L’augmentation des infections causées par des pathogènes résistants aux médicaments est devenue un problème de santé majeur dans le monde entier qui impose le développement de nouvelles stratégies destinées à empêcher la formation de biofilms et à éliminer les bactéries. Dans ce contexte, l’objectif de cette thèse a été la préparation de nanostructures complexes pour contrôler l’adhérence des cellules à des surfaces et inactiver les bactéries pathogènes. Ainsi, nous proposons différentes approches qui consistent en l’utilisation de : i) une couche micro-structurée de polystyrène polymérisé à l’aide d’un plasma (pPS), ii) la thérapie photodynamique à base de nanoparticules hybrides activées par un rayon laser dans le proche infrarouge (NIR) et iii) des nanoparticules de carbone fonctionnalisées par l’ampicilline, comme solutions possibles pour éliminer les bactéries. / The increase of infections by multi-drug resistant pathogens has become an important worldwide healthcare issue that requires the development of new strategies to prevent biofilm formation and to kill bacteria. In this context, the aim of this thesis was the design of complex nano-structures to control cells adhesion to surfaces and to inactivate pathogenic bacteria. To this end, we propose different strategies relying on the use of i) micro-structured plasma polymerized styrene (pPS) films, ii) particle-based photodynamic therapy combined with a pulsed laser in the near infrared (NIR) region and iii) ampicillin-functionalized, fluorescent carbon dots (CDs) as possible solutions for bacterial killing. Firstly, we performed a detail characterization of pPS films used as substrates to study the behavior of biological systems.

L'ajustement adéquat de formulations sol-gel et de leurs compositions en TiO2 et SiO2 a conduit à des revêtements composites TiO2-SiO2 naturellement super-hydrophiles et présentant une persistance optimale de leur super-hydrophilie en l'absence de rayonnement UV. Cette persistance optimale est également corrélée à une facilité accrue de photo-régénération de la super-hydrophilie, par une courte exposition UV, lorsque cette propriété finit par disparaître au cours d'un vieillissement prolongé. Des adaptations spécifiques des protocoles expérimentaux montrent également qu'il est possible d'extrapoler ces performances de mouillage à toutes sortes de supports, non seulement des supports en acier inoxydable, mais aussi des supports à faible tenue thermique (par exemple des polymères ou textiles peuvent être envisagés). Des études physico-chimiques et morphologiques indiquent que, si des effets de porosité et rugosité de surface ne sont pas à exclure, les performances de mouillage des revêtements composites découlent probablement avant tout d'effets d'interfaces granulaires TiO2-SiO2. Cette hypothèse semble en partie confirmée par des premières mesures de forces superficielles par AFM en milieu aqueux et de mouillabilité à pH variable. Les travaux mettent également en évidence un parallèle entre la lipophilie et l'hydrophilie de surface de différents films sol-gel. Bien que de façon générale ce parallèle ne plaide pas en faveur d'une nettoyabilité accrue de la surface revêtue, des tests de nettoyabilité statique et dynamique montrent finalement que, du fait de leur forte composante polaire d'énergie de surface, les revêtements composites super-hydrophiles favorisent un dégraissage aisé des surfaces polluées à l'huile minérale ou végétale, ce qui valide définitivement le concept de surfaces à nettoyabilité accrue. Des approches théoriques ont également été régulièrement proposées et permettent de justifier en grande partie les comportements de mouillage à l'eau ou à l'huile observés sur les revêtements faisant l'objet de ce travail.