La mise au point de formulation permettant la vectorisation de principes actifs est primordiale afin d'augmenter l'efficacité de délivrance de médicaments à travers les barrières biologiques. Pour cela, des cyclodextrines amphiphiles ayant la capacité de former des nanoparticules et d'encapsuler des principes actifs ont été synthétisées suivant une voie de synthèse convergente permettant l'accès à de grandes quantités de produits finaux avec une pureté excellente. Leur toxicité à l'égard des membranes biologiques et leur capacité de transport ont été évalués en utilisant un modèle in vitro de la Barrière Hémato-Encéphalique (BHE). La BHE constitue un modèle de choix car c'est une barrière biologique très sélective ne laissant passer que très peu de principes actifs dont l'Atazanavir choisi pour cette étude. La librairie de Phosphoramidyls Cyclodextrines synthétisée a permis de réaliser une étude quant à l'influence de la structure de la molécule sur les propriétés tensioactives, d'encapsulation ou encore d'interaction avec des membranes biomimétiques. Cette étude a permis de sélectionner deux composés ayant montrés de bonnes capacités à interagir avec les membranes biomimétiques et ils ont montré leur capacité à faire de la délivrance de médicaments en internalisant l'Atazanavir dans les cellules endothéliales de la BHE / The development of formulation allowing the drug delivery is essential to increase the efficiency of drugs through the biological barriers. For that purpose, amphiphilic cyclodextrins having the capacity to form nanoparticles and entrap active principles was synthesized according to a way of convergent synthesis allowing the access to big quantities of final products with an excellent purity. Their toxicity towards the biological membranes and their transport capacity were estimated using an in vitro model of the Blood Brain Barrier (BBB). The BBB constitutes a model of choice because it is a very selective biological barrier allowing to pass only very few active principles of which Atazanavir chosen for this study. The library of synthesized Phosphoramidyls Cyclodextrins allowed realizing a study as for the influence of the structure on the surfactant properties, the entrapment or still the interaction with biomimetic membranes. This study allowed selecting two compounds having shown of good abilities to interact with the biomimetic membranes and they showed their capacity to make some delivery of medicine by internalizing Atazanavir in endothelial cells of the BBB

Dans le cadre du développement des nanotechnologies pour les sciences de la vie et de la santé, les nanovecteurs magnétiques connaissent un essor considérable. Ces structures composites constituées de sphères polymériques encapsulant des nanoparticules magnétiques ou d`un coeur nanoparticulaire magnétique entouré d`une couverture organique présentent une combinaison de propriétés physico-chimiques et magnétiques très performante pour le diagnostic en imageries par exemple, notamment Imagerie par Résonance Magnétique (IRM), ou la thérapie : vectorisation pharmaceutique ciblée, hyperthermie thérapeutique…L`obtention de tels vecteurs avec une taille nanométrique permet l`injection intraveineuse chez les patients et la propagation dans l`organisme, tout en augmentant l`action liée à la surface spécifique. Les présents travaux de doctorat ont porté sur deux familles importantes de nanovecteurs magnétiques : - des nanosphères de polymère biocompatible chargé en composé radioactivable et encapsulant des nanoparticules de magnétite, pour la thérapie tumorale - des agents de contraste pour l`IRM de l`inflammation vasculaire ou cérébrale chez la souris, constituée d`un coeur nanoparticulaire d`oxyde de fer (maghémite ou magnétite) entourée d`une enveloppe organique pour le ciblage de la région visée (ultrasmall superparamagnetic iron oxide – USPIO, en anglais) Pour cerner le comportement de ces nanovecteurs en interaction avec le milieu liquide de suspension, puis avec les régions ciblées dans l`organisme, une approche physique multiéchelle de leurs structure et propriétés a été développée. Les études structurales des nanovecteurs ont été menées à bien grâce à des développements innovants s`appuyant sur les microscopies électroniques à résolution nanométrique. Par l`application du mode Wet-STEM, un nouveau mode en transmission de microscopie électronique à balayage environnementale, l`image en transmission de la structure interne organique/nanoparticule(s) magnétiques(s) a été obtenue et les simulations d`images par méthode de Monte Carlo ont montré qu`une résolution nanométrique pouvait être obtenue. Pour les nanovecteurs en environnement tissulaire, on a utilisé la microscopie électronique en transmission (MET) pour laquelle on a fait varier le degré de coloration dans des préparations de tissus ex vivo inclus en résine ; on a ainsi obtenu les premières images MET en haute résolution (METHR) spatiale d`agents de contraste USPIO cristallisés dans les tissus de l`aorte ou la rate chez la souris athérotique. En combinant ces études structurales avec la mesure des propriétés magnétiques par SQUID, un suivi longitudinal d`agents USPIO injectés chez la souris pour l`IRM de la plaque d`athérome a été menée à bien dans l`aorte et la rate : les résultats ont été interprétés en terme d`agglomération de particules à taille variable en fonction du temps de séjour dans l`organisme et confrontés à un modèle in vitro de dégradation en milieu acide (métabolisme lysosomal). / As applications of nanotechnologies for life and health sciences get booming, magnetic nanovectors undergo a considerable development. Such composite structures made from polymer spheres encapsulating magnetic nanoparticles or from a nanoparticular magnetic core surrounded by an organic coverage exhibit a combination of physical, chemical and magnetic properties very appropriate for diagnostic by imaging such as Magnetic Resonance Imaging (MRI), or for therapy: targeted pharmaceutical vectorization, therapeutic hyperthermia... When such vectors exhibit a nanometric size, intravenous injection and easy spread in the body of the patients are allowed, while effects related to the specific surface area are increased. The present doctoral work was concerned by two important families of magnetic nanovectors: - nanospheres of biocompatible polymer having loaded a radioactivable compound for tumoral therapy and having encapsulated magnetite nanoparticles for diagnostic by MRI: a system for thera-diagnostic is thus obtained.- contrast agents for MRI of vascular or cerebral inflammation, consisting of a nanometric iron oxide (maghemite or magnetite) core i.e. ultrasmall superparamagnetic iron oxide – USPIO - surrounded by an organic coverage for targeting the affected region. These USPIO were used to study inflammation in the atherotic plaque of the aorta in a murine model.Most of the time, such nanovectors are administered to the patients in liquid suspensions by intravenous injection. It is thus crucial to characterize both the collective behaviour and the individual structure of the vectors in liquid suspension. On the other hand their interactions with the targeted regions in the body have to be understood. For this purposes, a multiscale approach of the structure and properties of such nanovectors has been developed, with structural studies carried out through innovative developments based on electron microscopies down to subnanometric resolution and correlated with physical properties. To achieve characterization of nanovectors in liquid media we have developed the application of Wet-STEM, a new mode in transmission of environmental scanning electron microscopy (ESEM), to image the internal structure of the magnetic nanoparticles in liquid suspension and image calculations by Monte Carlo simulations have shown that a nanometric resolution could be theoretically achieved. By the same technique, stability or tendency to flocculation in suspensions can be evidenced with respect to the collective behavior of different nanovectors.In a second step we have investigated the interactions of the nanoparticles with targeted regions. The biodistribution and biotransformation of the USPIO contrast agents in the tissular and cellular environments were investigated at increasing spatial resolution using different techniques. The biodistribution of a MRI contrast agent grafted with a fluorophore, in ex vivo samples from atherotic aorta and spleen were revealed by biphoton microscopy with a resolution of a few hundred nanometers, down to macrophage scale. Then preparation of ex vivo samples for transmission electron microscopy (TEM) was adapted from standard protocols especially with respect to staining after inclusion in resin. This way, the first high resolution HR(TEM) images and electron diffraction patterns of crystallized USPIO contrast agents in the aorta or the spleen of an atheromatous mouse were obtained. Combining such structural studies with measurement (using a SQUID setup) of magnetic properties, a longitudinal follow-up of USPIO nanoparticles injected in mice for MRI of the atherotic plaque has been completed for USPIO particles embedded in the aorta and the spleen: the results were interpreted in terms of agglomeration of the particles with a decreasing size depending on time after injection and found consistent with a model of in vitro degradation in acidic environment proposed to mimick the lysosomal metabolism.

Les polymères présentant des liens phosphoesters dans leur squelette sont biodégradables et constituent une classe émergente de nouveaux biomatériaux, utiles notamment dans le domaine de la délivrance de médicaments. La pentavalence du phosphore offre de nombreuses possibilités d’en varier la structure ce qui permet d’envisager une gamme diversifiée de propriétés pour ces matériaux.Cette thèse envisage la synthèse et l’utilisation de nouveaux copolymères biséquencés de polyoxyde d’éthylène et de polyphosphotriester portant des insaturations pendantes comme plateforme pour l’élaboration de systèmes de délivrance avancés. D’une part, l’auto-assemblage en milieu aqueux de copolymères amphiphiles porteurs de groupes butènyles permet l’obtention de micelles à coeur réticulé dans lesquelles la doxorubicine peut être incorporée par imprégnation. Ces nanovecteurs micellaires montrent une stabilité et un taux d’encapsulation supérieurs aux systèmes non réticulés correspondants.D’autre part, des copolymères porteurs de groupes alcynyl ou allyl pendants sont convertis en copolymères doublement hydrophiles capables de complexer le calcium. Utilisés comme agent structurant pour la formation de particules de carbonate de calcium, ceux-ci permettent d’en réduire la taille et son hétérogénéité de façon remarquable. Le recours à un procédé utilisant le dioxyde de carbone à l’état supercritique conduit ainsi à des particules de 1.5μm.Enfin, l’ajout de lysozyme à ce procédé permet son encapsulation dans les particules de CaCO3, en préservant l’activité de cette protéine plus efficacement que le procédé conventionnel recourant à l’acide hyaluronique. / Polymers with repeating phosphoester linkages in the backbone are biodegradable and emerged as a promising class of novel biomaterials, especially in the field of drug delivery systems. The pentavalency of the phosphorus atom offers a large diversity of structures and as a consequence a wide range of properties for these materials.The thesis focused on the synthesis of novel well-defined diblock copolymers made of one hydrophilic polyethylene oxide (PEO) block and one polyphosphotriester (PPE) block bearing unsaturations as side-group, as a platform for the design of advanced drug delivery systems.Firstly, novel alkenyl PEO-b-PPE amphiphilic copolymers were self-assembled in water, taking profit of the unsaturations to prepare core cross-linked micelles. Doxorubicin could be successfully loaded by impregnation in these micellar nanocarriers leading to improved stability and loading as compared to the corresponding non-cross-linked systems.Besides, the alkynyl and allyl unsaturations of PEO-b-PPE copolymers were used to prepare novel double hydrophilic block copolymers exhibiting calcium complexation capabilities. They were found quite efficient as template for the formation of calcium carbonate particles providing particles of unprecedented small size, and high size homogeneity. The use of a supercritical carbon dioxide process with carboxylic acid containing copolymers allows reaching CaCO3 particles about 1.5 μm. Finally, we demonstrate that adding lysozyme to the process allows encapsulation of this enzyme into the CaCO3 carriers, the protein activity being better preserved by using the PPE-b-PEO as compared to more conventional hyaluronic acid as a template.

L'artémisinine (ART) est un composé antipaludique majeur très actif sur les souches multi-résistantes de Plasmodium falciparum. Cependant, son application clinique est limitée par sa faible solubilité en milieu aqueux et sa faible biodisponibilité par voie orale. La mise en œuvre de cyclodextrines (CDs) bioestérifiées et de dérivés amphiphiles polyoxyéthylénés permet de viser deux objectifs : i) d'une part d'améliorer la concentration aqueuse d'ART à travers son association aux vecteurs colloïdaux de CDs modifiées et ii) d'autre part d'améliorer sa biodisponibilité et son efficacité thérapeutique à travers la décoration de la surface des vecteurs. La décoration surfacique est sensée augmenter le temps de circulation sanguine des nanovecteurs de manière à maintenir des doses plasmatiques efficaces d'ART sur une longue période, suite à une administration intraveineuse. Des suspensions colloïdales stables suffisamment chargées d'ART ont été mises au point permettant de palier le problème d'insolubilité en milieu aqueux de la molécule active et donc d'envisager son administration par voie parentérale. Les essais de lyodisponibilité indiquent que l'ART est libérée des nanosystèmes pendant une période de 4 jours pour les nanoréservoirs et de 11 jours pour les nanosphères. En plus des caractérisations physico-chimiques et pharmacotechniques, les potentialités des nanoparticules décorées en surface ont été évaluées et comparées au cours de tests biologiques. In vitro, l'ART mise en forme a montré une bonne efficacité sur des souches plasmodiales choloroquino-sensibles (3D7) et chloroquino-résistantes (K1) avec des CI50 très faibles de l'ordre de 3 à 6 ng/mL. Le concept de co-nano-assemblage de dérivés amphiphiles de γ-CD-C10 bioestérifiée et de polyéthylène glycol (PEG) dans les conditions de nanoprécipitation semble être une approche intéressante pour conférer des propriétés de furtivité aux nano-systèmes de γ-CD-C10. En effet, les études in vitro mettent en évidence une diminution significativement de la phagocytose par les cellules macrophagiques et/ou de l'adsorption des protéines du complément sérique à la surface des nanoparticules de γ-CD-C10 décorées par le polysorbate 80, le stéarate de PEG1500, et le DMPE-mPEG2000. In vivo, nous observons une augmentation du temps de circulation sanguine des nanoréservoirs γ-CD-C10/polysorbate 80 et des nanosphères γ-CD-C10/DMPE-mPEG2000. Enfin, les études de pharmacocinétique réalisées chez le rat montrent que les paramètres pharmacocinétiques de l'ART sont améliorés lorsqu'elle est associée aux deux systèmes nanoparticulaires précédents. En effet, des valeurs de clairance plasmatique très faibles et de temps de demi-vie plasmatique longs (3 et 5 heures, respectivement) de l'ART ont été enregistrées avec ces deux formulations. Ces formes vectorisées d'ART mises au point ouvrent de perspectives intéressantes pour la prise en charge thérapeutiques des crises de paludisme sévère. / Artemisinin (ART), an endoperoxide sesquiterpene lactone antimalarial drug isolated from a Chinese medicinal herb (Artemisia annua), has a fast action against chloroquine-sensitive and chloroquine-resistant strains of P. falciparum, making it very effective in the treatment of multidrug-resistant malaria. However, its poor aqueous solubility, short half-life, and high first-pass metabolism limit its use in therapeutics. The purpose of the present study was to investigate the potential of self-assembled bio-transesterified CD-based nanocarriers as ART delivery systems for an intravenous route. The objective of our study was twofold: (i) to improve the ART dosage through its association with CD esters-based nanocarriers, (ii) to ensure a sufficient blood circulation time of the nanocarriers through their surface decoration, which is a prerequisite to reach infected erythrocytes after systemic administration. Stable colloidal suspensions with good ART association rate were developed to solve the problem of insolubility in aqueous medium of the active molecule and therefore consider its parenteral administration. The γ-CD-C 10 based nanospheres showed a significant sustained release profile of ART extended up to 4 days for nanosphères and 11 days for nanoreservoirs. In addition to the physicochemical characterizations, the potential of nanoparticles decorated on the surface were evaluated and compared in biological tests. The results from this study indicate that ART-loaded nanosystems, mainly PEGylated ones exhibit satisfactory in vitro activity against Chloroquine-sensitive (3D7) and chloroquine-resistant (K1) strains of P. falciparum with very low IC50 of the order of 3 to 6 ng / mL. The concept of co-assembly of nano-amphiphilic derivatives of γ-CD-C10 bioestérifiée and polyethylene glycol (PEG) under conditions of nanoprecipitation seems to be an interesting approach to impart stealth nano-systems-γ-CD C10. Indeed, in vitro studies show a significant decrease in phagocytosis by macrophages and/or adsorption of serum complement proteins on the surface of nanoparticles of γ-CD-C10 decorated by polysorbate 80, PEG1500 stearate, and mPEG2000-DMPE. In vivo, we observed an increase in blood circulation time of nanoreservoirs γ-CD-C10/polysorbate 80 and nanospheres γ-CD-C10/DMPE-mPEG2000. Finally, pharmacokinetic studies in rats show that the pharmacokinetics of ART are enhanced when combined with previous two nanoparticle systems. Indeed, values of plasma clearance and very low time of long plasma half-life (3 to 5 hours, respectively) of ART were recorded with both formulations. These colloidal forms of ART developed open up interesting prospects for the therapeutic treatment of severe malaria.

Les nanomatériaux sont utilisés dans de nombreux secteurs industriels, et plusieurs produits de consommation contenant des nanomatériaux sont d’ores et déjà commercialisés. Dans ce contexte d’exposition humaine croissante aux nanomatériaux, l’évaluation de leur potentiel génotoxique est d’une importance significative. Cependant, la pertinence des tests classiques de génotoxicité, développés pour des produits non nanoparticulaires, est fréquemment remise en question pour l’évaluation des nanomatériaux. Un témoin positif de référence sous forme nanoparticulaire pourrait donc constituer une avancée importante pour l’évaluation de la génotoxicité des nanomatériaux, permettant de s’assurer que les systèmes d’essais sont appropriés et/ou d’en valider de nouveaux.Dans un premier temps, nous avons étudié la possibilité d’utiliser des nanoparticules de carbure de tungstène – cobalt (WC-Co) commerciales, préalablement caractérisées sur le plan physico-chimique (distribution de taille et charge dans les milieux utilisés), comme témoin positif dans trois essais de génotoxicité in vitro. Le test de mutations géniques au locus thymidine kinase sur cellules de lymphome de souris, le test des micronoyaux étudiant les dommages chromosomiques et le test des comètes détectant les dommages primaires à l’ADN ont ainsi été réalisés, les deux derniers essais dans deux types cellulaires, la lignée de lymphome de souris L5178Y et des cultures primaires de lymphocytes humains. Nos résultats montrent que les nanoparticules de WC-Co pourraient être utilisées comme témoin positif dans ces essais de génotoxicité in vitro, selon le type cellulaire et le schéma de traitement.Nous avons ensuite étudié les mécanismes d’action impliqués dans la génotoxicité des nanoparticules de WC-Co. Le marquage des centromères dans les micronoyaux grâce à la technique d’hybridation in situ en fluorescence (FISH) montre l’implication d’évènements clastogènes et aneugènes. Ces résultats ont été confirmés par un essai d’aberrations chromosomiques sur lymphocytes humains bloqués en métaphase, avec l’observation de cassures de chromatides et de cellules polyploïdes. Par ailleurs, les mécanismes oxydants étant les plus décrits pour les nanomatériaux, nous avons étudié les lésions oxydatives à l’ADN en utilisant le test des comètes in vitro modifié avec l’enzyme de réparation de l’ADN formamidopyrimidine DNA glycosylase (FPG). Nous avons également détecté par résonance paramagnétique électronique une production de radicaux hydroxyles après mise en suspension des nanoparticules de WC-Co en présence et en absence de cellules. Dans le cadre d’études haut-débit des nanoparticules de WC-Co réalisées dans trois lignées cellulaires humaines correspondant aux principaux organes cibles pour les nanomatériaux (la lignée pulmonaire A549, la lignée hépatique Hep3B et la lignée rénale Caki-1), il a été confirmé que le stress oxydant joue un rôle important dans la toxicité des nanoparticules de WC-Co. En effet, la production d’espèces réactives de l’oxygène dans les cellules traitées avec les nanoparticules de WC-Co était corrélée avec l’observation d’une cytotoxicité et de génotoxicité, étudiée à l’aide du test de détection des foyers γH2AX.Finalement, nous avons appliqué les tests de génotoxicité les plus pertinents à l’étude de nanodiamants et de nanocapsules lipidiques, qui constituent des candidats prometteurs pour la vectorisation de principes actifs. Les tests des comètes et des micronoyaux in vitro ont ainsi été réalisés sur d’autres types cellulaires mimant des organes cibles : la lignée intestinale T84 et la lignée bronchique 16-HBE exposées à des nanodiamants de trois tailles différentes et des lymphocytes humains exposés à des nanocapsules lipidiques de 3 tailles et 3 charges différentes. / Nanomaterials are used in many industrial sectors, and many nanomaterial-containing consumer products are already available. In this context of increasing human exposure to nanomaterials, the evaluation of their genotoxicity is of significant importance. However, the relevance of routinely used genotoxicity assays, developed for non-nanoparticular products, is often questioned for the evaluation of nanomaterials. A nanoparticulate reference positive control would therefore constitute an important step to a better testing of nanomaterials genotoxicity, ensuring that test systems are actually appropriate and/or allowing the validation of new ones.Firstly, we studied the possibility of using commercially-available tungsten carbide-cobalt (WC-Co) nanoparticles, previously characterized for physicochemical properties (size distribution and charge in used media), as positive control in three in vitro genotoxicity assays. The mouse lymphoma thymidine kinase gene mutation assay, the micronucleus assay studying chromosomal aberrations and the comet assay detecting primary DNA damage were performed. The last two assays were realized in two cell types, the mouse lymphoma cell line L5178Y and primary cultures of human lymphocytes. Our results show that WC-Co nanoparticles could be used as positive control in these in vitro genotoxicity assays, according to cell type and treatment schedule.Secondly, we investigated the mechanisms of action involved in WC-Co nanoparticles genotoxicity. Detection of centromeres in micronuclei using fluorescence in situ hybridization (FISH) show the involvement of both clastogenic and aneugenic activities. This was correlated with the results of a chromosome aberration assay on human lymphocytes blocked in metaphase, showing chromatid breaks and polyploid cells. Moreover, as oxidative mechanisms are the most described for nanomaterials, we studied oxidative DNA damage using the modified in vitro comet assay with the DNA repair enzyme formamidopyrimidine DNA glycosylase (FPG). We also detected a production of hydroxyl radicals using electron paramagnetic resonance in suspensions of WC-Co nanoparticles with and without cells. While performing high-throughput assays on WC-Co nanoparticles in three human cell lines corresponding to the main target organs for nanomaterials (A549 lung cell line, Hep3B liver cell line and Caki-1 kidney cell line) it was confirmed that oxidative stress play a significant role in the toxicity of WC-Co nanoparticles. Indeed, the production of reactive oxygen species in cells exposed to WC-Co nanoparticles was correlated to the observation of cytotoxicity and genotoxicity, studied using the detection of γH2AX foci.Finally, we carried out the most relevant genotoxicity assays to study nanodiamonds and lipid nanocapsules, which constitute promising nanovectors for drug delivery. The in vitro comet and micronucleus assays were performed on other cell types mimicking target organs: the T84 intestinal epithelial cell line and the 16-HBE bronchial epithelial cell line exposed to nanodiamonds of three different sizes, and human lymphocytes exposed to lipid nanocapsules of three different sizes and three different charges.

Le manuscrit HDR de Mme Marie-Claude Dubois-Clochard relate les principaux résultats acquis en synthèse et structuration à l'échelle nanométrique de polymères fonctionnels. Si la synthèse de polymères fonctionnels est à la base des études abordées, l'ordre chronologique des activités de Recherche de 1995 à 2013 montre une évolution des polymérisations classiques en solution vers des polymérisations radio-induites contrôlées par mécanisme RAFT en milieu confiné. L'innovation porte sur le développement de nouveaux objets polymères et composites organique/inorganique façonnés à l'échelle nanométrique aux propriétés physiques et physico-chimiques originales. Trois domaines d'application se détachent : l'Energie-Environnement (Moteurs, Piles à combustible, Capteurs pour la qualité de l'Eau), la Santé (Nanovecteurs pour Thérapie cancéreuse et imagerie, translocation d'ions ou de molécules à travers un nanopore unique dans une membrane polymère) et les Nanotechnologies (Magnétorésistance d'un nanofil magnétique unique de forme cylindrique ou biconique). Les résultats marquants ont été : - l'établissement d'isothermes d'adsorption de type bi-langmuir à l'interface solide/liquide organique pour des macromolécules tensioactives à faible concentration, et, à forte concentration, un comportement particulier de réorganisation de ces mêmes macromolécules, non pas en couches alternées, mais sous forme d'hémicelles inverses. - la synthèse d'un polymère pH-dégradable innovant permettant une dégradation hydrolytique en passant de pH 7.4 (Sang) à pH 5.5 (Lysosome intracellulaire) en vue de délivrer des toxines dans les cellules tumorales (Santé). - la démonstration de l'effet coopératif solvant/polymère en croissance pour la pénétration du greffage induit par irradiation dans des films fluoropolymères. - la synthèse de membranes polymères nanoporeuses à traces attaquées bi-fonctionnelles ayant une fonctionnalité dans les pores et une autre en surface. Cette membrane, après transformation en électrode par simple métallisation aura fait l'objet de projets de valorisation en vue d'une création de start-up et/ou de transfert de technologie pour le développement d'un détecteur de traces métaux lourds dans l'eau traitée (Environnement). Dans la même thématique, la fonctionnalisation directe des traces dans les films de polymères irradiés aux ions lourds rapides du GANIL a permis de développer de nouvelles membranes conductrices de protons pour les piles à combustible (Energie) - l'observation non-décrite d'effets coopératifs sur la mobilité des ions dans un milieu confiné créé par un nanopore cylindrique unique dans une membrane fine de fluoropolymère. L'effet accélérateur ou décélérateur de la mobilité des ions confinés dans le pore aux parois chargées semble dépendre uniquement de la nature chimique des ions et de leur concentration. - L'observation de sauts de résistance bien au-delà de la magnétorésistance d'un nanofil magnétique biconique (constriction de l'ordre de la dizaine de nanomètre) sous champ magnétique ayant une dépendance à la fois en angle et en intensité de courant injecté. Effets de relaxations avant et après saut montrant un système énergétiquement activé. - Le contrôle de taille des nanopores d'une membrane polymère par polymérisation radio-induite contrôlée par mécanisme RAFT.

L'artémisinine (ART) est un composé antipaludique majeur très actif sur les souches multi-résistantes de Plasmodium falciparum. Cependant, son application clinique est limitée par sa faible solubilité en milieu aqueux et sa faible biodisponibilité par voie orale. La mise en œuvre de cyclodextrines (CDs) bioestérifiées et de dérivés amphiphiles polyoxyéthylénés permet de viser deux objectifs : i) d'une part d'améliorer la concentration aqueuse d'ART à travers son association aux vecteurs colloïdaux de CDs modifiées et ii) d'autre part d'améliorer sa biodisponibilité et son efficacité thérapeutique à travers la décoration de la surface des vecteurs. La décoration surfacique est sensée augmenter le temps de circulation sanguine des nanovecteurs de manière à maintenir des doses plasmatiques efficaces d'ART sur une longue période, suite à une administration intraveineuse. Des suspensions colloïdales stables suffisamment chargées d'ART ont été mises au point permettant de palier le problème d'insolubilité en milieu aqueux de la molécule active et donc d'envisager son administration par voie parentérale. Les essais de lyodisponibilité indiquent que l'ART est libérée des nanosystèmes pendant une période de 4 jours pour les nanoréservoirs et de 11 jours pour les nanosphères. En plus des caractérisations physico-chimiques et pharmacotechniques, les potentialités des nanoparticules décorées en surface ont été évaluées et comparées au cours de tests biologiques. In vitro, l'ART mise en forme a montré une bonne efficacité sur des souches plasmodiales choloroquino-sensibles (3D7) et chloroquino-résistantes (K1) avec des CI50 très faibles de l'ordre de 3 à 6 ng/mL. Le concept de co-nano-assemblage de dérivés amphiphiles de γ-CD-C10 bioestérifiée et de polyéthylène glycol (PEG) dans les conditions de nanoprécipitation semble être une approche intéressante pour conférer des propriétés de furtivité aux nano-systèmes de γ-CD-C10. En effet, les études in vitro mettent en évidence une diminution significativement de la phagocytose par les cellules macrophagiques et/ou de l'adsorption des protéines du complément sérique à la surface des nanoparticules de γ-CD-C10 décorées par le polysorbate 80, le stéarate de PEG1500, et le DMPE-mPEG2000. In vivo, nous observons une augmentation du temps de circulation sanguine des nanoréservoirs γ-CD-C10/polysorbate 80 et des nanosphères γ-CD-C10/DMPE-mPEG2000. Enfin, les études de pharmacocinétique réalisées chez le rat montrent que les paramètres pharmacocinétiques de l'ART sont améliorés lorsqu'elle est associée aux deux systèmes nanoparticulaires précédents. En effet, des valeurs de clairance plasmatique très faibles et de temps de demi-vie plasmatique longs (3 et 5 heures, respectivement) de l'ART ont été enregistrées avec ces deux formulations. Ces formes vectorisées d'ART mises au point ouvrent de perspectives intéressantes pour la prise en charge thérapeutiques des crises de paludisme sévère.

Bien que les multithérapies aient révolutionné le traitement de l'infection VIH, ces traitements échouent aujourd'hui encore à éradiquer le virus de l'organisme. En cause, la faible accessibilité des antirétroviraux à certains tissus, notamment lymphoïdes, empêche l'élimination du virus dans ces réservoirs de l'infection. C’est actuellement un des principaux freins aux interruptions thérapeutiques, avec pour conséquence des traitements à vie pour les patients. Or les traitements actuels sont particulièrement contraignants pour le patient avec des prises multiples et quotidiennes d’antirétroviraux, ce qui limite leurs observances et leur qualité de vie.Au cours de cette thèse, des nanogels à base de chitosane ont été conçus et évalués au niveau cellulaire pour l’administration de l'enfuvirtide, un inhibiteur de fusion. La délivrance cellulaire de l'enfuvirtide a été modulée par les propriétés physico-chimiques des nanogels. Les nanogels ont également permis de maintenir l'activité antivirale de l'enfuvirtide sur les cellules infectées par le VIH. Quant aux études in vivo, elles ont montré le potentiel des nanogels pour cibler les ganglions lymphatiques, par voie sous-cutanée. De plus, les nanogels ont été incorporés dans un implant biodégradable à formation in situ. Après injection sous-cutanée, ces implants ont montré une libération prolongée sur plusieurs jours des nanogels. / Although highly active antiretroviral therapies (HAART) have significantly improved the HIV infection treatment, important hurdles remain towards an HIV cure. Due to their low bioavailability, penetration and/or residence time, antiretrovirals have restricted access to tissue compartments such as lymphoid tissue and latent HIV reservoirs. Reservoirs prevent the eradication of the virus and result in a lifelong treatment for HIV infected patients. Currently, compliance and the patient quality of life are limited by dose frequency.During this thesis, chitosan-based nanogels are developed and evaluated for the enfuvirtide delivery, an HIV-1 fusion inhibitor peptide. The cellular distribution of enfuvirtide delivered as nanogels show the combined effect of physicochemical properties in terms of particle size and surface charge. Nanogels also maintain the antiviral activity of enfuvirtide on HIV-infected cells. In vivo studies, after subcutaneous administration in mice, demonstrate the ability of nanogels to target lymph nodes. Furthermore, nanogels were incorporated in an in situ forming implant. After subcutaneous injection, the implant allows gradual release of nanogels over several days.

L'objectif de cette thèse est le développement d'une langue électronique avec une méthode simplifiée d'obtention de récepteurs à réactivité croisée. Ces récepteurs sont préparés par une approche combinatoire novatrice qui consiste au mélange et à l'auto-assemblage de deux disaccharides. Le couplage de ces récepteurs avec un système de détection d'imagerie par résonance des plasmons de surface nous a permis de réaliser une langue électronique capable de différencier des échantillons de différentes complexités, y compris des protéines pures et des mélanges complexes. Cela se fait grâce aux profils et images d'évolution continue, assimilés à des " empreintes digitales " des échantillons. D'un autre côté, ce système peut être utilisé en tant qu'outil pour la conception de surfaces biomimétiques 2D et 3D. Ce système est prometteur pour l'étude des interactions sucre-protéine et pour la préparation de nanovecteurs biomimétiques qui ciblent de façon spécifique des protéines d'intérêt.

L'objectif de ce travail de thèse a été d'élaborer et de caractériser des systèmes de nanovecteurs de nature lipidique, encapsulant le dipropionate de beclomethasone (DPB), adaptés à l'administration pulmonaire par nébulisation. Deux types de nanovecteurs lipidiques : des liposomes et des nanoparticules lipidiques incluant les nanoparticules solides (SLN) et les nanoporteurs lipidiques (NLC), ont été développés. Les liposomes ont été préparés par la technique d'injection d'éthanol. La technique appliquée pour la préparation des nanoparticules lipidiques était l'homogénéisation à haute vitesse. La taille, l'efficacité d'encapsulation du DPB ainsi que les profils de libération ont été satisfaisants. De plus la nébulisation de ces systèmes et la modélisation mathématiques de la déposition in vitro ont révélé des résultats prometteurs. Finalement, une technique de production des liposomes utilisant un réacteur membranaire a été étudiée pour une production à grande échelle / The objective of this work was to prepare and to characterize lipidic nanocarriers systems encapsulating the beclomethasone dipropionate (BDP) and adapted to the nebulized pulmonary drug delivery. Two types of lipidic carriers: the liposomes and the lipidic nanoparticles including the solid lipid nanoparticles (SLN) and the nanostructured lipid carriers (NLC) were developed. Liposomes were prepared by the optimised ethanol injection based technology. The lipid nanoparticles were prepared by using the high shear homogenization process. Small sized particles, with high BDP encapsulation efficiency as well as a prolonged release effect in vitro were successfully obtained. Furthermore, the nebulized suspensions characteristics and deposition mathematical simulation in vitro revealed promising results. Finally, a liposomes production technique using a membrane contactor was investigated in order to produce large batches