, des microparticules de PLGA ont été formées à l’aide d’un procédé d’émulsification/extraction du solvant en milieu CO2 pressurisé. L’un des avantages de ces procédés de formulation est l’utilisation de solvants injectables, non toxiques et non volatils. Les systèmes polymériques préparés ont été caractérisés et des particules sphériques à libération contrôlée ont été obtenues avec un rendement d’encapsulation satisfaisant tout en préservant l’activité biologique du facteur de croissance. Les particules chargées en TGF-β1 ont ensuite été incorporées dans un hydrogel injectable à base d’un dérivé cellulosique silanisé (Si-HPMC) contenant des cellules souches. Le biomatériau obtenu a été caractérisé en termes de morphologie, de propriétés rhéologiques et pour sa capacité à libérer le facteur de croissance. La libération contrôlée et localisée du TGF-β1 pourrait induire la survie, la prolifération ainsi que la différenciation chondrocytaire des cellules souches associées ce qui contribuerait à la régénération du cartilage. En conclusion, le biomatériau hybride élaboré au cours de ce travail possède un potentiel prometteur pour l’ingénierie tissulaire du cartilage. / The aim of this work is to develop polymeric particulate systems loaded with transforming growth factor (TGF-β1) for cartilage tissue engineering application. First, nanoparticles of PLGA (poly(lactic-co-glycolic) acid) were generated using a phase separation method while PLGA microparticles were prepared by an emulsification/extraction process in CO2 medium. Interestingly, non-toxic, non-volatile injectable solvents were used in the formulation processes. The prepared polymeric systems were characterized; spherical particles with sustained release were obtained and satisfactory encapsulation efficiency was achieved with preservation of the growth factor bioactivity. TGF-β1-loaded particles were then incorporated within injectable silanized cellulose-based hydrogel (Si-HPMC) containing stem cells. The obtained biomaterial was characterized in terms of morphology, rheological properties and release study. The local and sustained release of TGF-β1 could induce survival, proliferation and differentiation of stem cells into chondrocytes which may promote cartilage regeneration. To conclude, the elaborated hybrid biomaterial has a promising potential for cartilage tissue engineering.

Nous nous sommes intéressés aux émulsions multiples stimulables formées en une étape d’émulsification mécanique. Ces émulsions sont stabilisées par des copolymères amphiphiles synthétisés par polymérisation radicalaire contrôlée par transfert d’atome. L’ajustement du pH et de la force ionique permet la préparation de différents types d’émulsion, dont des émulsions multiples à phase eau (E/H/E) ou huile (H/E/H) continue qui sont stables sur plusieurs mois. Nous avons étudié deux systèmes entièrement biocompatibles permettant la formation d’émulsions E/H/E stabilisées par un unique copolymère, de type poly(diméthylsiloxane)-b-poly(méthacrylate de diméthylamino éthyle). Les émulsions eau/ Miglyol® 812/eau ainsi formulées permettent l’encapsulation et la libération contrôlée de composés hydrophiles par les trois stimuli : pH, force ionique et température. Par ailleurs, nous nous sommes intéressés aux conditions de formation d’émulsions multiples à partir d’un système modèle eau – toluène – polystyrène-b-poly(styrène-st-méthacrylate de diméthylamino éthyle). Nous avons sondé la conformation du copolymère à l’interface eau – huile par réflectivité de neutrons. Les résultats obtenus montrent une corrélation entre cette conformation et le type d’émulsion. De plus, l’obtention d’émulsions multiples est favorisée par la réduction de la courbure des microémulsions formées dans l’eau, telles qu’étudiées par cryo-microscopie électronique à transmission et diffusion de neutrons aux petits angles. Enfin, des critères prédictifs de la formation d’émulsions multiples ont été obtenus grâce à des mesures de tension interfaciale et du partitionnement du copolymère entre les deux phases. / We studied stimuli-responsive multiple emulsions formed in a one-step mechanical emulsification process. These emulsions are stabilized by amphiphilic copolymers synthesized by atom transfer radical polymerization. Depending on pH, ionic strength and temperature, different emulsion types can be obtained, including water-continuous (W/O/W) and oil-continuous (O/W/O) multiple emulsions. These emulsions are stable during several months. We formed W/O/W emulsions with two entirely biocompatible systems using a poly(dimethylsiloxane)-b-poly(dimethylaminoethyl methacrylate) copolymer. Water/Miglyol® 812/water emulsions formulated with this copolymer enable the encapsulation and controlled release of hydrophilic species with the three stimuli: pH, ionic strength and temperature. Furthermore, we studied the formation conditions of multiple water – toluene – polystyrene-b-poly(styrene-st-dimethylaminoethyl methacrylate) emulsions. We probed the conformation of the polymer adsorbed at the water – oil interface using neutron reflectivity. Our results show an existing correlation between emulsion type and polymer conformation. Moreover, the formation of multiple emulsions is promoted by a decrease in the curvature of the microemulsions formed in water, which was assessed by cryo transmission electron microscopy and small angle neutron scattering. Finally, we settled predictive criteria for the formation of multiple emulsions. These criteria are based on interfacial tension and polymer partitioning measurements.

L’objectif de cette étude est d’étudier le rôle de la salive dans la libération des molécules odorantes, par deux approches, in vitro et in vivo. L’effet des protéines salivaires sur la libération de 10 molécules odorantes (5 esters et 5 cétones, de longueur de chaîne hydrophobe variable) a été étudié in vitro dans des systèmes modèles composés de salives artificielles et humaine. Les salives artificielles contiennent les protéines majoritairement présentes dans la salive (mucine et alpha-amylase), seules et en mélange. Les quantités de chaque molécule odorante présentes dans la phase gazeuse à l’équilibre thermodynamique ont été mesurées par une analyse headspace en mode statique couplée à la chromatographie en phase gazeuse (SH-GC). Les coefficients de partage entre l’air et chacun des systèmes modèles ont été calculés pour chacune des molécules. Cette approche in vitro nous a permis de démontrer une diminution des coefficients de partage air/salive artificielle en présence de mucine et d’alpha-amylase, par un effet hydrophobe. Aucun effet cumulatif n’est observé lorsque les deux protéines sont mises ensemble en solution. En présence de salive humaine, une diminution des coefficients de partage est également observée, les esters étant plus affectés par la présence de salive humaine que les cétones. Cette observation est due à une activité des estérases de la salive, qui augmente avec l’hydrophobicité des esters. La libération in vivo du propanoate d’éthyle et de l’hexanoate d’éthyle a été suivie sur 10 sujets par spectrométrie de masse à ionisation chimique à pression atmosphérique (APCI-MS) dans des conditions physiologiques différentes : au repos, après stimulation et après élimination du film salivaire résiduel. La salive de chaque sujet a été caractérisée dans les différentes conditions physiologiques testées. De grandes variations de flux, viscosité et de composition salivaire ont été mises en évidence entre les sujets, ainsi qu’entre les conditions physiologiques pour un même sujet. Les différences observées sur les paramètres de libération in vivo des molécules odorantes sont discutées en regard de ces paramètres physiologiques. Nous avons ainsi observé qu’une viscosité salivaire élevée diminue la quantité de molécules odorantes libérées sur un temps donné. Dans le même temps, la présence d’une quantité importante d’alpha amylase dans la salive augmente de façon significative le temps de libération de la molécule la plus hydrophobe, l’hexanoate d’éthyle. Nous avons ainsi mis en évidence que la rétention des molécules hydrophobes par les protéines salivaires peut induire une modification de leur cinétique de libération en conditions réelles de consommation et pourrait intervenir dans la persistance aromatique. / The aim of this work is to give a deeper understanding of the impact of the salivary composition on aroma release, by two approaches, an in vitro and an in vivo approach. The impact of salivary proteins on the release of 10 aroma compounds (5 esters and 5 ketones, varying in their hydrophobic chain length) was first investigated by in vitro model systems composed of artificial and human saliva. Artificial salivas were composed of the main salivary proteins, mucins and alpha amylase, alone and in mixture.The amount of aroma released in the vapor phase at equilibrium was analyzed by Static Headspace Gas Chromatography analysis. Air/system partition coefficients have been calculated. This in vitro approach allowed us to demonstrate the ability of both mucin and alpha-amylase to decrease the release of aroma compounds by hydrophobic effect (increase of retention with aroma hydrophobicity). Interestingly, no cumulative effect was observed when both proteins were mixed together in solution. The release of ketones in presence of human saliva is lower than in water and slightly higher than in the presence of artificial saliva. Esters are more affected by the presence of human saliva than ketones. This observation is due to an esterase activity of saliva, which increases with the hydrophobicity of esters. The in vivo release of ethyl propanoate and ethyl hexanoate was followed on ten subjects by Atmospheric Pressure Chemical Ionization mass spectrometry (APCI-MS) under different physiological conditions: at rest, after stimulation and after removing the superficial salivary coat. The saliva was characterized for each subject and each physiological condition. Great variations were observed between the subjects on the salivary flow, viscosity, composition and for each subject between the physiological conditions. The differences observed on in vivo release parameters are discussed as a function of physiological parameters. We observed that subjects with a more viscous saliva present a lower amount of aroma released. The presence of higher amounts of alpha-amylase increased the time needed to release the more hydrophobic compound, ethyl hexanoate. Our results suggest that the retention of hydrophobic aroma compounds by salivary proteins induces a modification of the kinetics of aroma release in real consumption conditions, and could be responsible for aroma persistence.

L'objectif de cette thèse était de développer des matériaux biodégradables (nano-)composites à libération contrôlée de pesticides, afin d'améliorer leur efficacité et limiter leurs impacts sur l'environnement (pertes par lessivage, dégradation etc.). La stratégie a consisté à réaliser par extrusion des matériaux à base de gluten de blé et de nanoparticules d'argile pour moduler la libération d'un herbicide modèle (l'éthofumesate) introduit dans la matrice. Combinée au gluten, l'utilisation d'argiles vise à moduler les propriétés de transfert de matière en jouant 1/sur des phénomènes de sorption (affinité entre pesticide et argiles), et 2/sur des phénomènes de diffusion (structure des composites gluten/argiles). Cette étude a soulevé différentes questions scientifiques : • Identifier les mécanismes impliqués dans les phénomènes de sorption et de désorption de l'éthofumesate sur différentes argiles • Comprendre comment la présence des nanoparticules d'argiles dans une matrice de gluten de blé pouvait induire des changements de propriétés du matériau telles que la sensibilité à l'eau et la vitesse de biodégradation, en lien avec les modifications structurales. • Identifier le déterminisme des modifications des propriétés de transfert de l'éthofumesate dans les « matériaux complets » (gluten-nanoparticules d'argiles-éthofumesate) dans des systèmes modèles et en conditions réelles (sol agricole).C'est grâce à une démarche intégrée, associant des outils d'étude appartenant à des domaines de compétences complémentaires comme la science des matériaux, les matériaux nanocomposites, l'agronomie, la formulation de pesticides et la modélisation des propriétés de transfert, qu'il a été possible de répondre aux différents objectifs scientifiques. Cette étude contribue ainsi à une meilleure compréhension des mécanismes de transfert de composés d'intérêt au sein de matériaux à base d'agropolymères en présence de nanoparticules d'argile. Elle a notamment permis de pondérer l'importance de la structure nanocomposite, par rapport aux phénomènes de sorption, lorsqu'on s'intéresse à la modulation des propriétés de transfert au sein d'un matériau. / The objectives of this study were to develop (nano)composite biodegradable materials for the controlled delivery of pesticides with the aim being to improve their efficiency and limit their negative impacts on the environment (due to leaching, degradation etc.). Our strategy has consisted in using an extrusion process to design materials based on wheat gluten and clay nanoparticules in order to fine tune the release of a model herbicide (ethofumesate) introduced into the matrix. Combined with gluten, the use of nanoclays aims to modulate transfer properties by acting on 1/ sorption phenomenon (driven by pesticide/clay affinity), and 2/diffusion phenomenon (depending on wheat gluten/clay structure). This study has led to different scientific questions : • Identify mechanisms involved in sorption/desorption behaviour of ethofumesate on different clays • Understand how the presence of nanoclays in a wheat gluten matrix was able to induce changes in material properties such as water sensitivity and biodegradation rate, in relation to structural changes • Identify the determinism of these changes in transfer properties in the case of the finished materials containing wheat gluten/nanoclay/ethofumesate, both in model medium and in real conditions (soil)Responding to these different scientific objectives has been possible using an integrated approach, combining tools of complementary skill fields such as material science, nanocomposite materials, agronomy, pesticide formulation and transfer modeling properties This study contributes to a better understanding of transfer properties of interesting compounds in the case of agropolymer based materials containing or filled with nanoclays. This work has notably enabled to balance the importance given at the nancomposite structure contribution in relation to sorption phenomenon in a context where the objective is to modulate material transfer properties.

Deux séries de copolymères tribloc thermo-sensibles et amphiphiles, à savoir poly(L-lactide)/poly(N-isopropylacrylamide-co-N,N-diméthylacrylamide) et poly(L-lactide)/poly(2-(2-méthoxyéthoxy) éthyl méthacrylate-co-oligo(éthylène glycol) méthacrylate) ont été synthétisées par polymérisation radicalaire par transfert d'atomes en utilisant le Br-PLLA-Br comme macroamorceur dans des conditions douces. Les copolymères obtenus présentent une structure de chaînes bien définie avec une dispersité étroite, et sont capable de s'auto-assembler dans un milieu aqueux pour donner des micelles sphériques de taille en dessous de 100 nm et de faible concentration micellaire critique (<0.016 mg mL-1). La température critique inférieure de solution peut être ajustée avec précision en faisant varier le rapport NIPAAm/DMAAm ou MEO2MA/OEGMA. Un principe actif hydrophobe, curcumine, a été choisi comme modèle pour déterminer les propriétés de libération des micelles à différentes températures. Une libération thermo-sensible de curcumine a été observée, indiquant que ces copolymères sont prometteurs pour la libération ciblée de principes actifs anti-tumoraux. / Two series of thermo-responsive and amphiphilic triblock copolymers, i.e. poly(L-lactide)/poly(N-isopropylacrylamide-co-N,N-dimethylacrylamide) and poly(L-lactide)/poly(2-(2-methoxyethoxy) ethyl methacrylate-co-oligo(ethylene glycol) methacrylate) were synthesized by atom transfer radical polymerization using Br-PLLA-Br as macroinitiator under mild conditions. The obtained copolymers present well defined chain structures with narrow dispersity, and are able to self-assemble in aqueous medium yielding spherical micelles with size below 100 nm and low critical micellization concentration (<0.016 mg mL-1). The lower critical solution temperature is precisely adjusted by changing the NIPAAm/DMAAm or MEO2MA/OEGMA ratio. A hydrophobic drug, curcumin, is taken as a model to evaluate the drug release properties of micelles at different temperatures. Thermo-responsive drug release behavior is observed, indicating that these copolymers are promising candidate for targeted delivery of anticancer drugs.

Une méthodologie générale et efficace pour la synthèse de nanoparticules de prodrogues polymères hétérotéléchéliques à hauts taux de charge a été mise au point en combinant d’une part la méthode dite du “principe actif amorceur” pour obtenir des prodrogues polymères α-fonctionnelles par polymérisation radicalaire contrôlée par les nitroxydes (NMP), et d’autre part la réaction d'échange de nitroxyde à partir d’un nitroxyde fonctionnel pour coupler une seconde molécule d'intérêt en bout de chaîne. Une petite bibliothèque de prodrogues polymères hétérotéléchéliques avec différentes combinaisons pour diverses applications (e.g., libération de principes actifs, imagerie/théranostic, thérapie combinée, ciblage actif) a été synthétisée en utilisant le polyisoprène (PI) comme polymère.En particulier, une alcoxyamine basée sur le nitroxyde SG1 a été fonctionnalisée avec la première molécule d’intérêt et utilisée pour polymériser l'isoprène par NMP et donner la prodrogue polymère désirée. En appliquant ensuite la réaction d'échange de nitroxyde à partir du nitroxyde TEMPO fonctionnalisé avec la seconde molécule d’intérêt, le nitroxyde SG1 en bout de chaîne a été quantitativement remplacé par le TEMPO fonctionnel pour donner la prodrogues hétérobifonctionnelle. Cette approche générale a été appliquée aux combinaisons suivantes : (i) gemcitabine (Gem)/rhodamine (Rho) et Gem/cyanine pour la libération de principes actifs et l’imagerie; (ii) aminoglutethimide (Agm)/doxorubicine (Dox), Gem/Dox and Gem/Lapatinib (Lap) pour la thérapie combinée et (iii) Gem/biotine pour la libération de principes actifs et le ciblage actif in vitro et in vivo. Les propriétés d’imagerie des nanoparticules de prodrogues polymères comportant une molecule fluorescente ont été étudiées in vitro et in vivo, respectivement en termes d’internalisation intracellulaire et de biodistribution. Pour les thérapies combinées, la cytotoxicité in vitro des différentes nanoparticules a été étudiée et comparée à celle émanant d’autres strategies de délivrance de deux principes actifs (e.g., conanoprécipitation, mélange physique de nanoparticules).Enfin, des prodrogues polymères hétérobifonctionnelles comprenant l’adénosine en début de chaîne et un motif maléimide en fin de chaine ont été préparées et fonctionnalisées en surface par des protéines capables de promouvoir le passage des nanoparticules à travers la barrière hémato-encéphalique pour libérer l’adénosine au niveau du cerveau. / A facile and versatile synthetic platform to prepare high drug loading, heterobifunctional polymer prodrug nanoparticles was developed by combining the “drug-initiated” method to obtain α-functional polymer prodrugs by nitroxide-mediated polymerization (NMP), and the nitroxide exchange reaction from a functional nitroxide to attach a second molecule of interest at the ω chain-end. A library of heterotelechelic polymers prodrugs with different combinations for various purposes (e.g., drug delivery, imaging/theranostic, combination therapy, active targeting) was prepared using polyisoprene (PI) as polymer scaffold. More specifically, an alkoxyamine based on the SG1 nitroxide was functionalized with the first drug of interest and used to perform the NMP of isoprene to yield the desired polymer prodrug. Subsequently, by applying the nitroxide exchange reaction using a TEMPO nitroxide functionalized with the second molecule of interest, the SG1 nitroxide at the chain-end was quantitatively replaced by the functional TEMPO and the desired heterobifunctional polymer prodrug was formed. This general methodology was applied to the following combinations: (i) gemcitabine (Gem)/rhodamine (Rho) and Gem/cyanine for drug delivery and imaging; (ii) aminoglutethimide (Agm)/doxorubicin (Dox), Gem/Dox and Gem/Lapatinib (Lap) for combination therapy and (iii) Gem/biotin for drug delivery and active targeting in vitro and in vivo. For polymer prodrug nanoparticles bearing fluorescent dyes, in vitro and in vivo imaging studies were performed to investigate their cellular internalization and their biodistribution, respectively. As for the different combination therapies, the in vitro cytotoxicity of the nanoparticles was determined and compared to that of other strategies to deliver two different drugs (e.g., conanoprecipitation, physical mixture of nanoparticles).Finally, heterobifunctional polymer prodrugs bearing adenosine in alfa position and a maleimide moiety in omega position were synthesized to give nanoparticles that were further surface-functionalized with different proteins able to promote crossing through the blood brain barrier for drug delivery to the brain.

Empreintes moléculaires pour la libération contrôlée des analogues de nucléosides : la ribavirine pour le traitement du virus Influenza A par voie pulmonaire et l’adénosine-5’-monophosphate.Nous nous sommes concentrés dans un premier lieu au développement de différentes formulations de MIPs enbulk sous forme hydrogels afin de mettre en place des systèmes de libération contrôlée de la ribavirine sous différents stimuli. Ensuite, nous nous sommes basés sur l’approche de « Dummy-template » en utilisant la 2’,3’,5’-tri-O-acétylribavirine afin de diminuer la polarité de la ribavirine et ainsi accéder à differents solvants aprotique pour mieux stabiliser le complexe de pré-polymèrisation. Cette étude a été faite en utilisant de nouveaux monomères synthétisés au sein du laboratoire et en les comparants avec un monomère commercial tel que l’acide méthacrylique. Ces différents MIPs ont montré des différences d’adsorption vis à vis de la ribavirine mais aussi des profils et des cinétiques de relargage différents et dépendant du milieu de libération ou de la température.Dans un deuxième temps, nous avons transposé certaines formulations utilisant la 2’,3’,5’-tri-O-acétyl-ribavirine comme molécule template vers la synthèse de billes imprimées. Les MIPs sphériques obtenus ont permis d’avoir la géométrie et le diamètre recherchés pour être administrés par voie pulmonaire. L’incorporation de différents co-monomères ont permis de modifier l’architecture de ces billes en les rendant thermosensibles ou fluorescentes.Finalement, nous avons, cette fois, synthétisé des polymères imprimés pour la libération contrôlée de l’adénosine-5’-monophosphate. Dans cette étude, nous avons étudié la libération à partir de la forme sphérique obtenue par polymérisation en émulsion de pickering inverse. / This thesis report presents the synthesis of new polymeric cargos associated with molecular imprinting technology for the controlled release of nucleoside analogs: ribavirin for the treatment of pulmonary influenza A and adenosine 5'-monophosphate.At first, we focused on the development of different formulations of bulk MIPs in hydrogel form with the aim of setting up controlled release systems for ribavirin under different stimuli. Then, we carried out a "Dummy-template"approach using 2 ', 3', 5'-tri-O-acetyl-ribavirin in order to reduce the polarity of ribavirin so that we could explore different aprotic solvents to better stabilize the pre-polymerization complex. This study was accomplished by the use of new monomers synthesized within the laboratory and by comparing them with a commercial monomer such as methacrylic acid.These different MIPs showed differences in adsorption with respect to ribavirin but also different release profiles and kinetics depending on the release medium or the temperature.Secondly, we transposed the best formulations using 2 ', 3', 5'-tri-O-acetyl-ribavirin as template molecule towards the synthesis of imprinted beads. The spherical MIPs obtained showed desired geometry and diameter to be administeredby the pulmonary route. The incorporation of various co-monomers allowed to modify the architecture of these beads bymaking them thermosensitive or fluorescent.Lastly, this time, we have synthesized imprinted polymers for the controlled release of adenosine-5'-monophosphate. In this part, we studied the release from the spherical shape obtained by inverse Pickering emulsion polymerization.

Ce travail a eu pour objectif la conception de nouveau matériaux à base de polysaccharide pour la libération contrôlée de principes actifs et pour d'éventuelles applications environnementales. Pour cela, des gels ont été préparés par réticulation du carboxymethylepullulane CMP et du pullulane interpénétré par l’alginate avec le sodium trimétaphosphate STMP. Les hydrogels obtenus ont été caractérisés et leurs propriétés physico-chimiques et rhéologiques ont été investiguées. La séquestration de principes actifs modèles dans les hydrogels a été réalisée par regonflement des gels dans une solution de bleu de méthylène BM ou par dispersion de la 3- aminopyridine 3AP à l’intérieur des gels. L'’influence des différents paramètres comme la nature du gel, le taux d’agent réticulant et le pH sur la libération des principes actifs a permis de conclure sur la performance des gels comme matrice à libération contrôlée. D'autre part, ces hydrogels de morphologies différentes se sont révélés être des adsorbants prometteurs, les tests sur le BM servant dans ce cas comme polluant modèle ont montré des capacités d'adsorption plus de 1000 mg/g pour les gels à base de CMP et de 500 mg/g pour les gels Pullulane/alginate. Les capacités d'adsorption étaient sensibles à la quantité du STMP, au degré de substitution du CMP et aux variations du pH. Les résultats expérimentaux étaient bien modélisés par une équation cinétique de pseudo-second ordre et l'isotherme de Freundlich décrivait d'une manière satisfaisante le phénomène. / This work has aimed at the design of new polysaccharide-based materials for the controlled release of active ingredients and for possible environmental applications. For this, gels were prepared by crosslinking the carboxymethylpullulan CMP and the pullulan interpenetrated by the alginate with the sodium trimetaphosphate STMP. The hydrogels obtained were characterized and their physicochemical and rheological properties were investigated. The sequestration of model active ingredient in the hydrogels was carried out by re-inflation gels in a solution of BM or dispersion of 3AP within the gels. The influence of the various parameters such as the nature of the gel, the level of crosslinking agent and the pH on the release of the active ingredients made it possible to conclude on the performance of the gels as a controlled-release matrix. On the other hand, these hydrogels of different morphologies have proved to be promising adsorbents, the tests on the BM used in this case as a model pollutant showed an adsorption capacity of more than 1000 mg / g for CMP-based gels and 500 mg / g for Pullulane / alginate gels. Absorption capacities were sensitive to the amount of SMTP, the degree of CMP substitution, and pH changes. The experimental results were well modeled by a pseudo-second order kinetic equation and the Freundlich isotherm satisfactorily described the phenomenon.

Ce travail de thèse s’articule autour de la génération et de la caractérisation de capsules d’organo-hydrogel ou simplement bi-gels, obtenues par la technologie du prilling et destinées à la délivrance contrôlée d’un principe actif (P.A), après administration par voie orale. L’Efavirenz (EFV), un antirétroviral utilisé dans le traitement du VIH/Sida, a été le P.A utilisé comme modèle de molécule de faible solubilité dans l’eau. Il a été dissous dans l’organogel composé d’huile de tournesol et d’acide 12-hydroxystéarique (12-HSA). L’organogel a été caractérisé par sa température de transition de phase sol-gel-sol. Et la thermoréversibilité caractéristique de cet organogel n’a pas changé avec l’introduction de l’EFV. Pour la caractérisation des organogels comme véhicule de P.A, ils ont été produits à deux températures (5°C et 25 °C) et avec deux concentrations de 12-HSA (5% et 20%). Pour les essais de libération de l’EFV deux milieux de dissolution ont été utilisés (pH 1,2 et 6,8) avec et sans enzymes. Le profil de libération de l’EFV à partir de capsules bi-gels (2500 à3000 μm de diamètre) est essentiellement lié à la quantité d’organogélifiant dans le coeur, à la présence de la membrane d’alginate et à l’état physique de cette membrane (hydratée ou sèche). Une réduction de 50% a pu être observée à pH acide en présence de la membrane externe. A pH acide la libération est plus lente qu’à pH 6,8, quand la membrane perd sa fonction protectrice et le coeur organogel passe à régler la libération. Deux mécanismes de relargage sont observés : l’érosion et la diffusion, expliqués par le modèle de Korsmeyer-Peppas. / This thesis focuses on the generation and characterization of organo-hydrogel capsules (bigels), manufactured by prilling technology for controlled drug delivery after oral administration. Efavirenz (EFV), an antiretroviral medications used to treat HIV/AIDS, is the active pharmaceutical ingredient (API) used as a model molecule of low solubility in water. It was dissolved in the organogel, which is compound of sunflower oil and 12-hydroxystearic acid (12-HSA). The organogel was characterized by its phase transition temperature sol-gel-sol. The typical thermoreversibility of this organogel has not changed with introduction of EFV. The organogels were produced at two temperatures (5 °C and 25 °C) and with two concentrations of 12-HSA (5% and 20%) for being characterized as an API vehicle. Two dissolution media were used with and without enzymes (pH 1.2 and 6.8), for EFV release quantification. The EFV release profile from bi-gels capsules (diameter from 2500 to 3000 μm) is essentially related to the amount of organogelator in their core, to the presence of the alginate membrane and to the state physics of this membrane (hydrated or dry). The release of EFV has reduced 50% at acid pH in the presence of the external membrane. In simulated gastric fluid, the release is slower than at pH 6.8 (simulated intestinal fluid). In the intestine, the membrane loses its protective function and the organogel’s core begins to control the release of EFV. Two release mechanisms are observed: erosion and diffusion, which can be explained by the Korsmeyer-Peppas model.