Le contrôle génétique et l'environnemental de l'angle des microfibrilles (MFA), les corrélations génétiques du MFA avec d'autres caractères du bois et de croissance, et par conséquent les implications pour la sélection sont très peu documentés pour les Eucalyptus. Les objectifs de cette étude étaient d'établir la variation spatiale du MFA, de la densité du bois (D) et de sa rigidité (E); de déterminer les relations entre MFA et propriétés du bois et enfin d'estimer le contrôle génétique et environnemental des caractères du bois et de la croissance dans le cadre de tests clonaux et de test de descendances d'Eucalyptus au Brésil et au Congo. Méthodes classiques, résonance, diffraction des rayons-X et la spectroscopie proche infrarouge ont été combinées pour évaluer les propriétés du bois. La variation du MFA représente 44% de la variation du module spécifique (E/D) du bois. La densité du bois est le principal déterminant de la rigidité et de la résistance du bois alors que le MFA joue un rôle secondaire. Les estimations de l'héritabilité sont de modéré à élevées pour le MFA, D, E, la lignine de Klason (KL) et les caractères de croissance, selon la position spatiale et le dispositif expérimental. Le contrôle génétique du MFA, D et E et leurs corrélations génétiques avec KL et la circonférence à 1.3 mètre des arbres varient avec l'âge. Les résultats suggèrent que les arbres à forte croissance sont génétiquement plus aptes à produire du bois de faible densité et un MFA plus faible pour assurer la rigidité du bois nécessaire à leur développement. La plupart des propriétés du bois sont génétiquement corrélées négativement avec la croissance, bien que corrélations génétiques favorables entre propriétés du bois sont observés. Les corrélations génétiques et environnementales sont parfois de signes opposés selon les caractères considérés. Ceci peut s'expliquer par l'effet pléiotropique des gènes et/ou par le déséquilibre de liaison. Les conséquences de ces résultats sur les stratégies de sélection sont discutées selon l'usage final du bois d'Eucalyptus.

Le contrôle génétique et l'environnemental de l'angle des microfibrilles (MFA), les corrélations génétiques du MFA avec d'autres caractères du bois et de croissance, et par conséquent les implications pour la sélection sont très peu documentés pour les Eucalyptus. Les objectifs de cette étude étaient d'établir la variation spatiale du MFA, de la densité du bois (ρ) et de sa rigidité (E); de déterminer les relations entre MFA et propriétés du bois et enfin d'estimer le contrôle génétique et environnemental des caractères du bois et de la croissance dans le cadre de tests clonaux et de test de descendances d'Eucalyptus au Brésil et au Congo. Méthodes classiques, résonance, diffraction des rayons-X et la spectroscopie proche infrarouge ont été combinées pour évaluer les propriétés du bois. La variation du MFA représente 44% de la variation du module spécifique (E/ρ) du bois. La densité du bois est le principal déterminant de la rigidité et de la résistance du bois alors que le MFA joue un rôle secondaire. Les estimations de l'héritabilité sont de modéré à élevées pour le MFA, ρ, E, la lignine de Klason (KL) et les caractères de croissance, selon la position spatiale et le dispositif expérimental. Le contrôle génétique du MFA, ρ et E et leurs corrélations génétiques avec KL et la circonférence à 1.3 mètre des arbres varient avec l'âge. Les résultats suggèrent que les arbres à forte croissance sont génétiquement plus aptes à produire du bois de faible densité et un MFA plus faible pour assurer la rigidité du bois nécessaire à leur développement. La plupart des propriétés du bois sont génétiquement corrélées négativement avec la croissance, bien que corrélations génétiques favorables entre propriétés du bois sont observés. Les corrélations génétiques et environnementales sont parfois de signes opposés selon les caractères considérés. Ceci peut s'expliquer par l'effet pléiotropique des gènes et/ou par le déséquilibre de liaison. Les conséquences de ces résultats sur les stratégies de sélection sont discutées selon l'usage final du bois d'Eucalyptus.

L’utilisation et la valorisation de ressources renouvelables dans le domaine de la chimie connait un intérêt grandissant pour remplacer les ressources fossiles. Le travail présenté dans ce manuscrit de thèse est axé sur deux ressources bio-sourcées utilisées pour la préparation de thermodurcissables bio-sourcés : huile végétale et biomasse lignocellulosique. La première partie concerne les polybenzoxazines. A partir d’un monomère à base de phénol, le caractère bio-sourcé est progressivement augmenté par substitution du phenol par du cardanol. Le cardanol est un dérivé phénolique bio-sourcé extrait de l’huile de coque de noix de cajou. Une première étude se concentre sur les effets apportés par cette chaine alkyle sur la réactivité et les propriétés finales du matériau. Par la suite, la réaction de polymérisation du composé de référence est évaluée par des études cinétiques, corrélées aux analyses thermo-mécaniques pour une meilleure compréhension de la réaction de polymérisation. La seconde partie de cette thèse se concentre sur la préparation de composites totalement bio-sourcés, avec des microfibrilles de cellulose (MFC) modifiées pour obtenir des dialdehyde cellulose (DAC). Le poly(alcool furfruylique) (PFA) est une matrice bio-sourcée polymérisée à partir d’alcool furfurylique (FA) et d’anhydride maléique, tous deux obtenus à partir du HMF. Les propriétés du PFA peuvent être modifiées en y incorporant un renfort, tel que la cellulose. La modification de MFC par oxydation génère des fonctions aldéhydes réactives qui améliorent la compatibilité avec la matrice. Cette étude compare différents composites préparés à partir de MFC oxydée à différents DO pour déterminer quel DO entraine une meilleure compatibilité. Pour finir, des matériaux préparés à partir d’une unique source de cellulose, les « all cellulose composites », ont fait l’objet de la dernière étude. Deux différents renforts furaniques ont été utilisés pour contrer les problèmes de sensibilité à l’humidité de la cellulose, et donc augmenter l’hydrophobicité. / To reduce the use of finite petroleum-based resources, interest has grown regarding the valorization of renewable resources in chemistry. The work presented in this thesis focused on two bio-based resources: plant oil and lignocellulosic biomass, for the preparation of greener thermoset materials. The first part discussed about polybenzoxazine thermosets. The bio-based content was gradually increased through substitution of petro-based phenol by bio-based cardanol. Cardanol is a natural phenolic derivative extracted from the cashew nutshell liquid. A first study focused on the effect of this aliphatic side chain and how it can tune the reactivity and the final thermo-mechanical properties of the materials. In the following study the reactivity of polymerization of di-phenol monomer was investigated using advanced isoconversional analyses and thermo-mechanical analyses for a better understanding of the polymerization reaction. The second part discussed about the preparation of fully bio-based composites using modified cellulose microfibrils (MFC). Poly(furfuryl alcohol) (PFA) is a bio-based matrix obtained after polymerization of furfruyl alcohol (FA) with maleic anhydride, both obtained from HMF. The PFA properties can be modified by the introduction of cellulose as a filler. MFC was modified by oxidation to lead to reactive dialdehyde functions. By varying the degree of oxidation (DO), the properties of different composites were studied to determine the most adequate DO for the better PFA/MFC compatibility and the most adequate PFA/MFC ratio. Finally, the last study of this thesis focused on the concept of “all cellulose composites” (ACC), and particularly how to reduce the moisture sensitivity of these materials. Two different furanic compounds were used as cross-linkers to increase the hydrophobicity: a first compound with one furan ring and a second with two furan rings.

La cellulose étant l'un des biopolymères les plus abondants, elle est employée dans ce travail de thèse sous sa forme nano-fibrille (2 à 5nm de diamètre et plusieurs microns de long) pour préparer des nanomatériaux durables. Les microfibrilles de cellulose (MFC) chargées positivement ou négativement sont assemblées en couches minces dans ces nanomatériaux par la méthode « Layer by Layer » (LbL) par trempage, pulvérisation ou spin assisté. Les différences entre ces films LbL à base de MFC et les films LbL à base de polymères standards sont discutées brièvement et sont reliées à la forme nanofibrillaire de la cellulose. Les MFC réagissent comme des nano-objets anisotropes et rigides. Les films LbL de MFC sont ensuite intégrés à des membranes de séparation, entre la couche polymérique de séparation et le support poreux, pour améliorer le débit à travers ces membranes. Ces films minces sont également déposés sur des aérogels de cellulose pour améliorer la stabilité de ces aérogels en milieu aqueux. Dans les deux applications, les résultats était encouragent et montre une validation de principe. / Cellulose, one of the most abundant biopolymers, is used in this PhD work in its nanofibrillated form, 2-5 nm in diameter and microns long, to prepare sustainable nanomaterials. Both positively and negatively charged microfibrillated celluloses (MFC) are assembled in these nanomaterials using the versatile Layer by Layer (LbL) assembly methods: dipping, spray assisted-deposition and spin-assisted deposition. A brief comparison between the MFC based LbL assembled films and the standard polymeric LbL films is carried out. Thedifferences between the two species are related to the fibrillar form of cellulose. MFC behaves like rigid anisotropic nano-objects. MFC LbL assembled films are then integrated in separation membranes between active polymeric separation layers and a mechanically stable porous support to improve the flux through these membranes. MFC LbL assembled films are also coated on cellulosic aerogels to improve the wet stability of these aerogels. In both cases, results were encouraging and showed a proof of concept.

Les performances exceptionnelles des composites naturels comme la nacre ou le bois émergent de l’arrangement précis d’éléments souples et rigides à l’échelle nanométrique. L’assemblage couche-par-couche permet la fabrication de films avec un contrôle nanométrique de l’organisation et de la composition. Ce travail décrit l’assemblage et les propriétés de nouveaux nano-composites contenant des nano-renforts 1-D (fibrilles de cellulose) et 2-D (plaquettes d’argile). Nous avons combiné les argiles avec une matrice extrêmement souple de poly(diméthylsiloxane) dans une architecture lamellaire imitant celle de la nacre. Nous avons étudié des composites à base de fibrilles de cellulose aléatoirement orientées dans le plan, puis alignées dans une direction pour mieux imiter les parois cellulaires du bois. Les propriétés mécaniques de ces composites bio-inspirés égalent ou surpassent celles de leurs homologues naturels, tout en étant transparents et dans certains cas auto-réparants. / Natural materials such as nacre or wood gain their exceptional mechanical performances from the precise organisation of rigid and soft components at the nano-scale. Layer-by-layer assembly allows the preparation of films with a nano-scale control over their organisation and composition. This work describes the assembly and properties of new nano-composites containing 1-D (cellulose nano-fibrils) and 2-D (clay nano-platelets) reinforcing elements. The clay platelets were combined with an extremely soft matrix (poly(dimethylsiloxane)) to mimic the lamellar architecture of nacre. Cellulose based composites with a random in plane orientation of the fibrils were studied first, later we aligned the fibrils in a single direction to mimic further the cell wall of wood. The mechanical properties of these bio-inspired composites match or surpass those of their natural counterparts, while being transparent and in one case self-repairing.

La douleur est une réponse normale qui nous permet de réagir en réponse à un trauma ou une situation qui pourrait potentiellement causer du tort à notre corps. Cette expérience désagréable n’est pas seulement physiologique, mais elle est aussi psychologique, émotionnelle et socio-culturelle. C’est ce qui la rend aussi complexe et subjective. Lorsque les mécanismes de modulation de la douleur ne fonctionnent plus normalement, ces douleurs peuvent devenir chroniques et être très handicapantes pour les patients. Dans cette étude, nous nous sommes plus particulièrement focalisés sur certaines maladies musculosquelettiques présentant de la douleur chronique telles que l’encéphalomyélite myalgique (EM), la fibromyalgie (FM) et l’arthrose ou l’ostéoarthrite (OA). L’EM et la FM sont deux maladies complexes et hétérogènes qui ont plusieurs symptômes qui se chevauchent. L’EM se caractérise généralement par de la fatigue chronique qui n’est pas soulagée par le repos et par des malaises après-effort (PEM). Alors que la FM se caractérise davantage par de la douleur chronique musculaire et articulaire. Puis, l’OA est une maladie débilitante où les patients ont une dégradation progressive du cartilage articulaire causant de la douleur chronique qui est davantage localisée au niveau des joints articulaires atteints. Actuellement, il n’existe pas de biomarqueurs idéaux pour mesurer le niveau de douleur pour ces maladies dont l’étiologie reste incertaine. Toutefois, une étude récente a démontré une diminution de l’expression du gène MFAP3 au niveau des cellules mononuclées du sang périphérique (PBMC) chez des individus présentant des états de douleur élevée à la suite d’un syndrome post-traumatique. Ce gène code pour une protéine appelée protéine associée aux microfibrilles 3 (MFAP3), qui participent dans plusieurs processus biologiques dont l’assemblage des microfibrilles, l'élastinogenèse et l'homéostasie tissulaire, et pourrait aussi être une protéine clé impliquée dans l’inhibition de la douleur. L’objectif de cette étude est de mieux comprendre le rôle de la protéine MFAP3 et son implication dans la douleur dans ces différentes pathologies. L’expression du gène MFAP3 a été mesurée dans les PBMC de patients atteints d’EM, de FM, d’OA et de sujets sains (HC) et a été corrélée aux niveaux de douleur des patients. Une recherche in silico nous a permis d’identifier des récepteurs membranaires impliqués dans la douleur et pouvant interagir physiquement avec la protéine MFAP3 dont le récepteur HTR3A (le récepteur à sérotonine 3A). La spectroscopie cellulaire diélectrique a été utilisée pour valider cette interaction dans des cellules Jurkat (lymphocytes T humains immortalisés) dans des conditions standards. Il a été observé que la protéine MFAP3 inhibait la réponse induite par la stimulation de ce récepteur. Cette recherche pourrait éventuellement conduire au développement de nouvelles thérapies pour traiter la douleur associée à ces maladies musculosquelettiques. / Pain is a normal response that allows us to react in response to trauma or in situations that are dangerous or could potentially harm our body. This unpleasant experience is not only physiological, but it is also psychological, emotional, and socio-cultural. This is what makes it so complex and subjective. When pain modulation mechanisms no longer function normally, pain can become chronic and be very disabling for patients. In this study, we particularly focused on some musculoskeletal diseases presenting chronic pain such as myalgic encephalomyelitis (ME), fibromyalgia (FM) and osteoarthritis (OA). ME and FM are two complex and heterogeneous diseases that exhibit several overlapping symptoms. ME is characterized by a chronic fatigue that is not relieved by rest and post-exertional malaise (PEM), whereas FM is rather characterized by more chronic muscle and joint pain. In regard to OA, this debilitating disease leads to a progressive degradation of articular cartilage joints resulting in chronic pain which is more localized in the affected joints. Currently, there are no ideal biomarkers to measure pain level for these diseases and their etiology remains unclear. However, a recent study demonstrated a decrease in MFAP3 gene expression in peripheral blood mononuclear cells (PBMC) in individuals presenting high pain states following a post-traumatic syndrome. This gene encodes a protein called Microfibril-associated protein 3 (MFAP3), which participates in several biological processes including microfibril assembly, elastinogenesis and tissue homeostasis, and could also be a key protein involved in pain inhibition. The objectives of this study were to better understand the role of the MFAP3 protein and its involvement in pain in these different pathologies. MFAP3 gene expression was measured in PBMCs from patients with ME, FM, OA and healthy subjects (HC) and correlated with their pain levels. In silico research allowed us to identify membrane receptors involved in pain that can physically interact with the MFAP3 protein, including the HTR3A receptor (Serotonin receptor 3A). Cellular dielectric spectroscopy was used to validate this interaction in Jurkat cells (immortalized human T lymphocytes) under standard conditions. It was observed that MFAP3 inhibits the response induced by this receptor stimulation. This research could eventually lead to the development of new therapies to treat pain associated with these musculoskeletal diseases.