L'évaluation de l'implication des récepteurs B [indice] 1 dans plusieurs pathologies est difficile car le temps de demi-vie des antagonistes est de très courte durée. Afin d'obtenir des antagonistes puissants et résistants au métabolisme enzymatique, plusieurs méthodes ont été utilisées: la cyclisation, introduction d'un lien pseudopeptidique, d'un espaceur ou d'acides aminés de configuration D, non-naturels avec ou sans méthylation. Ces différentes méthodes ont toutes été utilisées dans cette étude en modifiant la structure du R-715 (Ac-Lys[D[bêta]Nal[exposant]7 ,Ile[exposant]8 ]desArg[exposant]9 BK) ou de la desArg[exposant]9 BK. Dix analogues ont été obtenus: [Tableau omis.] L'affinité des composés pour le récepteur B [indice] 1 a été évaluée par essais fonctionnels in vitro sur la veine ombilicale humaine et leur résistance enzymatique à l'enzyme de conversion de l'angiotensine I (ECA) par des essais biochimiques in vitro. Les différentes stratégies utilisées ont permis de développer plusieurs composés résistants au métabolisme par l'ECA: R715c, R905, R955, R954, R909, R982 et R981. De plus, parmi les composés synthétisés, plusieurs ont gardé plus de 10% de l'activité antagoniste du R715: R905, R955, R954, R891 et R909. Quatre composés se distinguent pour avoir acquis une résistance enzymatique en plus de conserver une bonne activité antagoniste sur le récepteur B [indice] 1 : R905, R955, R954 et R909. Parmi les stratégies utilisées, l'utilisation du lien pseudopeptidique Phe [exposant] 5 -Ser [exposant] 6 dans le R905, du résidue Chg [exposant] 5 dans le R909, ainsi que la méthylation de la Phe [exposant] 5 dans le R955 et R954 se sont démarqués par leur efficacité. Parmi les autres objectifs du projet se trouve l'étude des interactions entre le ligand antagoniste et le récepteur B [indice] 1 . Avec les multiples modifications utilisées, il a été possible d'augmenter notre connaissance de ces interactions et de proposer des groupements nécessaires à ces interactions.

Les polysaccharides amphiphiles possèdent des propriétés rhéologiques et interfaciales singulières dues aux interactions attractives entres les groupements hydrophobes greffés le long du squelette hydrophile. Leurs propriétés sont modulables suivant certains paramètres bien identifiés (nature des groupements hydrophobes, densité de greffage, etc.). Néanmoins, peu d’études s’intéressent à l’impact de la conformation du squelette sur le comportement de ces systèmes. L’objectif de ce mémoire est de déterminer l’influence de la rigidité du squelette sur les propriétés en solution d’un polysaccharide amphiphile à base de xanthane. En solution, ce polymère peut adopter deux conformations distinctes suivant les conditions opératoires : une forme ordonnée hélicoïdale rigide ou une forme désordonnée de type pelote flexible. Deux protocoles de greffage ont été développés afin de modifier le xanthane sous ces deux formes. Les xanthanes greffés sous forme ordonnée conservent une conformation hélicoïdale rigide, qui gouverne l’organisation globale des macromolécules. Au contraire, pour les polymères greffés sous forme désordonnée, l’organisation des chaînes est principalement contrôlée par les interactions attractives entre les groupements hydrophob / Hydrophobically modified polysaccharides show unusual rheological and interfacial properties in solution due to the self association of hydrophobic entities grafted onto their hydrophilic backbone. Their properties are tunable according to some well known parameters, such as the length of the hydrophobic moieties or the grafting density. However, very few studies deal with the influence of the backbone conformation on the properties of such systems in solution. Therefore, the objective of this work is to determine the impact of the backbone rigidity on the behavior of an amphiphilic polysaccharide based on xanthan. Indeed, in solution, this polymer can adopt two different conformations depending on the experimental conditions: an ordered, rigid helix or a disordered, flexible coil. Hydrophobic moieties have been grafted on xanthan either under its ordered and disordered conformation. Chains modified under the ordered conformation remain ordered and rigid after grafting and the overall properties are controlled by the high rigidity of the polymer backbone. On the contrary, macromolecules grafted under the disordered form show a more flexible conformation in solution. As a result, the organization of these derivatives is mainly controlled by the attractive interactions between the grafted moieties

Le projet vise à développer de nouvelles méthodologies exploitant le caractère intensif et éco-compatible de l'extrusion réactive appliquée à des polymères issus de la biomasse. Les polymères naturels possèdent des propriétés physico-chimiques à l'état natif qui limitent leur utilisation dans un grand nombre de secteurs industriels. Des modifications chimiques même limitées permettent de modifier radicalement les propriétés de ces objets macromoléculaires. Les modifications chimiques couramment effectuées en solution ou en batch posent des problèmes de mise en œuvre, de contrôle réactionnel, de coût énergétique et environnemental (coproduits, utilisation de réactifs posant problèmes). Le projet vise à étudier et mettre au point d'une part les paramètres de composition (polymères, plastifiants, réactifs...) et d'autre part les conditions opératoires de la modification chimique réalisée en extrudeuse : taux d'hydratation, pression et température. Trois familles des biopolymères d'intérêt pour les grandes filières des bioraffineries seront considérées, avec des réactions de modification spécifiques visant à répondre aux spécifications d'applications : amidon et maltodextrines, lignines et dérivés thermoplastiques de la cellulose / The project involves developing new chemical modifications methodologies using the ecologically compatible and intensive characteristics of reactive extrusion applied to polymers from biomass. With the prospect of worldwide exhaustion of oil supply, the use of renewable natural polymers as potential substitution candidates for oil based application polymers appears as a sustainable alternative. Natural polymers possess physicochemical properties in the native state, which limit their use in many industrial sectors. Even limited chemical modifications radically change the properties of these macromolecular entities. Chemical modifications commonly performed at industrial level in solution or in batches are often very laborious to implement, control, and in addition suffer from energy and environmental cost problems (co-products, use of reagents posing problems). The project aims at studying and developing the composition parameters (polymers, plasticizers, reagents ...), and secondly examining the operating conditions of the chemical modification carried out in an extruder: hydration rate, pressure and temperature kinetics and other parameters with reactions of specific modifications to meet the requirements of industrial applications. Three families of biopolymers of interest to large sectors of biorefineries will be considered: starch and maltodextrins, thermoplastic lignin and cellulosic derivatives.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Ce travail s’inscrit dans la continuité des études menées au Laboratoire de Chimie des Substances Naturelles sur la bioremédiation des éléments-traces, et vise à utiliser les écorces de sapin de Douglas pour éliminer l’arsenic et le césium des eaux. Des tests effectués en bain agité ont permis d’établir des isothermes d’adsorption. Leur traduction par le modèle mathématique de Langmuir a démontré que les écorces brutes possèdent de bonnes propriétés intrinsèques pour la biosorption des éléments étudiés. Afin d’augmenter ces propriétés pour le césium, l’écorce a été oxydée pour faire apparaître des fonctions acide carboxylique et/ou imprégnée par l’hexacyanoferrate de nickel. Pour améliorer la biosorption de l’As(V), des fonctions ammonium ont été intégrées à la structure de l’écorce grâce au greffage de la bétaïne et de polyéthylèneimine méthylée. En parallèle, des fonctions thiol ont été introduites via la fixation del’acide lipoïque et de la N-acétylhomocystéine thiolactone, pour accroître l’adsorption de l’As(III). Les modifications entreprises pour la biosorption du césium et de l’As(III) permettent de conserver l’affinité des écorces pour ces éléments tout en augmentant significativement leur capacité d’adsorption. Enfin, les propriétés de biosorption du césium par Biosorb, un biosorbant à base d’écorce développé et commercialisé par la société Pe@rl, ont été confirmées, y compris en colonne à lit fixe. Les données recueillies lors de ces expériences sont cohérentes avec celles issues du logiciel de simulation OPTIPUR, ce qui permet d’envisager l’industrialisation du procédé. / This work follows several studies conducted in the “Laboratoire de Chimie des Substances Naturelles” about bioremediation of trace elements, and aims to use Douglas fir bark to remove arsenic and cesium from water. Tests carried out in batch allowed the establishment of adsorption isotherms. Their interpretation following Langmuir adsorption model showed that crude Douglas fir bark has good intrinsic properties for biosorption of studied elements. In order to improve these properties for cesium sorption, bark was oxidised to form carboxylic acid functional groups and/or impregnated with nickel hexacyanoferrate. So as to increase As(V) biosorption, ammonium functional groups were incorporated in the bark structure by grafting of betaine and methylated polyethyleneimine. In parallel, thiol functional groups were introduced through the fixation of lipoic acid and N-acetylhomocysteine thiolactone, in order to enhance As(III) sorption. Chemical modifications carried out for cesium and As(III) biosorption led to keep the bark affinity for these elements while increasing significantly their adsorption capacity. Finally, the biosorption properties of cesium onto Biosorb, a bark-based biosorbant developed and marketed by Pe@rl society, were confirmed, including in fixed-bed column. Data collected during these experiments are consistent with those from OPTIPUR simulation software, making possible the process industrialisation.

La thèse est intitulée « Modifications chimiques de polysaccharides pour l'obtention de nouveaux systèmes polymère-principe actif ». Le thème de la recherche porte sur trois axes principaux, dont l’objectif majeur est la synthèse et la caractérisation de nouveaux systèmes pour la libération contrôlée de principes actifs. Le premier chapitre traite de l’optimisation de la méthode pour préparer des émulsions stables simples inverses (eau/huile) et multiples (eau/huile/eau) à base de polysaccharides (amidon et 2-hydroxyethyle cellulose). On a étudié le processus de relargage de la caféine, l’influence de la présence d’amidon dans la phase aqueuse sur la stabilité et cinétique de libérations. Le second chapitre a pour objet l’obtention de nouveaux principes actifs à partir d’aminoacides et leur immobilisation sur polysaccharides par couplage chimique covalent. Les conjugues polymère-médicament obtenus ont été caractérisés par spectroscopie, physico-chimie. Leur activité antimicrobienne, leur toxicité in vivo, l’efficacité de l’immobilisation et la cinétique de relargage in vitro de médicaments couplés ont été étudiées. Le dernier chapitre traite de la synthèse des dérivés de chitosane avec l’anhydride maléique et l’acide acrylique, ainsi que leur utilisation dans la préparation d’hydrogels sous forme de films et de nanoparticules par copolymérisation avec le méthacrylate de 2-hydroxyethyle et l’acrylamide de N- isopropyl. Les dérivés ont été évalués par leur degré de fonctionnalisation. Les nanosystèmes ont été caractérisés par leur potentiel zêta, leur capacité de gonflement, d’adhésion et de relargage in vitro. Tous les résultats expérimentaux ont été soutenus par importantes études bibliographiques / The thesis is entitled “Chemical modifications of polysaccharides for the obtaining of new drug-polymer systems“. The topic of research includes four main working axes, diverted from the major objective to synthesize and characterize new drug delivery systems. The first chapter treats the optimization of the preparation method of stable simple W/O emulsions and multiple W/O/W emulsions, based on polysaccharides (starch and 2-hydroxyethyle cellulose). We also studied the process of caffeine release outside the multiple emulsions particles and the influence of starch in the internal aqueous phase stage upon the stability and the drug release kinetics. The second chapter studies the obtaining of new active principles from aminoacid and their immobilization on polysaccharides by covalent coupling. The new drug-polymer conjugates were characterized by spectral, physicochemical properties, antimicrobial activity, in vivo toxicity, immobilization efficiency and I vitro drug release kinetics. The last chapter treats the synthesis of the chitosan derivatives with maleic anhydride or acrylic acid, and their use in the preparation of hydrogels as film and nanoparticles by copolymerization with 2-hydroxymethacrilate or N-isopropyl acrylamide. The derivatives were evaluated by determining the degree of functionalization and by spectral methods. The nanosystems were characterized by measurements of zeta potential, swelling and adhesion capacity and membership and in vitro drug release kinetics. All experimental results were supported by important bibliographic studies

La structure et le processus de formation des traces latentes dans le poly (allyl diglycol carbonate), PADC, ont été étudiés par spectroscopie FT-IR et par simulation Monte Carlo. La quantité de groupes OH formés est équivalente à la quantité de disparition des groupes éther. L’utilisation de radiations à faible TLE a prouvé que les fonctions carbonyle ne disparaissent que lorsque deux électrons au minimum interagissent avec une seule unité de répétition du polymère. Les résultats obtenus avec des protons de haute énergie permettent de comprendre la différence entre des traces révélables et non-révélables. Sur la base de ces résultats, un nouveau concept physique de Fluence Electronique Radiale autour de la Trace d’un Ion, défini comme la densité d'électrons secondaires qui traversent une surface cylindrique de rayon donné, est proposé pour décrire le seuil de détection du PADC en utilisant le code Geant4-DNA. Les connaissances acquises sont utiles pour trouver des agencements moléculaires appropriés pour de nouveaux détecteurs de sensibilités désirées. / The structure and formation process of latent tracks in poly(allyl diglycol carbonate), PADC, have been examined using the combination of FT-IR spectrometry and a Monte Carlo simulation. The generation amount of OH groups is almost equivalent to the loss amount of ether. An important role of the secondary electron that the carbonyl can be broken only when more than two electrons pass through a single repeat unit is clarified by experiments using low LET radiations. Results of high energy protons lead us to the elucidation of the difference between etchable and un-etchable tracks. Based on these results, a new physical concept of Radial Electron Fluence around Ion Tracks, which is defined as the number density of secondary electron that pass through the cylinder surface with a certain radius is proposed for the detection threshold of PADC using Geant4-DNA. Obtained knowledge is helpful to find appropriate molecule arrangements for new etched track detector with desired sensitivities

L’objectif de ces travaux consiste à développer de nouvelles briques de terre cuite à base d’agents porogènes biosourcés dans le but d’obtenir des matériaux à haute performance thermique. Les matières premières, argile et biomasse, ont d’abord été caractérisées de manière individuelle. L’utilisation de co-produits agricoles (paille de blé, tourteau de tournesol et farine de noyaux d’olive) en tant qu’agents porogènes pour l’obtention de briques de terre cuite porosées a ensuite été étudiée. L’intérêt d’ajouter des éléments biosourcés entraînant une augmentation de la porosité, une augmentation de la résistance thermique malgré une diminution des propriétés mécaniques a alors été démontré. Toutefois, des problèmes de plasticité causant des soucis de mise en forme au niveau des échantillons ont été identifiés. Après avoir optimisé le taux de sable, l’impact de la granulométrie des matières végétales ainsi que leur taux d’incorporation ont été évalués. Une porosité maximale de 34,4 %, constituée de macropores, a été obtenue dans les conditions expérimentales optimales conduisant à une conductivité thermique de 0,45 W/m.K, soit une diminution de 15 % par rapport à un échantillon de référence sans matière végétale. Afin de continuer à améliorer les propriétés du matériau argileux obtenu, il a ensuite été envisagé de créer une microporosité en modifiant chimiquement les matières végétales qui seraient ensuite dégradées lors de la cuisson. Pour cela, les matières végétales ont été modifiées soit par imprégnation directe de carbonates soit par greffage de nouvelles fonctions carbonates ou esters. Les matières ainsi modifiées ont ensuite été incorporées dans les formulation de terre cuite et les propriétés des matériaux obtenus ont été mesurées (physiques, mécanique et thermique). Enfin, l’impact environnemental potentiel des échantillons contenant des additifs modifiés a été étudié à travers une Analyse de Cycle de Vie. Les différents scénarios, simples (avec un seul agent porogène) ou combinés (avec un agent végétal et un agent de synthèse) ont été comparés avec la méthode ReCiPe. Les étapes présentant les impacts les plus importants ont été mises en exergue. Il a également été démontré que le choix de l’unité fonctionnelle pouvait modifier radicalement les conclusions de l’étude. / The objective of this work is to develop new clay bricks with biobased pore-forming agents in order to obtain materials with high thermal performance. The raw materials, clay and biomass, were first characterized individually. The use of agricultural by-products (wheat straw, sunflower seed cake and olive stone flour) as pore-forming agents for the production of porous clay bricks was then studied. The benefits of the addition of biobased components that increase the porosity and the thermal resistance was demonstrated even if it results in a decrease of mechanical properties. However, problems of plasticity causing trouble during the extrusion of samples were identified. After optimizing the sand rate, the impact of the particle size of the biomass and the rate of incorporation were assessed. A maximum porosity of 34.4%, made up of macropores was obtained under optimal experimental conditions, leading to a thermal conductivity of 0.45 W/m.K, representing a decrease of 15 % compared to the reference brick without additive. In order to improve the properties of the resulting material, it was considered to create microporosity, thanks to the chemical modification of the vegetable materials that will be degraded during the firing process. For this, the agricultural by-products were modified either by direct impregnation of carbonates or by grafting of new chemical moieties (carbonate or ester). These modified matters were then incorporated into the clay formulation and the properties of the obtained bricks were measured (physical, mechanical and thermal ones). Finally, the potential environmental impact of the modified samples containing additives was studied through a Life Cycle Assessment. Different scenarios, simple (with one pore-forming agent) or combined (with a crude vegetable agent and a synthesized one) were compared with the ReCiPe method. The steps from the process with the most significant impacts were highlighted. It was also shown that the choice of the functional unit could radically alter the conclusions of the study.