Thèse : Chimie : Paris, Faculté des sciences : 1836. / Titre provenant de l'écran-titre.

Thèse de doctorat : Sciences du Bois et des Fibres : Nancy 1 : 2009. / Titre provenant de l'écran-titre.

Thèse de doctorat : Sciences du Bois : Nancy 1 : 2009. Thèse de doctorat : Sciences du Bois : Nanjing Forestry University : 2009. / Thèse soutenue en co-tutelle. Titre provenant de l'écran-titre.

Avec la constante augmentation des prix du pétrole et la diminution des ressources fossiles, des alternatives « vertes » doivent être trouvées. Ainsi, des premières recherches ont été menées sur la possibilité de mettre au point des colles pour panneaux à base de bois dans lesquelles une partie du phénol a été substituée par des protéines de blé. De même, les tanins sont des molécules polyphénoliques naturelles et peuvent être une alternative aux produits chimiques de synthèse issus du pétrole. Les tanins de châtaignier, tanins hydrolysables, ont été utilisés afin de substituer une partie du phénol lors de la synthèse de résines phénoliques. Ces résines ont été étudiées et utilisées pour la fabrication de mousses phénoliques rigides. Cette démarche constitue un pas de plus vers la mise au point et la future commercialisation de matériaux plus respectueux de l’environnement. En outre, les tanins ont également été utilisés lors du développement de mousses rigides biosourcées tanins-furaniques, cette fois-ci il s’agit de tanins condensés : tanins de quebracho, couplés à de l’alcool furfurylique (d’origine agricole). Ces mousses « vertes » présentent une bonne résistance mécanique, de bonnes performances thermiques et elles ne brûlent pas, ainsi, elles sont totalement adaptées à une utilisation pour l’isolation des bâtiments. Enfin, de nouveaux types de matériaux issus de produits naturels (tanins et alcool furfurylique) ont été mis au point lors de cette thèse : des matériaux abrasifs et de friction biosourcés. Des roues abrasives et des disques abrasifs ont été développés et testés. Et des plaquettes de frein automobile ont été fabriquées et testées en conditions réelles. Tous ces nouveaux matériaux présentent d'excellentes propriétés par rapport aux matériaux commerciaux / With the constant increase of oil prices and with the dwindling of fossil resources, "green" alternatives must be found. Thus, first research was conducted on the possibility to develop synthetic phenolic adhesives for wood-based panels where a part of phenol was substituted by wheat proteins. Similarly, tannins which are natural polyphenolic molecules can be used as an alternative to synthetic chemical products. Chestnut tannin, a hydrolysable tannin was used to substitute part of phenol during the synthesis of phenolic resins. The characteristics of these resins were studied and the resins used for the manufacture of rigid phenolic foams. This is a new step towards the development and future commercialization of more environmentally friendly materials. Furthermore, condensed flavonoid tannins were also used in the development of tannins-furanic biobased rigid foams. Quebracho wood tannin extract was coupled with furfuryl alcohol another material of natural, agricultural origin. These "green" foams show good mechanical strength, good thermal performance and do not burn, thus they are entirely suitable for use in building insulation. Finally, new types of materials made from the same natural products (tannins and furfuryl alcohol) were developed during the research described in this thesis: biobased abrasive and friction materials. Abrasive wheels and abrasive discs for steel molding and steel cutting using a biobased matrix were thus developed and tested. Moreover, automotive brake pads were prepared and were tested under real vehicle application conditions. All these new materials showed excellent properties compared to commercial materials and yielded excellent results comparable and sometime superior to their synthetic commercial equivalents

Thèse de doctorat : Sciences et Technologies Industrielles : Nancy 1 : 2007. / Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr. Index.

Depuis la mise en cuve du raisin jusqu'à la dégustation, les interactions entre tanins et protéines jouent un rôle prépondérant en Œnologie. Elles vont influencer de nombreuses caractéristiques du vin, notamment l'astringence. La cinétique et l'équilibre de l’interaction entre la BSA, une protéine modèle, et des tanins de raisin ont été étudiés. Différentes conditions de ratio initial, de pH et d'éthanol ont permis de mettre en évidence des propriétés essentielles du mécanisme. La non-stœchiométrie de la réaction et la dépendance linéaire du ratio initial tanin-protéine de la solution avec celui du précipité est un des points clefs. Les constantes cinétiques sont également dépendantes de ce ratio. La participation conjointe des forces hydrophobes et des liaisons hydrogènes a été montrée. En parallèle, le suivi des tanins et des protéines lors de la vinification et de la dégustation a été réalisé. La disparition des protéines dans le moût au début de vinification peut être corrélée au comportement des tanins. Une méthode HPLC permettant la titration de la salive par le vin montre un comportement classique des protéines salivaires dans l'interaction. La visualisation des protéines salivaires précipitant sous l'effet des tanins par gels 2D montre globalement une non-spécificité de l’interaction avec une précipitation non sélective des protéines salivaires par les tanins du vin. / From wine making to wine tasting, interactions between tannin and protein detain a prominent role in Enology, influencing several wine characteristics like its astringency. Interaction kinetics and precipitation equilibrium between BSA, a model protein, and grape seed tannin have been studied. Variations of initial ratio, pH and ethanol conditions pointed out essential properties of the mechanism. Lack of stoichiometry of the interaction with a linear dependence between initial and final tannin/protein ratio are key points. Kinetic constants are also related to this ratio. Mutual participation of both hydrophobic forces and hydrogen bonds has been shown. Along with these investigations in model solution, tannin and proteins have been followed during wine making and tasting. Disappearance of protein in the must and tannin behaviour can be linked. An HPLC method allowing the titration of saliva with wine indicates a classical behaviour of salivary proteins. Observation of salivary proteins precipitating with tannin thanks to 2D gels shows a non selective precipitation of salivary proteins by wine.

Thèse de doctorat : Sciences du Bois : Nancy 1 : 2009. / Titre provenant de l'écran-titre.

Dans un contexte de développement durable, de nouvelles architectures macromoléculaires biosourcées et aromatiques ont été synthétisées à partir de deux types de ressources renouvelables : des tanins, issus du bois, et des glycérides, issus de végétaux ou de microalgues, afin de développer des matériaux pour des applications dans le bâtiment. Dans un premier temps, la réaction d’alkoxylation a été étudiée sur les tanins. Des chaînes de polyéther glycol (propylène et butylène) ont été greffées sur des tanins issus de différentes espèces botaniques aboutissant à l’obtention de divers macropolyols. A partir de ces macropolyols, des polyuréthanes (PUs) ont été synthétisés en modulant les paramètres réactionnels dans le but de contrôler les propriétés finales des matériaux pour répondre à des cahiers des charges. Des membranes d’étanchéité en PUs et des mousses rigides uréthane-isocyanurates d’isolation ont été élaborées. Enfin de l’huile algale ainsi que de l’huile de colza (comme référence) ont été modifiées en époxydes et polyols. Ces nouveaux synthons ont ensuite été incorporés dans la formulation de mousses uréthane-isocyanurates en vue d’étudier l’impact du type et du nombre de fonctions réactives sur les propriétés finales de mousses rigides à cellules fermées. Ces études ont permis d’analyser l’effet de l’addition de nouveaux synthons biosourcés et renouvelables dans des architectures et matériaux polymères. Le grand potentiel des tanins et des glycérides algosourcés pour l’élaboration de nouveaux matériaux performants pour des applications en particulier dans le domaine du bâtiment, a pu être largement démontré. / In a context of sustainable development, new biobased and aromatic macromolecular architectures were synthesized from two types of renewable resources: tannins, extracted from wood, and glycerides derived from plant or from microalgae to develop innovative materials for building applications. Firstly, the alkoxylation reaction was performed on tannins. Polyether glycol (propylene or butylene) chains were grafted on tannins extracted from different botanical sources species, resulting in various macropolyols with various controlled macromolecular architectures. Based on these macropolyols, polyurethanes were synthesized by varying the reaction parameters to control the final properties of materials to fit specific requirements. PU proofing membranes and rigid urethane-isocyanurate foams for insulation were elaborated. Finally, algal oil and rapeseed oil (as reference) were modified in epoxides and polyols. These new building blocks were incorporated in the structure of urethane-isocyanurates foams to study the impact of the type and the number of reactive functions on the final properties of rigid foams.New renewable bio-based building blocks were developed and integrated in the final macromolecular architectures and materials. The great potential of tannins and glycerides from microalgae for developing high-performance materials, for building applications, especially waterproofing membranes and insulation foams has been clearly established.

Les tanins condensés et les pigments polymérisés sont deux grandes familles de macromolécules qui jouent des rôles importants sur la qualité organoleptique du vin rouge. Leurs structures oligo-polymériques ainsi que leurs évolutions durant le vieillissement du vin rouge sont mal connues. L’objectif de cette étude est d’approfondir notre connaissance sur leurs structures et leurs évolutions durant le vieillissement. Durant ce travail, nous avons caractérisé, pour la première fois dans le règne végétal, une nouvelle sous-famille de tanins condensés nommés : les tanins condensés couronnes, qui ont des propriétés spécifiques. Ils sont plus polaires que des tanins condensés de type B. Durant le vieillissement, les concentrations des tanins de type B diminuent alors que celles des tanins couronnes restent plutôt stables. Leurs concentrations sont plus élevées dans les vins issus de cépage Syrah que dans les vins issus de cépage Cabernet Sauvignon et Merlot. Au niveau sensoriel, une forte corrélation entre la concentration des tanins couronnes et l’intensité d’astringence ressentie par les dégustateurs a été montrée. Un premier test d’activité biologique du tétramère couronne montre une activité inhibitrice intéressante de l’agrégation du peptide β-amyloïde impliquée dans la maladie d’Alzheimer. En même temps, une nouvelle méthode de quantification des tanins condensés liés par pont éthylidène via un marqueur spécifique en utilisant une détection par fluorescence a été développée. Concernant les pigments polymérisés avec différents types de liaisons inter-flavonoïdes, leurs mécanismes de dépolymérisation chimique en milieu acide ont été clarifiés et une méthode de quantification sur un système UPLC-Q-TOF a été développée. Les pigments oligo-/polymériques contribuent plus à la couleur du vin vieux que les pigments mono-/dimériques. La concentration des structures oligo-polymériques ayant des liaisons de type A est plus stable que celle des pigments polymérisés par des liaisons de type B ou par le pont éthylidène durant le vieillissement du vin. De plus, durant nos investigations sur les pigments polymérisés, les structures de type A-F(type A)-F(n) et de type F(n)-A-F(type A) ainsi que les formes acétylées d’anthocyane trimère et les formes acétylées des anthocyanes dimères liées par pont éthylidène ont été montrées pour la première fois. / Condensed tannins and polymeric pigments are two families of macromolecules which play important roles on the organoleptic quality of red wine. Their oligo-polymeric structures and their evolutions during red wine aging are poorly known. The objective of this study is to deepen our knowledge of their structures and their evolutions during red wine aging. During our work, we characterized, for the first time in plant kingdom, a new family of condensed tannins named : crown condensed tannins, which have specific properties. They are more polar than B-type tannins. During red wine aging, the concentration of B-type tannins decreased while the crown tannins remained stable. Their concentrations are higher in Syrah wines than in wines made from Cabernet Sauvignon and Merlot grapes. From a sensory point of view, a strong correlation between the concentration of crown tannins and the intensity of astringency rated by the tasters was obtained. The first biologic activity assay of the crown tetramer showed an interesting inhibitory activity on aggregation of β-amyloid peptide involved in Alzheimer's disease. At the same time, a new quantification method of ethylidene bridge linked condensed tannins via a specific marker using fluorescence detection has been developed. Concerning polymeric pigments with different types of inter-flavonoids linkages, their acidic depolymerization mechanisms have been clarified for the first time and a quantification method using a UPLC-Q-TOF system has been developed. Oligo-/polymeric pigments contributed more to the color of old wine than mono-/dimeric pigments. The concentration of the pigmented oligo-polymers with A type linkages is more stable than that of polymeric pigments by B-type linkages or by ethylidene bridge during red wine aging. In addition, during our study of polymeric pigments, A-F(A type)-F(n) and F(n)-A-F(A type) structures as well as the acetylated form of trimeric anthocyanin and acetylated forms of dimeric anthocyanin linked by ethylidene bridge have been shown for the first time.

La connaissance de la composition phénolique du Cabernet-Sauvignon (CS) et du Merlot (M) dans la région vitivinicole du bordelais a un intérêt majeur pour définir la structure et la qualité tannique (astringence et amertume) des raisins et des vins. La composition en tanins et anthocyanes de raisins et de vins issus du Cabernet Sauvignon et du Merlot ainsi que leur perception tannique ont été recherchées. L’étude raisins a été réalisée pour cinq parcelles de la région bordelaise (Pauillac, Margaux, Saint Emilion (1), Saint Emilion (2) Côtes de Bourg) pour trois millésimes consécutifs : 2006, 2007 et 2008 et différents types de sol : Limoneux, Sableux, Limono-Sableux 1, Limono-Sableux 2, Limon argilo-sableux pour le M et Limono-argileux, Sablo-limoneux 1, Limono-sableux, Sablo-limoneux 2 et Limoneux pour le CS. Les monomères [(+)-catéchine (C), (-)-épicatéchine (EC), (-)-épicatéchine-O-gallate] et les oligomères (dimères: B1, B2, B3, B4 et trimère Cat-Cat-Epi) des procyanidines, ont été identifiées et quantifiées pour les extraits de raisins (pépins et pellicules) et pour les vins par CHLP-UV-Fluo. Le pourcentage de galloylation (%G), le pourcentage de prodelphinidines (%P) ainsi que le degré moyen de polymérisation (DPm) des tanins oligomères des raisins et des tannins de vin ont été déterminés par CHLP-UV-SM. L’intensité d’astringence et d’amertume des tanins oligomères des raisins (pépins et pellicules) et des vins ont été estimées par analyse sensorielle. Les anthocyanes monoglucosides [cyanidine-3-O-glucoside (Cy), delphinidine-3-O-glucoside (Dp), paeonidine-3-O-glucoside (Pn), malvidine-3-O-glucoside (Mv), petunidine-3-O-glucoside (Pt)] et les anthocyanes acétylées (paeonidine-3-O-glucoside, malvidine-3-O-glucoside) et coumaroylées (paeonidine-3-O-glucoside, malvidine-3-O-glucoside) ont été identifiées et quantifiées par CLHP-UV-SM dans les extraits de pellicules et dans les vins. L’influence du sol, du millésime, et du cépage (pour les raisins et les vins) ont été explorés. Le millésime, dans les deux cas (raisins et vins), a un effet très significatif et domine celui du cépage (raisins et vins) et celui du sol (raisins) sur la plupart des variables étudiées. Selon le type de sol et le millésime, la qualité tannique des raisins est évaluée. Les pépins de CS issus du sol Limono-sableux présentent une grande variabilité au niveau du DPm (3,8 à 7,2) et au niveau du % G (19,0 à 51,3). Ceux-ci sont plus astringents et amers que les pépins issus des autres types de sols. Les pépins (CS) du millésime 2006 sont plus astringents et amers que ceux des autres millésimes, même s’ils sont caractérisés par des valeurs de DPm et % G deux fois moins élevées que ceux de 2007. Pour les sols Limono-sableux, les pellicules (CS) possèdent les valeurs moyennes de DPm (30,89) et de % G (5,07) les plus élevées et sont perçues comme les plus astringentes. Les pépins de M issus du sol Limono-sableux 1 et du sol Limoneux présentent des DPm maximums de 3,20 et 3,03 ; avec des intensités moyennes d’astringence et d’amertume les plus élevées pour le sol Limono-sableux 1. Pour les pépins de M, les intensités d’astringence sont du même ordre pour les 3 millésimes. Les pépins (M) de 2007 possèdent le % G le plus élevé (33,34) et sont perçus plus amers par rapport aux autres millésimes. Les pellicules de M des sols sableux sont plus astringentes avec une variation forte du % P (3,8 à 14,0). Pour le M, les pellicules issues du sol Limoneux sont moins astringentes et se caractérisent par un DPm moins élevé (10,42) par rapport aux autres sols. Pour les pépins, le CS présente un DPm (4,15) et un % G (26,12) plus élevés que celui du M (2,74 et 21,22 %). Pour les pellicules, le CS se caractérise par un DPm (22,85), un % G (3,24 %) et un % P (14,99 %) plus élevés que ceux de M (DPm = 19,42, % G = 1,31 %, % P= 5,54). Pour les trois millésimes étudiés, le cépage n’a influencé ni l'amertume ni l'astringence pour les pépins et les pellicules. Les différences significatives et consécutives sur la composition en anthocyanes entre CS et M pour les trois millésimes portent sur : la Cy, la Pt, la Pn, la Mv et les anthocyanes acétylées et coumaroylées. Les teneurs en anthocyanes acétylées sont deux fois plus élevées pour le CS (6,99 mg/g), alors que le M présente des teneurs en anthocyanes coumaroylées (3,31 mg/g) plus élevées que celles du CS (1,99 mg/g). L’étude de la qualité tannique sur vins, a été réalisée pour 24 millésimes issus de CS et 7 millésimes issus de M. Les teneurs en composés phénoliques, en anthocyanes, en tanins totaux, en monomères des tanins (C+EC), la teinte, l’IC’ (intensité colorante), le % G, le % P et le DPm ainsi que l’intensité de l’astringence apparaissent comme des données pertinentes pour différencier les vins en fonction du millésime. Des corrélations entre l’âge des vins et : le DPm, la teinte, l’astringence, les teneurs en composés phénoliques totaux, en monomères de tanins (C+EC) et en tanins totaux ont pu être obtenues. La caractérisation qualitative des tanins et des vins est établie par corrélation entre l’astringence et le DPm (R2 = 0,509, p = 0,051, CS ; R2 = 0,780, p = 0,000, M). De plus, le DPm apparaît être un marqueur du millésime (R2 = 0,796, p = 0,000 ; CS et R2 = 0,946, p = 0,000 ; M). Nous proposons une échelle reliant le DPm des vins en fonction du millésime et de la perception tannique (astringence). Les vins issus du M sont caractérisés par une moindre richesse en composés phénoliques totaux, en tanins, en anthocyanes, en DPm, en % G, en % P ainsi que par une intensité d’astringence moins importante par rapport a ceux de CS. Le TAV (titre alcoométrique volumique, % vol) semble être positivement corrélé à l’amertume (r = 0,39, p < 0,05). / Cabernet-Sauvignon (CS) and Merlot (M) phenolic composition is of paramount importance to grapes and red wines structure and quality (astringency and bitterness) in Bordeaux winegrowing region. Tannins and anthocyanins composition as well as tannin perception have been studied for Cabernet-Sauvignon and Merlot grapes and wines. Grapes study was carried out with samples from five vineyards located in Bordeaux (Pauillac, Margaux, Saint Emilion (1), Saint Emilion (2)and Côtes de Bourg) for three consecutive vintages (2006, 2007 and 2008) and for different soil types (Silty, Sandy, Silty-sandy 1, Silty-sandy 2, Silty clay-sandy for M and Clay-loam, Sandy-silty 1, Silty-sandy, Sandy-silty 2 and Silty for CS). The proanthocyanidin monomers [(+)-catechin (C), (-)-epicatechin (EC), (-)-epicatechin-O-gallatte] and oligomers [dimers: B1, B2, B3, B4 and trimer Cat-Cat-Epi] from grape extracts (seed and skin) and wine were identified and quantified by HPLC-UV-Fluo. Percentage of galloylation (%G), percentage of prodelphinidins (%P) as well as mean degree of polymerization (mDP) of grape tannins oligomers and wine tannins were determined by HPLC-UV-MS. Sensory analysis concerning astringency and bitterness intensity of grape tannins oligomers (skins and seeds) and wines was also performed. The anthocyanic composition of glucosides [cyanidin-3-O-glucoside (Cy), delphinidin-3-O-glucoside (Dp), paeonidin-3-O-glucoside (Pn), malvidin-3-O-glucoside (Mv), petunidin-3-O-glucoside (Pt)] acetylated glucosides (paeonidin-3-O-glucoside, malvidin-3-O-glucoside]) and coumarylic glucosides (paeonidin-3-O-glucoside, malvidin-3-O-glucoside) of skins extracts and wines were analysed by HPLS-MS. Soil, vintage and grape variety influence on the above parameters are explored. The vintage in both cases (grapes and wines), has a significant effect and dominates that of grape variety (grape and wine) and soil (grape). Depending on soil type and vintage, tannins grapes quality is evaluated. CS seeds from Silty-sandy soil present a great variability on mDP (3.8 to 7.2) and on % G (19.0 to 51.3). The above seeds are more astringent and bitter than those from other soil types. The 2006 seeds (CS) are more astringent and bitter than these from the other vintages, even if they are characterized by G % and mDP values two times lower than these of 2007. Skins (CS) of Silty-sandy soils, have the highest mDP (30.89) and % G (5.07) average values and are perceived as more astringent. M seeds from Silty-sandy 1 and Silty soil have the maximum mDP values (3.20 and 3.03); Silty-sandy 1 M seeds present the highest astringency and bitterness intensities. For M seeds, astringency intensities present the same values for the 3 vintages. The 2007 seeds (M) have the highest % G (33.34) and are perceived bitter than those from the other vintages. M skins from Sandy soils are the most astringent with a strong variation on % P (3.8 to 14.0). M skins from Silty soils are less astringent and are characterized by lower mDP values (10.42) than these from other soils. In seeds, CS presents a mDP (4.15) and a % G (26.12) higher than M (2.74 and 21.22 %). CS skins are also characterized by higher mDP (22.85), % G (3.24 %) and % P (14.99 %) values than M (mDP = 19.42, % G = 1.31 % and %, P = 5.54 %). For all three vintages studied, the grape variety does not affect the astringency and bitterness intensity in both skin and seed tannins extracts. The consistent differences between CS and M for the three vintages on anthocyanin composition are on : Cy, Pt, Pn, Mv, acetylated and coumarylic anthocyanin levels. Acetylated anthocyanins values are two times highest for CS (6.99 mg/g), while M presents (3.31 mg/g) coumarylic anthocyanin levels higher than CS (1.99 mg/g). The study concerning wine tannin quality, was conducted for 24 vintages for CS and for 7 vintages for M. Total phenolic compounds, total anthocyanins, total tannins, tannin monomers (C+EC), hue, IC' (color intensity), % G, % P, mDP and astringency intensity differentiate wines according to vintage. The correlation between wine age and: mDP, hue, astringency, total phenolic compounds, tannin monomers (C+EC) and total tannin levels are obtained. The qualitative tannin and wine characterization is established by correlation between astringency and mDP (R 2 = 0.509, p = 0.051, CS; R2= 0.780, p = 0.000, M). In addition, the mDP appears to be vintage marker (R 2 = 0.796, p = 0.000; CS and R2 = 0.946, p = 0.000; M). Scale patterns between wine mDP and both ageing and tannin perception (astringency) are proposed. M wines are characterized by lower levels of total phenolic compounds, tannins, anthocyanins, mDP, % G, % P % levels as well as by lower astringency intensity than CS wines. Ethanol level seems to be positively correlated to bitterness (r = 0.39, p < 0.05).