La déformulation d'un produit consiste à déterminer sa composition (échelle moléculaire) et sa microstructure (échelle supramoléculaire) pour expliquer son mécanisme de fonctionnement. Elle se distingue d'une simple analyse chimique par deux aspects :<br>(i) La complexité de constitution des produits formulés résultant du nombre élevé d'ingrédients (5 à 40), qui sont très souvent eux-mêmes des mélanges de molécules<br>(ii) la présence de systèmes microstructurés (émulsions, suspensions, cristaux liquides) au sein des produits formulés qui sont à l'origine de leurs propriétés d'usage.<br>L'objectif de ces travaux a été d'examiner comment les méthodes de RMN (RMN 1D et 2D, DOSY, 2H, HR-MAS) permettent de fournir des informations sur la nature, la composition et la dégradation éventuelle d'ingrédients complexes utilisés en formulation, comme les tensioactifs et les parfums, et sur les microstructures présentes dans des formules liquides à base aqueuse, utilisées en détergence ou cosmétique par exemple.<br><br>La première partie de ce travail souligne l'intérêt de la RMN (expériences 1D et 2D et DOSY) pour la caractérisation à l'échelle moléculaire de matières premières complexes et de leurs dégradations (oxydation et hydrolyse). La RMN s'est en effet révélée très performante pour la différenciation et la quantification d'homologues de tensioactifs non ioniques polyéthoxylés dans des mélanges commerciaux, mais également pour la séparation virtuelle de composés terpéniques dans des huiles essentielles. Elle a également permis l'identification des différents produits d'oxydation de molécules parfumées, sans nécessiter de séparation physique préalable, l'analyse en composante principale (ACP) des spectres ayant finalement permis de mettre en évidence l'existence d'intermédiaires réactionnels instables. Enfin, l'étude détaillée de la cinétique d'hydrolyse d'un tensioactif présentant une biodégradabilité élevée a pu être complètement réalisée par RMN.<br><br>Le deuxième volet de ces travaux concerne l'étude à une échelle supramoléculaire de deux nouveaux composés à biodégradabilité élevée, un tensioactif vrai (C9COE4) et un amphiphile à chaîne courte (C3COE1). Cette étude a permis d'évaluer l'apport des expériences de diffusion et de deutérium à la caractérisation de microstructures (Micelles, Cristaux liquides, microémulsions), en systèmes binaire (Tensioactif / Eau) et ternaire (Tensioactif / Eau / huile), et de confirmer la difficulté de caractériser des systèmes formulés avec des amphiphiles courts.<br><br>Finalement, les méthodologies développées sur ces systèmes simplifiés ont été appliquées à l'étude d'un produit formulé fini, un shampooing. Les expériences réalisées ont permis de mettre en évidence un effet synergique lors du mélange des deux tensioactifs utilisés dans la formule (SLES et CAPB). Grâce notamment à l'utilisation d'une sonde HR-MAS, les techniques de RMN développées ont permis d'accéder à des informations sur la composition et la structuration de ce produit fini, montrant que la RMN peut être un outil puissant de déformulation.

Ce travail de thèse, financé par l'Agence de Développement Economique de la Corse de la Collectivité Territoriale de Corse, a pour objectif la caractérisation de diverses plantes poussant à l'état spontané en Corse (genévriers, pin maritime) à travers la composition de leurs huiles essentielles et résines. Pour cela, différentes techniques chromatographiques et spectroscopiques ont été mises œuvre, incluant la RMN 13C des mélanges, méthode mise au point et développée au laboratoire. Ainsi, nous avons montré différents aspects de l'application de la méthode d'analyse par RMN 13C à travers i) l'étude d'huiles essentielles du genre Cymbopogon, ii) l'étude de la variabilité chimique des huiles essentielles d'hybrides entre la clémentine commune et la mandarine Willow Leaf et iii) la mise au point d'une méthode de quantification du dipropylene glycol. Ensuite, pour chacune des espèces du genre Juniperus (J. thurifera, J. oxycedrus ssp. macrocarpa, J. communis var. communis et J. communis ssp. alpina), nous avons réalisé un échantillonnage aussi important que possible en fonction de la disponibilité de la plante. Les huiles essentielles, préparées par hydrodistillation, ont été analysées par combinaison de différentes techniques (CC, CPG(Ir), CPG-SM, RMN 13C). Les résultats des analyses ont été soumis à un traitement statistique des données (ACP, k-means) quand le nombre d'échantillons était suffisant. Ainsi nous avons montré, dans deux cas, une variabilité chimique intraspécifique. Les échantillons de J. communis var. communis et de J. communis ssp. alpina se répartissent en deux groupes selon, dans le premier cas, leur teneur en -pinène et en sabinène et dans le second cas, leur teneur en limonène et en sabinène. Pour ce qui est des deux autres espèces, J. thurifera et J. oxycedrus ssp. macrocarpa, leurs huiles essentielles présentent comme composé majoritaire, respectivement le limonène et par l'-pinène, avec toutefois quelques compositions atypiques. Enfin, nous avons caractérisé l'huile essentielle de pin maritime (Pinus pinaster Ait.) de Corse, par l'analyse de 46 échantillons provenant d'aiguilles récoltées dans les différents massifs forestiers de l'île. Nous observons 3 types de compositions, dominées respectivement par des monoterpènes (-pinène), des sesquiterpènes (germacrène D) ou par des diterpènes (abiétadiène), sans qu'il soit possible pour autant de dégager des groupes bien définis. Nous avons également décrit la composition chimique de la fraction acide de 23 échantillons d'oléorésines de pin maritime, provenant de trois forêts de Corse. Sur l'ensemble de l'échantillonnage, nous avons identifié 11 acides résiniques. L'analyse statistique (ACP, K-means) de ces résultats suggère l'existence de deux groupes, sur la base des teneurs des acides lévopimarique et déhydroabiétique. Par ailleurs, le pinorésinol, produit à forte valeur ajoutée de la famille des lignanes, a été mis en évidence, pour la première fois à notre connaissance, dans des résines de pins.

Deux objectifs étroitement liés sont poursuivis dans ce travail. Tout d'abord contribuer au développement de la RMN du carbone 13 en tant qu'outil d'analyse des mélanges complexes naturels et en particulier des huiles essentielles. Parallèlement, contribuer à la diversification de l'offre PPAM en région Corse en caractérisant les plantes par l'étude détaillée de la composition chimique des huiles essentielles qui en sont extraites et en essayant d'établir les relations entre la nature des constituants et les propriétés des plantes (activité biologique). Nous avons réalisé des mélanges binaires de mono, sesqui- et diterpènes oxygénés qui montrent que les liaisons hydrogène intermoléculaires sont responsables des variations de déplacements chimiques des carbones dans le spectre du mélange par rapport aux valeurs des composés purs. Par ailleurs, il est probable que d'autres liaisons faibles (Van der Waals) sont aussi impliquées dans l'existence de variations des déplacements chimiques de certains carbones. Nous avons ainsi utilisé la méthode d'analyse des huiles essentielles par RMN du carbone-13, mise au point et développée au sein de notre équipe pour étudier la composition chimique de trois huiles essentielles de plantes insulaires : Clinopodium ascendens de l'île et de Madère, Bupleurum fruticosum et Santolina corsica de Corse. - L'huile essentielle de Clinopodium ascendens a montré une grande richesse en composés menthaniques substitués en C3 (cis-et trans-isopulégones, néoiso-isopulégol). - L'huile essentielle de buplèvre de Corse, Bupleurum fruticosum a fait l'objet d'une étude détaillée afin de mieux cerner l'influence de paramètres importants pour sa production (variabilité chimique, état physiologique du végétal, différents organes du végétal, mode d'obtention de l'huile essentielle, étude de l'hydrolat). - La présence de nombreux monoterpènes irréguliers a été mise en évidence dans l'huile essentielle de Santolina corsica et l'activité antimicrobienne de cette huile essentielle est liée à la présence d'un monoterpène irrégulier : le lyratol.

L'objectif de cette thèse est d'explorer les applications potentielles d'un système de langue électronique basée sur des récepteurs combinatoires à réactivités croisées et l'imagerie par résonance de plasmons de surface, pour l'analyse et la discrimination de différents milieux complexes et de bactéries. L'étude de milieux complexes a été réalisée sur des échantillons de différentes natures comme le vin, la bière et le lait d'origines végétale et animale. Les expériences ont démontré que notre système de langue électronique est capable de répondre avec une bonne sélectivité à ces milieux complexes et qu'il génère ainsi des profils continus 2D et des images 3D, propres à chaque échantillon. La différentiation et la classification de ces divers types de boissons ont été réalisées grâce à ces signatures 2D et 3D. Le dispositif a également prouvé son efficacité pour le suivi du vieillissement du lait. Une seconde étude a été dédiée à l'application du système pour la détection de bactéries. Dans un premier temps, des paramètres fluidiques ont été optimisés comme la forme et la profondeur de la cuve ou le débit fluidique, en raison de la morphologie variable des bactéries, considérées ici comme des objets biologiques complexes et volumineux. Dans un second temps, le système s'est révélé performant pour l'analyse de bactéries et a montré la possibilité de quantifier ces analyses. En effet, la langue électronique a permis la discrimination de différentes bactéries selon leur genre, leur espèce et en fonction des souches grâce aux profils continus 2D et aux images 3D. / The objective of this PhD thesis is to explore the potential applications of the electronic tongue, based on combinatorial cross-reactive receptors and surface plasmon resonance imaging, for analysis and discrimination of different complex mixtures and bacteria. In this work, various complex mixtures of different nature such as wine, beer, and milk (either animal-based or plant-based) are used. It has been demonstrated that the electronic tongue is capable of responding differently to theses samples with good selectivity. For each of them, it can generate characteristic continuous 2D profile and 3D image, based on which the differentiation and classification of the complex mixtures have been carried out. Furthermore, it has been illustrated that the electronic tongue is efficient for monitoring the deterioration of milk. In the second part of this thesis, the electronic tongue has been applied for detection and analysis of bacteria. At first, some fluidic parameters have been optimized due to the variable morphology of these complexes and large biological objects. Under optimized experimental conditions, the electronic tongue is effective for analysis of bacteria with the possibility for quantification. Thereafter, the electronic tongue has allowed for the discrimination of different bacteria according to their genus, species and strains based on continuous 2D profiles and 3D images.

La plupart des composés volatils connus et impliqués dans les mécanismes de l’expression fruitée des vins rouges sont présents à des teneurs inférieures ou proches de leurs seuils de perception individuels. Compte tenu de phénomènes d’interactions perceptives entre eux, il est très complexe de déterminer leur impact réel sur l’arôme du vin. Au vu des difficultés rencontrées pour reconstituer fidèlement l’arôme des vins à partir uniquement de composés purs, nous avons développé une méthodologie permettant d’aborder cette reconstitution aromatique à partir de fractions issues du vin lui-même, afin de pouvoir évaluer l’importance relative de ces différentes fractions aromatiques vis-à-vis de l’arôme global du vin. Grâce à l’analyse sensorielle, et en s’attachant à quelques descripteurs particuliers, nous avons pu mettre en évidence, quelques interactions perceptives particulières comme des effets de contributions marquées ou de masquage. La caractérisation des composés présents dans les fractions concernées et à l’origine de ces effets notables a été mise en œuvre. Nos résultats soulignent le rôle indirect du 2-hydroxy-4-méthylpentanoate d’éthyle, un ester éthylique élué dans la fraction à l’origine d’une contribution marquée aux notes de fruits noirs frais qui, en provoquant la diminution du "seuil de perception" du pool fruité des vins rouges et l’augmentation de l’intensité de leurs notes de fruits noirs et de fruits frais, agit comme un exhausteur naturel de ces notes fruitées. Nous sommes aussi parvenus à mettre en évidence, le rôle direct du diacétyle, mais aussi le rôle indirect de l’acétoïne, de l’acide acétique et de la γ-butyrolactone, malgré leurs concentrations infraliminaires, sur la diminution de l’intensité globale et l’intensité du caractère de fruits frais. Ces résultats soulignent leur fort caractère, seuls ou en mélanges, de "réducteurs" de l’intensité de ces notes, et ce, même à des concentrations infraliminaires. Enfin, le comportement particulier, au sein d’un mélange fruité, du 3-hydroxybutanoate d’éthyle, de l’acétate de 2-méthylpropyle, du propanoate d’éthyle et de l’acétate de butyle, présents à des concentrations infraliminaires a été mis en évidence. La présence en mélange des deux premiers provoque la baisse notable du "seuil de perception" du pool fruité et celle des trois derniers augmente l’intensité des notes de fruits frais et fruits noirs traduisant l’effet exhausteur d’arômes dû à ces composés, effet comparable de celui du 2-hydroxy-4-méthylpentanoate d’éthyle qui présente quelques analogies structurales avec ces composés. / Most of volatiles involved in red wines’ fruity expression are present at levels below or close to their individual perception thresholds. Given the existence of perceptive interactions between them, it is very difficult to determine their real impact on wine aroma. Rather than assessing the olfactive behavior of mixtures prepared from pure products, the main goal of this work was to highlight and study the impact of perceptive interactions on wine fruity aroma expression using various aromatic reconstitutions prepared from wine fractions. Sensory profile analyses identified significant differences among aromatic reconstitutions for the intensity of some descriptors, as particular "additive" or "masking" effects. The composition of the involved fractions was then studied by instrumental methods. The final target was to investigate the impact of fraction components on fruity aroma by preparing aromatic reconstitutions and using sensory reconstitution tests, to assess the role of these compounds on the perceptive interactions previously observed. Further analysis revealed that ethyl 2-hydroxy-4-methylpentanoate, eluted in fraction which had an "additive" effect on the black-berry and fresh fruity aroma, does not play a direct role as a key compound in red wine aroma. In contrast, our findings highlighted its indirect contribution to wine aroma, showing that this ester contributed to a synergistic effect, enhancing the perception of fruity character. Finally, it was clearly demonstrated that this compound acts as a natural enhancer for black-berry and fresh fruit notes in red wine. It was also established that diacetyl, acetoin, acetic acid and γ-butyrolactone together played the same hypo-additive role as fractions of which they were eluted, presenting a "masking" effect on fresh fruity aroma. The impact of the last three compounds was demonstrated conclusively, even at subthreshold concentrations. These findings highlighted the existence of new remarkable perceptual interactions impacting overall and fresh-fruit aroma perception. The particular behavior, in a fruity mixture, of ethyl-propanoate, ethyl-3-hydroxybutanoate, butyl acetate and 2-methylpropyl acetate, present at subthreshold concentrations, was demonstrated. The presence of ethyl-3-hydroxybutanoate and 2-methylpropyl acetate in mixture led to a significant decrease of the olfactory threshold of fruity pool confirming their synergistic effect in the overall increase intensity. These compounds with close chemical structures, participate, both quantitatively and qualitatively, in the modulation of red wines’ fruity aromas acting as natural enhancers of black-berry and fresh-fruit aromas.

Les produits issus de la biomasse végétale connaissent depuis quelques années un succès grandissant dans de nombreuses industries (aromathérapie, cosmétique, parfums, etc.). L’objectif de notre étude était, d’une part de contribuer au développement des méthodes d’identification et de quantification des constituants des mélanges naturels par RMN 13C et RMN 1H (par exemple le squalène dans l’huile d’olive), et d’autre part, de contribuer à la caractérisation chimique de deux conifères introduits en Corse, le pin d’Alep (huile essentielle) et le cèdre de l’Atlas (huile essentielle, huile pyrolytique et résine).La première partie concerne la quantification du squalène présent dans l’huile d’olive. En effet, ce triterpène linéaire participe à la stabilité oxydative de l’huile d’olive et joue un rôle important dans la réduction des risques de certains cancers. Il s’agissait de mettre au point un protocole expérimental basé sur la RMN 1H ou 13C en utilisant un appareil de routine (9,4 Tesla). La quantification par RMN 13C s’est avérée fiable et elle a été appliquée à la quantification du squalène dans 25 échantillons d’huile d’olive de Corse.La seconde partie de nos travaux concerne la caractérisation chimique de l’huile essentielle de pin d’Alep introduit dans trois stations de Corse (Capo di Feno, Saleccia et Tre Padule de Suartone). L’analyse détaillée de l’huile essentielle de cônes, par combinaison des techniques chromatographiques et spectroscopiques, a permis d’identifier 48 composés. La composition chimique est largement dominée par les monoterpènes (Alpha-pinène et myrcène) et un sesquiterpène oléfinique ((E)-Béta-caryophyllène). La RMN 13C a permis d’identifier divers diterpènes, dont le 8,12-époxy-14-labdèn-13-ol. Ce composé est décrit pour la première fois dans l’huile essentielle de pin d’Alep. L’analyse de 15 échantillons d’huile essentielle de cônes a mis en évidence trois types de compositions : Alpha-pinène ; myrcène ; Alpha-pinène/myrcène. Enfin, l’analyse de 47 échantillons d’huile essentielle d’aiguilles, associée à un traitement statistique des données (ACP, AFD), a permis de mettre en évidence une variabilité chimique intraspécifique. Ainsi, les échantillons se répartissent en trois groupes selon leur teneur en (E)-Béta-caryophyllène (groupe I), en E-Béta-caryophyllène/Alpha-pinène/myrcène (groupe II) et en myrcène (groupe III).La dernière partie a été consacrée à l’étude de Cedrus atlantica. L’analyse détaillée d’une huile essentielle commerciale (du Maroc) a permis d’identifier 20 constituants, les composés majoritaires sont les Alpha-, Béta- et Gamma-himachalène. Par ailleurs, 7 composés absents de notre bibliothèque de données spectrales ont été identifiés par RMN 13C. Les compositions chimiques des huiles pyrolytiques artisanales du Maroc sont également dominées par les himachalènes et la (E)-Alpha-atlantone. Enfin, nous avons réalisé l’analyse qualitative et quantitative par RMN 13C, sans séparation préalable, de 28 échantillons de résine de C. atlantica récoltés dans les 5 forêts de Corse référencées par l’ONF (Bavella, Bonifato, Ospedale, Pineta et Vizzavona). A côté des acides résiniques, nous avons également identifié 3 lignanes (pinorésinol, laricirésinol et 9-acétate de laricirésinol). Pour l’ensemble de ces composés, nous avons mis en évidence trois types chimiques. Enfin, nous avons mis au point et validé un protocole expérimental de quantification des lignanes par RMN 1H. / Natural products isolated from plants acquired, in recent years, a growing success in many industries (aromatherapy, cosmetic, perfumes). The objective of our study was to contribute, on the one hand, to the development of methods involving 13C and 1H NMR for the identification and quantification of the components of natural mixtures, and on the other hand, to the chemical characterization of two conifers brought to Corsica, Aleppo pine (essential oil) and atlas cedar (essential oil, pyrolysis oil and resins).The first part concerned the quantification of squalene present in olive oil. Indeed, linear triterpene participated in the oxidative stability of olive oil and play an important role by decreasing some kind of cancers risks. It’s deal with to elaborate an experimental part based on NMR 1H and 13C by using routine apparatus (9.4 Tesla). Quantification by NMR 13C is reliable and have been applied to squalene quantification in 25 samples of Corsican olive oil.The second part of our work concerned the chemical characterization of the essential oil of Aleppo pine brought to Corsica in three different stations (Capo di Feno, Saleccia and Tre Padule de Suartone). A detailed analysis of cone essential oil, using the combination of chromatographic and spectroscopic techniques, leads to the identification of 48 compounds. Chemical composition is extensively dominated by monoterpens (Alpha-pinene and myrcene) and one olefinic sesquiterpen ((E)-Béta-caryophyllene). 13C NMR allowed to the identification of various diterpens, particularly the 8,12-epoxy-14-labden-13-ol. This compound is described for the first time in aleppo pine essential oil. Fifteen samples of cone essential oil were analysed allowing differentiating three kinds of compositions: Alpha-pinene; myrcene; Alpha-pinene/myrcene. Finally, analysis of 47 samples of needles essential oil, associated with statistical treatment of the results (PCA and PFA), suggested the occurrence of an intraspecific chemical variability. Samples are divided into three groups, based on their high contents in (E)-Béta-caryophyllene (groupe I), in (E)-Béta-caryophyllene/Alpha-pinene/myrcene (groupe II) and in myrcene (groupe III).The last part concerned the study of Cedrus atlantica. A detailed analysis of commercial essential oil leads to the identification of 20 constituents. Main compounds are Alpha-, Béta- and Gamma-himachalene. Moreover, seven compounds, not yet referenced in our home-made NMR spectral data library, were identified by NMR 13C. Chemical compositions of handwork pyrolysis oils from Morocco were also dominated by the himachalene’s and (E)--atlantone. Qualitative and quantitative analysis of 28 samples of Cedrus atlantica resins, obtained from the five Corsican forests referenced by the Office National des Forêts of Corsica (Bavella, Bonifato, Ospedale, Pineta and Vizzavona) have been done, without any step of chromatography. Beside resinic acids, we have been identified three lignans (pinoresinol, lariciresinol and lariciresinol-9-acetate). Qualitative and quantitative analysis of these compounds, leads to the occurrence of three types of chemical composition. Finally, we have developed and validated a method for quantification of lignans by 1H NMR.

Les produits issus de la biomasse végétale connaissent depuis quelques années un succès grandissant dans de nombreuses industries (aromathérapie, cosmétique, parfums, etc.). L'objectif de notre étude était, d'une part de contribuer au développement des méthodes d'identification et de quantification des constituants des mélanges naturels par RMN 13C et RMN 1H (par exemple le squalène dans l'huile d'olive), et d'autre part, de contribuer à la caractérisation chimique de deux conifères introduits en Corse, le pin d'Alep (huile essentielle) et le cèdre de l'Atlas (huile essentielle, huile pyrolytique et résine). La première partie concerne la quantification du squalène présent dans l'huile d'olive. En effet, ce triterpène linéaire participe à la stabilité oxydative de l'huile d'olive et joue un rôle important dans la réduction des risques de certains cancers. Il s'agissait de mettre au point un protocole expérimental basé sur la RMN 1H ou 13C en utilisant un appareil de routine (9,4 Tesla). La quantification par RMN 13C s'est avérée fiable et elle a été appliquée à la quantification du squalène dans 25 échantillons d'huile d'olive de Corse. La seconde partie de nos travaux concerne la caractérisation chimique de l'huile essentielle de pin d'Alep introduit dans trois stations de Corse (Capo di Feno, Saleccia et Tre Padule de Suartone). L'analyse détaillée de l'huile essentielle de cônes, par combinaison des techniques chromatographiques et spectroscopiques, a permis d'identifier 48 composés. La composition chimique est largement dominée par les monoterpènes (a-pinène et myrcène) et un sesquiterpène oléfinique ((E)-a-caryophyllène). La RMN 13C a permis d'identifier divers diterpènes, dont le 8,12-époxy-14-labdèn-13-ol. Ce composé est décrit pour la première fois dans l'huile essentielle de pin d'Alep. L'analyse de 15 échantillons d'huile essentielle de cônes a mis en évidence trois types de compositions : a-pinène ; myrcène ; a-pinène/myrcène. Enfin, l'analyse de 47 échantillons d'huile essentielle d'aiguilles, associée à un traitement statistique des données (ACP, AFD), a permis de mettre en évidence une variabilité chimique intraspécifique. Ainsi, les échantillons se répartissent en trois groupes selon leur teneur en (E)-a-caryophyllène (groupe I), en E-a-caryophyllène/a-pinène/myrcène (groupe II) et en myrcène (groupe III). La dernière partie a été consacrée à l'étude de Cedrus atlantica. L'analyse détaillée d'une huile essentielle commerciale (du Maroc) a permis d'identifier 20 constituants, les composés majoritaires sont les b-, a- et g-himachalène. Par ailleurs, 7 composés absents de notre bibliothèque de données spectrales ont été identifiés par RMN 13C. Les compositions chimiques des huiles pyrolytiques artisanales du Maroc sont également dominées par les himachalènes et la (E)-a-atlantone. Enfin, nous avons réalisé l'analyse qualitative et quantitative par RMN 13C, sans séparation préalable, de 28 échantillons de résine de C. atlantica récoltés dans les 5 forêts de Corse référencées par l'ONF (Bavella, Bonifato, Ospedale, Pineta et Vizzavona). A côté des acides résiniques, nous avons également identifié 3 lignanes (pinorésinol, laricirésinol et 9-acétate de laricirésinol). Pour l'ensemble de ces composés, nous avons mis en évidence trois types chimiques. Enfin, nous avons mis au point et validé un protocole expérimental de quantification des lignanes par RMN 1H. Discipline : Chimie organique et analytique Mots clés : Analyse des mélanges complexes naturels ; Huiles essentielles ; Huiles pyrolytiques ; Huiles d'olives ; Oléorésines ; RMN 13C ; RMN 1H ; Squalène ; Lignanes ; Olea europaea ; Pinus halepensis ; Cedrus atlantica