Les huiles végétales et leurs dérivés ont conduit à de nouveaux précurseurs agro-ressourcés utilisés pour la synthèse de polymères. Grâce au couplage thiol-ène, des polyols ont été obtenus par greffage du mercaptoéthanol directement sur les triglycérides insaturés. De la même manière, les esters méthyliques des huiles végétales ont permis la synthèse d'esters et d'amides diols pseudo-téléchéliques. Des polyols ont également été obtenus grâce à la réaction d'ouverture des cycles oxirane présents sur des huiles végétales époxydées. Différents acides carboxyliques ont permis d'introduire des fonctions hydroxyle sur les triglycérides. Ces différents synthons ont conduit à l'élaboration d'une large gamme de matériaux polyuréthanes, présentant des Tg variant de -10 °C à 100 °C. Le carbonate de glycérol, issu du glycérol agro-ressourcé, a également été utilisé pour l'élaboration de dicyclocarbonates, soit par estérification/trans-estérification à partir de diacides obtenus par greffage de l'acide thioglycolique sur plusieurs acides gras, soit par dimérisation à partir d'un dithiol commercial. Des polyuréthanes sans isocyanate ont ainsi été formulés à partir de ces nouveaux dicyclocarbonates, ouvrant la voie vers des polyhydroxyuréthanes totalement agro-ressourcés. Les précurseurs, ainsi que les matériaux qui en découlent, ont été caractérisés et certains ont fait l'objet de tests à l'échelle pré-industrielle. / Vegetable oils and their derivatives were used to synthesize new precursors suitable for polymer synthesis. Mercaptoethanol was grafted onto unsaturated triglycerides by thiol-ene coupling to yield polyols. This functionalization was also applied to vegetable oil methyl esters, yielding ester and amide containing pseudo-telechelic diols. The second synthetic strategy used ring opening of epoxydized vegetable oils. The reaction between vegetable oil oxiranes and several carboxylic acids afforded a range of polyester polyols. Thus, the synthesized intermediates allowed to formulate various polyurethanes, which exhibited glass transition temperatures ranging from -10 °C to 100 °C. Moreover, either esterification/trans-esterification with fatty acid based diacids, synthesized by thioglycolic acid addition onto different fatty acids, or thiol-ene coupling with a commercial dithiol, were performed on glycerin carbonate, leading to new dicyclocarbonates. Isocyanate free polyurethanes were then obtained from those dicyclocarbonates, opening the way for fully biobased polyhydroxyurethanes. The new precursor, and the polymers therefrom, were deeply characterized and some of them were tested at a pilot scale.

Les bambusurils, BU[4] et BU[6], sont des oligomères cycliques apparentés aux cucurbiturils, CBs, constitués respectivement de 4 et 6 motifs glycolurils. Les bambusurils diffèrent des CBs par la présence de glycolurils difonctionnalisés.Les BU[6] ont la capacité d'encapsuler des anions dans leur cavité, propriété intéressante pour la décontamination d'effluents, par exemple.Une nouvelle famille de bambusurils, les allylbambusurils, qui possèdent des groupements allyles sur leur portail macrocyclique, a été développée. Leur post-fonctionnalisation par oxydation, métathèse croisée ou réaction thiol-ène a été étudiée. Par réaction thiol-ène, des BU[4] et BU[6], fonctionnalisés respectivement par 8 ou 12 thiols d'intérèt, ont été obtenus. Les BU[6] sont toujours isolés avec un halogènure à l’intérieur de leur cavité. Une méthode utilisant l’hexafluoroantimonate d’argent a été mise au point pour les décomplexer. L'affinité de ces nouveaux BU[6] exempts d'anion, pour différents halogénures, a été évaluée par RMN 1H.Des glycobambusurils ont été synthétisés par réaction thiol-ène en présence de sucres fonctionnalisés par des thiols. Ces glycoBUs donnent accès à des plateformes multivalentes de valence 8 pour les BU[4] et 12 pour les BU[6]. Le pouvoir inhibiteur de ces nouvelles plateformes a été testé sur l'enzyme WaaC, une heptosyltransferase présente dans la paroi bactérienne. Les tests enzymatiques montrent que ces glycobambusurils sont des plateformes multivalentes prometteuses. / Bambusurils, BU[4] and BU[6] are cyclic oligomers that belong to the cucurbiturils family, CBs, assembled respectively by 4 and 6 glycoluril units. Bambusurils are different from cucurbiturils because of their difunctionalized glycolurils. BU[6] are able to encapsulate anions inside their cavity and this property can be useful for the treatment of effluents.A new family of BUs, the allylbambusurils having allyls groups on their macrocyclic portal, has been developed. Their postfunctionalization by oxidation, cross metathesis and thiol-ene coupling has been studied. BU[4] and BU[6] functionalized by respectively 8 and 12 thiols of interest have been prepared.BU[6] are always obtained with an halide inside the cavity. A method using silver hexafluoroantimonate has been developed to remove this halide. Binding constants of these new empty bambusurils have been determined towards severals halide by 1H NMR.Glycobambusurils have been synthesized by thiol- ene coupling with thiosugars. These glycoBUs can lead to multivalent platforms of valency up to 8 for BU[4] and 12 for BU[6]. Inhibition activity of these new platforms has been tested on WaaC enzyme, an heptosyltransferase found in bacterial cell wall. Enzymatic tests show that these glycobambusurils are promising multivalent platforms.

Ce travail de thèse porte sur la synthèse de (co)polymères thermosensibles présentant une fonctionnalité azlactone par polymérisation radicalaire contrôlée RAFT pour l'ancrage de biomolécules. Trois stratégies différentes ont été étudiées. La première stratégie a consisté en la synthèse d'un nouvel agent de transfert permettant d'obtenir des polymères thermosensibles à fonctionnalité azlactone en position . La seconde approche a permis d'introduire la fonctionnalité azlactone en position ω de copolymères thermosensibles via la combinaison de la polymérisation RAFT et de l'addition de Michaël " thiol-ène ". La dernière stratégie a conduit à des copolymères thermosensibles à fonctionnalité azlactone en position latérale par copolymérisation RAFT de la 2-vinyl-4,4-diméthylazlactone avec d'autres monomères. Enfin, la réactivité de ces copolymères thermosensibles pour l'ancrage d'une protéine modèle (lysozyme) a été mise en évidence.

Dans le contexte du développement des bio-raffineries, le glycérol et ses dérivéssont des co-produits de l’oléochimie pour lesquels de nouvelles voies de valorisation doiventêtre trouvées. Cette thèse porte sur l’étude de la polymérisabilité d’un dérivé du glycérol, ledivinylglycol (DVG), monomère symétrique à 6 carbones qui possède un diol vicinal et deuxfonctions vinyliques. Dans ces travaux, la réactivité des fonctions hydroxyle et vinyliques duDVG dans des réactions de polycondensation et polyaddition a été investiguée. Dans unpremier temps, la synthèse de polyesters et de polyuréthanes a été réalisée par réaction duDVG avec des diesters biosourcés et des diisocyanates, respectivement. Les fonctionsvinyliques du DVG ont ensuite été mises à profit pour synthétiser des polymères originaux parpolymérisation par ADMET et addition thiol-ène. Enfin, des réseaux tridimensionnels époxyamineont été préparés par polymérisation entre une série de diamines et le DVG bis-époxydé,préalablement obtenu par oxydation des doubles liaisons. Ces différentes méthodes depolymérisation ont montré que les doubles liaisons du DVG étaient plus réactives que lesfonctions alcool et qu’un panel de polymères originaux pouvait être obtenu à partir de cesynthon bio-sourcé. / In the context of the development of bio-refineries, glycerol and its derivatives areco-products of oleochemistry for which new valorization routes must be found. This thesisdeals with the polymerizability study of a glycerol derivative, divinylglycol (DVG), asymmetrical C-6 monomer which bears a vicinal diol and two vinyl functions. In this work, thereactivity of the hydroxyl and vinyl functions of DVG in polycondensation and polyadditionreactions was studied. In a first step, the synthesis of polyesters and polyurethanes wascarried out by reaction of DVG with biosourced diesters and diisocyanates, respectively. Thevinyl functions of DVG were then used to synthesize original polymers by ADMETpolymerization and thiol-ene addition. Finally, three-dimensional epoxy-amine networkswere prepared by polymerization between a series of diamines and the bis-epoxidized DVG,previously obtained by oxidation of the double bonds. These different methods ofpolymerization showed that DVG double bonds were more reactive than the alcohol functionsand that a panel of original polymers could be obtained from this bio-sourced synthon.

Ce travail de thèse porte sur la synthèse de (co)polymères thermosensibles présentant une fonctionnalité azlactone par polymérisation radicalaire contrôlée RAFT pour l’ancrage de biomolécules. Trois stratégies différentes ont été étudiées. La première stratégie a consisté en la synthèse d’un nouvel agent de transfert permettant d’obtenir des polymères thermosensibles à fonctionnalité azlactone en position . La seconde approche a permis d’introduire la fonctionnalité azlactone en position ω de copolymères thermosensibles via la combinaison de la polymérisation RAFT et de l’addition de Michaël « thiol-ène ». La dernière stratégie a conduit à des copolymères thermosensibles à fonctionnalité azlactone en position latérale par copolymérisation RAFT de la 2-vinyl-4,4-diméthylazlactone avec d’autres monomères. Enfin, la réactivité de ces copolymères thermosensibles pour l’ancrage d’une protéine modèle (lysozyme) a été mise en évidence. / The synthesis of well-defined azlactone-functionalized thermoresponsive copolymers was performed using the RAFT polymerization and their interaction with primary amines and proteins was studied. Three different strategies have been developed. The first strategy was based on the synthesis of a novel azlactone-functionalized chain transfer agent which was used to target well defined  azlactone-functionalized thermoresponsive polymers. In the second approach, ω-azlactone-terminated thermoresponsive copolymers were prepared by a combination of RAFT polymerization and “thiol ene” Michaël’s addition. In the last strategy, RAFT copolymerization of 2-vinyl-4,4 dimethylazlactone with other monomers has been performed to target well-defined azlactone functionalized copolymers. Finally, the reactivity of such reactive thermoresponsive copolymers was successfully demonstrated by bioconjugation with a model protein (lysozyme).

L’objectif de ces travaux de thèse a été de développer des polyesters issus de ressources oléagineuses pour les utiliser comme additifs pour moduler la viscosité d’huiles lubrifiantes. Pour ce faire, l’approche par polycondensation de monomères de type hydroxy-acide a été privilégiée. Dans un premier temps, le poly(ricinoléate de méthyle) et son homologue saturé, le poly(12-hydroxystéarate de méthyle), ont été synthétisés dans une large gamme de masses molaires et leur utilisation comme épaississant d’huiles lubrifiantes a été démontrée. Dans un second temps, des polyesters dérivés du poly(ricinoléate de méthyle) et présentant des architectures de polymère en peigne ont été synthétisés par addition thiol-ène et polycondensation. Une étude de l’impact de l’architecture de ces polyesters sur leur comportement en solution a permis de prouver que les structures en peigne étaient les plus adaptées pour des applications visant, à la fois, un épaississement et une diminution du point d’écoulement de l’huile lubrifiante. Par la suite, des copoly(9-alkyl 12-hydroxystéarate)s en peigne possédant différentes chaînes pendantes ont été synthétisés afin de contrôler leur solubilité dans une huile minérale, la Yubase 4+, et ont permis de réduire la diminution de viscosité de cette huile avec la température. Finalement, l’étude dans le dodécane de deux copoly(9-alkyl 12-hydroxystéarate)s en peigne a révélé un phénomène d’agrégation des chaînes polymères lesquelles se désagrègent avec l’augmentation de la température, ce qui est en accord avec un des mécanismes d’action des additifs modulant la viscosité des huiles lubrifiantes décrit dans la littérature. / The aim of this thesis was to promote the use of polyesters from oleaginous resources as viscosity control additives for lubricants. The hydroxyl-acid type monomers were polymerized through polycondensation route. First, poly(methyl ricinoleate) and its homologous poly(methyl-12-hydroxystearate) were synthesized in a large range of molecular weights and their use as thickeners of lubricant oils was demonstrated. Secondly, comb polyesters derived from poly(methyl ricinoleate) were designed via thiol-ene addition and polycondensation process. The effect of the polyester architecture on their behavior in solution was investigated and revealed that comb polymers are the most suitable for applications that required a thickening efficiency and a pour point depressant effect. Then, comb (co)poly(9-alkyl 12-hydroxystearate)s with various pendant alkyl chains were designed in order to control their solubility in a mineral oil, the Yubase 4+, and to limit the oil viscosity decrease of these oils with temperature. Finally, the behavior in dodecane of two comb (co)poly(9-alkyl 12-hydroxystearate)s revealed that the polymer chains tend to aggregate at low temperature and to disaggregate with the temperature increase. This phenomenon is in accordance with one of the oil Viscosity Index Improver behaviors, described in literature.

Deux types de revêtements constitués d'environ 80% d'huile végétale ont été élaborés par chimie thiol-X sous UV. Le premier a été obtenu sous UV à partir d'huiles de lin native et standolisées en présence de 0,5 équivalent (SH/ène) de divers thiols, sous air, sans photoamorceur ni solvant. L'effet bénéfique de l'oxydation des acides gras sur la réaction d'addition thiol-ène et les propriétés finales des revêtements a été démontré. Ces matériaux présentent des propriétés équivalentes à celles des films obtenus par oxydation de l'huile de lin, faisant de ce procédé une alternative intéressante à la siccativation des huiles. Le deuxième type de revêtement a été obtenu sous UV à partir d'une huile de coton époxydée en présence de 0,25 équivalent (SHlépoxy) de 7- mercapto-4-méthyl coumarine et d'un photogénérateur de base permettant d'amorcer, sous air, la réaction d'addition thiol-époxy et l'homopolymérisation des fonctions époxy. Ces revêtements sont autoréparables sous UV. / Two types of coatings constituted about 80 wt% of vegetable oil were prepared by photoinitiated thiol-X chemistry. The first one has been prepared by crosslinking of native and stand linseed oil triglycerides in the presence of 0.5 equivalent of various thiols (SH/ene) under air and UV radiation, without photoinitiator or solvent. The oxidation of fatty acids has shown a beneficial effect on the thiol-ene addition as well as on the final properties of coatings. This process is thus an interesting alternative for the drying of oils. The second type of coating has been obtained by photocrosslinking triglycerides of epoxidized cottonseed oil in the presence of 0.25 equivalent (SH/epoxy) of 7-mercapto-4-methyl coumarine and a photobase generator under air. This latter initiated both thiol-epoxy addition and homopolymerization of epoxy functions. This coating could be auto-healable under UV exposure.

L’objectif de cette thèse était d’allier, dans un même polymère, le contrôle de l’architecture macromoléculaire, la fonctionnalité et la possibilité de sa mise en oeuvre en phase fondue, tout en préservant l’aspect environnemental. Les structures polymères synthétisées sont basées sur des chaînes biodégradables et/ou biosourcées d’acide polylactic (PLA), de polyhydroxybutyrate (PHB) et de polycaprolactone (PCL). Ces dernières ont été assemblées dans des structures macromoléculaires branchées à design contrôlé et portant des fonctions thiols, ces fonctions ont permis le greffage de monomères dotés de groupements ammoniums quaternaires, sur les structures obtenues, via une addition radicalaire thiol-ène.Les produits obtenus ont été mélangés en phase fondue, par extrusion, avec des matrices de PLA et de PCL, pour préparer des films. Ces derniers ont fait l’objet d’une étude d’activité antibactérienne qui a montré une grande efficacité envers différents types de bactéries / The aim of this work was to develop polymers that combine controlled macromolecular architectures, functionality, melt processing and an environmentally friendly aspect. The obtained polymeric structures were based on biodegradable and/or biosourced chains of polylactic acid (PLA), polycaprolactone (PCL) and polyhydroxybutyrate (PHB). The lasts were assembled in branched macromolecular structures with controlled design and bearing thiol functions, these functions allowed the grafting of quaternary ammoniumcontaining monomers on the branched structures according to a thiol-ene radical addition mechanism. The final products were blended with neat matrices of PLA and PCL in the melt state, by extrusion process, to make polymeric films. The obtained film-shaped blends were subjected to antibacterial activity study showing there high efficiency against different types of bacteria

La thèse présentée propose une nouvelle voie de valorisation des xylanes du bois par l’élaboration de nouveaux polymères bio-sourcés et amphiphiles.Après une caractérisation complète de xylanes issus du bois de hêtre, l’hydrolyse acide en milieu dilué a été optimisée afin d’obtenir des xylo-oligosaccharides d’environ 6 unités xylose par chaîne avec une seule unité acide méthylglucuronique positionnée à l’extrémité non réductrice de la chaîne. En parallèle, l’étude de l’oxydation au periodate de sodium de ces xylanes a été effectuée pour permettre l’introduction d’un nombre contrôlé de fonctions aldéhyde le long de la chaîne. La fonction aldéhyde de l’extrémité réductrice des oligomères de xylane a ensuite été fonctionnalisée par un groupement allyle ou azoture pour permettre leur couplage à des dérivés d’acide gras par ‘chimie click’.Les oligomères amphiphiles ainsi obtenus ont ensuite été étudiés pour leurs propriétés tensioactives et d’auto-assemblage. Ils présentent de bonnes propriétés de mouillage, comparables à celles du Tween®80. Les objets issus de l’auto-assemblage de ces oligomères amphiphiles ont été analysés par DLS et TEM. Ils s’auto-assemblent aussi bien dans le chloroforme que dans l’eau. Les objets formés sont sphériques et de taille micellaire (d ≤ 50 nm). Ces objets ont tendance à s’associer pour former des agrégats, surtout dans le chloroforme. Ces agrégats sont régis par des interactions assez faibles pour être éliminés par dilution. Ils peuvent également être éliminés par simple filtration.Finalement, ce travail de thèse aura abouti à la synthèse de composés amphiphiles totalement bio-sourcés, à partir de xylanes, coproduits potentiels de l’industrie papetière. Grâce à leurs propriétés tensioactives, les applications envisageables pour ces tensioactifs ‘verts’ sont nombreuses. De plus, leur caractère biocompatible et leur auto-assemblage en solution aqueuse en font de bons candidats pour l’encapsulation et la vectorisation de principes actifs. / This thesis work aims to add value to xylans by designing new bio-based amphiphilic polymers.Beechwood xylans were first fully characterized before their acidic hydrolysis. The hydrolysis conditions were optimized in order to obtain well-defined xylooligosaccharides, oligomeric chains of about six xylose units that have only one methylglucuronic acid unit positioned at the non-reductive chain end. Periodate oxidation of xylans was also studied in order to form new aldehyde groups within the xylan backbone in a controlled manner. The xylooligomers were then functionalized from their reductive end with an azide or an allyl group, providing the ability to couple these oligomers to fatty acid derivatives using ‘click chemistry’.The obtained amphiphilic oligomers were finally studied according to their surfactant and self-assembly properties. Their wetting properties were found to be very good, comparable to those found with Tween®80. Moreover, they self-assembled in both chloroform and water, where their structures were characterized via DLS and TEM. The resulting particles formed had a spherical micellar morphology, with a d ≤ 50 nm. However, it was found that the particles had a tendency to form large aggregates, particularly in chloroform. The aggregates could be easily removed, either by filtration or by dilution of the sample, as the forces that govern the aggregation are low enough to allow dissociation with increasing solvent volume.As previously mentioned, this thesis work led to the synthesis of bio-based amphiphilic oligomers starting from xylans, which are a potential byproduct in the paper/pulp industry. Thanks to their surfactant properties, numerous applications can be found for such a ‘green’ surfactant. Their biocompatibility added with their self-assembly nature in aqueous media makes them an attractive molecule for active substance delivery applications.

Ces travaux de thèse traitent de l’étude de glycolipides et plus précisément d’esters de trehalose pour la synthèse de nouveaux polymères bio-sourcés. Des monoesters et diesters de trehalose ont ainsi été synthétisés par estérification des alcools primaires du trehalose avec des acides gras selon deux voies de synthèse. La première utilisant un agent de couplage peptidique ne nécessite pas l’utilisation de groupement protecteur pour estérifier sélectivement les alcools primaires. La deuxième est une estérification sélective catalysée par une lipase. L’auto-assemblage des esters de tréhalose a ensuite été étudié. Les monoesters possèdent des propriétés tensio-actives dans l’eau et le trehalose monoeruçate a la capacité de gélifier l’eau. Les diesters, quant à eux sont de bons gélifiants pour les solvants organiques etles huiles végétales. Par conséquent, des gels ont été préparés dans trois huiles végétales, puis leur morphologie et leur propriété rhéologique ont été étudiées. Ensuite, les diesters ont été fonctionnalisé et polymérisés selon différentes stratégies. Ainsi, des polyuréthanes et des poly(hydroxyuréthane)s ont été synthétisés par polycondensation tandis que des glycopolyesters ont été obtenus par polymérisation par métathèse et addition thiol-ène. Finalement,les propriétés d’auto-assemblage de ces polymères ont été étudiées. Ces derniers peuvent former des nanoparticules par la méthode de déplacement de solvants. / The aim of this thesis was to study glycolipids and particularly trehalose esters for the synthesis of new bio-sourced polymers. Trehalose monoesters and diesters were synthesized by two esterification pathways of the primary alcohol of trehalose with different fatty acids. The first synthetic route is a protective group-free esterification using a peptide coupling agent and the second one is a lipase-catalyzed esterification. The self-assembly properties of the trehalose esters were investigated. Trehalose monoesters showed surfactant properties in water and trehalose monoerucate was even able to form gels in water. The trehalose diesters appeared to be good gelators for organic solvent and vegetable oil. Thus, gels in three vegetable oils were prepared and their morphology and rheological properties were studied. Afterwards, trehalose diesters were functionalized and polymerized with different strategies.Thus, polyurethanes and poly(hydroxyurethane)s were obtained by polycondensation where as glyco-polyesters were synthesized by acyclic diene metathesis (ADMET) and thiol-enepolymerization. Finally, the self-assembly properties of these polymers were investigated. The latter were able to form some nanoparticles by solvent displacement method.