Les macrophages associés aux tumeurs (TAM) orchestrent l'inflammation nécessaire à la croissance tumorale (propriétés de type M1) et favorisent les métastases et l'angiogenèse (caractéristiques de type M2). Cependant, la nature des facteurs capables de conférer des propriétés M1 et M2 aux macrophages humains demeure inconnue. L'acide lactique (AL) est un métabolite produit par les cellules tumorales connu pour moduler les fonctions des cellules présentes dans le microenvironnement tumoral. Dans cette étude, nous avons analysé son impact sur la différenciation des monocytes humains. Les résultats montrent que l’AL induit la différentiation des monocytes (cultivées en présence de GM-CSF) en macrophages présentant un phénotype atypique (CD14high CD163high IL-10low IL-12low) et, de manière intéressante, des caractéristiques phénotypiques M1 (production de cytokines inflammatoires) et M2 (production de facteurs de croissance, expression de gènes prototypiques M2). Un profil similaire est obtenu lorsque les monocytes sont cultivés avec des cellules cancéreuses primaires glycolytiques. Ces effets de l'AL sur la polarisation des macrophages nécessitent l'entrée du lactate dans les cellules (via le transporteur MCT-1) et son oxydation en pyruvate et sont médiés par une stabilisation de HIF-1α et une consommation autocrine de M-CSF.Ces résultats (i) identifient l'AL comme un médiateur induisant la génération de macrophages humains présentant des caractéristiques M2 et des propriétés inflammatoires et (ii) renforcent l'intérêt de l’utilisation des inhibiteurs de la glycolyse aérobie pour moduler les fonctions des TAM. / In established tumors, tumor-associated macrophages (TAM) orchestrate unresolving cancer-related inflammation (M1-related properties) and favor tumor development, metastasis and angiogenesis (M2-like properties). However, to date, the nature of the polarization factor(s) able to confer M1 and M2 functional properties to human macrophages remains unknown.Lactic acid (LA), a metabolite produced at high levels in most established tumors, can impact the phenotype and functions of cells present in the tumor microenvironment. In this study, we analyzed the impact of LA on the human monocyte differentiation. Results showed that LA skews monocytes (differentiated in the presence of GM-CSF) into macrophages (GM+LA-Mφ) exhibiting an atypical CD14high CD163high IL-10low IL-12low phenotype. Interestingly they harbor M1 and M2 phenotypic features, as assessed the production of a wide variety of inflammatory and growth factors and the expression of prototypic M2-like genes. A similar profile is induced by culturing monocytes with glycolytic human primary cancer cells. These effects of LA on macrophage polarization require the entry of lactate into the cells (via the monocarboxylate transporter 1) and its oxidation into pyruvate and are mediated via HIF-1α stabilization and autocrine M-CSF consumption by differentiating cells. These results identify tumor-derived LA as a missing link reconciling the M2-like features of TAM with their inflammatory properties. They also reinforce the interest of aerobic glycolysis inhibitors to modulate the functions of TAM.

La cellulose, bio-polymère composé d'unités glucose, est un composé largement disponible au sein de la biomasse lignocellulosique. Sa dépolymérisation sélective en synthons se heurte cependant à sa forte résistance aux transformations chimiques du fait de sa structure semi-cristalline. L'objectif de la thèse est d'étudier la transformation de la cellulose par catalyse hétérogène. Il a été montré qu'une dépolymérisation partielle de la cellulose en milieu aqueux était promue par les protons issus de l'autoprotolyse de l'eau à 190°C. L'ajout d'un catalyseur solide ayant une acidité de BrØnsted forte dans le milieu réactionnel s'est révélé peu influent sur la conversion de la cellulose. En revanche, la présence de catalyseurs solides possédant une acidité de Lewis forte augmente significativement la conversion de la cellulose en formant sélectivement de l'acide lactique. Cette orientation sélective de la réaction est attribuée à l'aptitude des sites acides de Lewis à coordiner les oligosaccharides solubilisés. L'ajout d'une fonction métallique (Pt) sur un acide de Lewis solide augmente aussi significativement la conversion de la cellulose, en produisant sélectivement de l'acétol et du propylène glycol. La fonction métallique, sous atmosphère d'hydrogène, ne se limite pas à l'hydrogénation des produits finaux mais pourrait aussi intervenir dans des étapes de transfert d'hydrures et de génération de protons. Une conversion efficace de la cellulose résulte ainsi d'une action combinée des protons issus du milieu aqueux générant des oligosaccharides et des sites actifs des catalyseurs hétérogènes bifonctionnels métal-acide.

Le phosphore est un élément crucial pour la vie sur Terre, de par son implication dans les processus bioénergétiques, le stockage et le traitement de l'information génétique. C'est également l'un des nutriments limitants en agriculture, aux côtés de l'azote et du potassium. Depuis la révolution verte au milieu du 20ième siècle, le monde agricole est dépendant des engrais phosphorés à bas coûts, fabriqués à partir d'une ressource fossile et nécessaires à l'amélioration des rendements des cultures à même de répondre aux besoins en nourriture d'une population en forte croissance. Cependant cette ressource, la roche phosphatée, s'épuise progressivement. De plus, son utilisation est très peu efficiente : moins de 20% du phosphore extrait se retrouve effectivement dans la nourriture consommée. L'une des raisons de cette faible efficience est la spécialisation de régions entières dans des productions agricoles spécifiques. Ainsi, les régions spécialisées dans les cultures à hauts rendements ont besoin de grandes quantités d'engrais minéraux alors que les régions d'élevage intensif ont des excédents de lisier sans terres agricoles suffisamment grandes et proches pour servir de zones d'épandage. L'épandage excessif de lisier en Bretagne est la cause première d'eutrophisation des cours d'eau. Le phosphore contenu dans le lisier porcin pourrait être recyclé sous forme de struvite (MgNH4PO4,6H2O), un engrais phosphaté à dissolution lente, très concentré et facilement transportable vers les régions de cultures végétales nécessitant une fertilisation phosphatée importante. Le phosphore du lisier porcin étant initialement présent sous une forme minérale solide, il est nécessaire de le dissoudre avant de le précipiter en struvite. Parce-que la dissolution par acidification chimique est trop chère et implique un mauvais bilan environnemental, le procédé développé lors de cette thèse utilise l'acidogénèse, un procédé biologique au cours duquel la matière organique est convertie en acides organiques en absence d'oxygène, acidifiant naturellement le lisier porcin. Différents déchets organiques ont été testés en tant que co-substrats dans du lisier porcin brut ou digéré, provoquant une fermentation de type lactique lorsque le co-substrat possédait une forte teneur en glucides facilement biodégradables, et une fermentation avec de nombreux acides organiques produits lorsque la teneur en glucides facilement biodégradables était faible. Il a pu être démontré que la fermentation lactique était le fait de bactéries appartenant au genre Lactobacillus, alors que divers Clostridiales dominaient lors des autres fermentations avec la production d'acétate, propionate, butyrate et valérate. Un réacteur en semi continu alimenté d'un mélange de lisier brut de petit pois et de carottes a permis la dissolution de 50% du phosphore total soit 750 mg-P/L. Après centrifugation, 3.4 g d'hydroxyde de magnésium par litre de surnageant a été ajouté afin d'élever le pH à 8 et ainsi précipiter la struvite. 99% du phosphore dissous a alors été abattu. Le solide obtenu contenait 70% de struvite, un léger excès de phosphore et de magnésium, ainsi que de la matière organique. L'acidogénèse permet l'hydrolyse de la matière organique complexe et la formation d'acides organiques. De ce fait, ce procédé de recyclage du phosphore contenu dans le lisier porcin pourrait être implémenté dans les nombreuses unités de méthanisation présentes en Bretagne et qui traitent des effluents animaux ainsi que des déchets organiques d'origine agricole, industrielle et municipale. La struvite obtenue pourrait être vendue dans les régions ayant besoin de fertilisation phosphatée alors que la matière organique du digestat pourrait être maintenue en Bretagne. Un tel procédé réduirait significativement l'eutrophisation due à l'épandage excessif du lisier tout en diminuant les besoins en fertilisants minéraux fossiles grâce à une source alternative aux performances fertilisantes équivalentes. / Phosphorus is a crucial nutrient for life, implicated in cellular bioenergetics as well as storage and processing of genetic information. It is also one of the limiting nutrients in agriculture with nitrogen and potassium. Since the green revolution in the middle of the 20th century, agriculture has relied on increasing amounts of cheap mineral P-fertilizers produced from a fossil resource to improve crop yields and sustain population growth. However, the resource is depleting and its use efficiency is poor: less than 20% of extracted P is actually consumed in food. One of the reasons for this is the specialization of entire regions into on type of agricultural production or another. Thus, regions focusing on high yield crops require large applications of fossil mineral fertilizers while intensive livestock breeding areas cannot find an output for their P-rich manure due to the distance with crop fields in need of P fertilization. Over application of animal manure in Brittany is the main cause of eutrophication in the region. Phosphorus could be recovered from pig manure as struvite, a concentrated, slow-release mineral fertilizer easily transported to crop-oriented regions in need of P fertilization. P in pig slurry is mostly under a solid inorganic form, requiring dissolution prior to precipitation as struvite. Because chemical acidification is too expensive and harmful to the environment, the process developed in this PhD relied on acidogenesis, a biological process in which organic matter is converted to organic acids under anaerobic conditions, thus naturally acidifying the swine slurry. Various organic wastes were tested as organic co-substrates on raw and digested pig slurry, leading to lactic acid fermentation when the co-substrate had a high content in easily biodegradable carbohydrates and a fermentation with diverse organic acids produced at low content in easily biodegradable carbohydrates. Lactobacillus was the genus responsible for lactic acid fermentation and various Clostridiales dominated otherwise, producing acetate, propionate, butyrate and valerate. A reactor was operated with semi-continuous feeding of raw swine slurry and carrot/pea, leading to the dissolution of 50% total-phosphorus or 750 mg-P/L. After centrifugation, struvite was precipitated in the supernatant by adding magnesium hydroxide to increase the pH to 8. 99% of dissolved P precipitated. The solid recovered contained 70% of struvite, a slight excess of P and Mg as well as organic matter. Because hydrolysis of organic matter and production of organic acids occurs during acidogenesis, the process could be implemented in the many anaerobic digestion units installed in Brittany treating animal manure and agricultural, industrial and municipal organic waste. The struvite recovered could be sold to regions in need while the digestate impoverished in P and rich in organic matter could be kept locally. Such process would reduce eutrophication due to over application of pig manure and also reduce the reliance on fossil P fertilizer by offering an alternative source with equivalent fertilizing performances.

Cette thèse de doctorat porte sur l’optimisation du bioprocédé de production d’acide lactique à partir de la farine de blé. L'acide lactique s’avère en effet de plus en plus attractif pour la production de PLA (acide poly lactique), un bio polymère, d’autant plus que différentes matières premières peu coûteuses comme la farine de blé sont désormais utilisées comme sources de carbone pour sa production. Cette thèse comprend trois parties principales. Une première partie propose pour l’optimisation du procédé de transformation du blé un schéma innovant composé de trois étapes successives : une liquéfaction, suivi d’une étape de saccharification et hydrolyse des protéines simultanées (SSPH) et une étape finale de saccharification, hydrolyse des protéines et fermentation simultanées (SSPHF). La deuxième partie s’intéresse à la modélisation de l’étape SSPHF (étape limitante) dans un bioréacteur continu. La détermination des paramètres du modèle ainsi que leur validation sont réalisées à l’aide de campagnes d’essais sur un bioréacteur de 5 L.Enfin, la dernière partie développe la mise en oeuvre de stratégies de commande permettant de maintenir le bioprocédé à son point optimal de fonctionnement. Pour ce faire, du fait de l’absence de capteurs pour la mesure en temps réel des concentrations des variables clé dans le bioréacteur, des estimateurs de ces concentrations ainsi que du taux de production en acide lactique sont tout d’abord élaborés. Des stratégies de commande régulant la concentration d’acide lactique à sa valeur optimale sont ensuite synthétisées et comparées en simulation. Une commande adaptative combinant une commande linéarisante par retour d’état et un estimateur du taux de production en acide lactique est finalement retenue et validée expérimentalement sur un réacteur instrumenté. Cette dernière s’est avérée robuste vis-à-vis des erreurs de modélisation et a permis lors des expériences de doubler la productivité de l’acide lactique. / This PhD thesis focuses on the optimization of the bioprocess of lactic acid production from wheat flour. Indeed, lactic acid has received much attention for the production of PLA (Poly Lactic Acid), a biopolymer, since different inexpensive raw material such as wheat flour are now used as carbon source for its production. This work was performed in three main steps. In the first step, an innovative wheat transformation process is proposed, whose main steps are the following: a liquefaction followed by a simultaneous saccharification, proteins hydrolysis (SSPH) and and a final simultaneous saccharification, proteins hydrolysis and fermentation (SSPHF). Secondly, the modeling of the SSPHF (limiting step) in a continuous bioreactor is considered. The determination and validation of model parameters is performed by means of experimental campaigns in a 5 L bioreactor.In the last step, the development of control strategies to maintain the process at its optimal operating point is considered. To do so, due to the absence of sensors for real-time measurement of the concentrations of key variables of the bioreactor, estimators of these concentrations and of the lactic acid production rate are first developed. Then, control strategies for regulating the lactic acid concentration at its optimal value are designed and compared in simulation. An adaptive control combining a state feedback linearizing control and an estimator of the lactic acid production rate is finally chosen to be experimentally validated on an instrumented reactor. This strategy showed good robustness features with respect to modeling mismatches and was able during experiments to increase twice the lactic acid productivity.

Cette thèse porte sur la production d'acide lactique par conversion de la biomasse lignocellulosique catalysée par des acides de Lewis solides dans l'eau puis l'estérification d'acide lactique aqueux avec de l'éthanol. La conversion de la cellulose est étudiée en autoclave, en utilisant comme catalyseurs, de la zircone et de l'alumine contenant du W ou Sn (ZrW, AlSn) et différents hydroxydes métalliques. L'étude de la conversion de la cellulose en acide lactique en présence de ZrW non calcinée, ZrW calcinée, Zr(OH)4 et ZrO2, montre que la phase active du catalyseur est constituée de Zr4+, les centres acides de Lewis et de groupes hydroxyles. Les performances catalytiques des catalyseurs AlSn, préparés à partir de chlorure d'étain comme précurseur, dépendent fortement de la présence résiduelle de chlorure, ce qui favorise la formation d'acide lévulinique. Les hydroxydes de certains métaux de transition se sont révélés être des catalyseurs solides efficaces pour la conversion de la cellulose en acide lactique. Il a été observé que le rendement en acide lactique dépend de la concentration et de la basicité des groupes OH superficiels des hydroxydes de métaux de transition et de la présence de sites acides de Lewis. L'estérification de l'acide lactique, à différentes concentrations en l'eau, a été étudiée en présence d'Amberlyst 15, de charbon sulfoné et d'oxyde de graphène pour étudier l'activité et la tolérance à l'eau de catalyseurs solides acides à base de carbone. Il est montré, par calorimétrie d'adsorption d'ammoniac, que l'oxyde de graphène présente des sites superacides et qu'il conduit à la plus grande activité et tolérance à l'eau. L'augmentation de la teneur en eau montre un fort effet inhibiteur sur l'activité du charbon sulfoné alors que d'Amberlyst 15 et l'oxyde de graphène sont plus tolérants. Les catalyseurs ne sont pas stables dans des conditions d'estérification, en présence d'eau / This thesis reports the synthesis of lactic acid from lignocellulosic biomass catalyzed by solid Lewis acid catalysts in water and then esterification of aqueous lactic acid solutions with ethanol. The cellulose conversion was tested in autoclave, in hot water, using zirconia and alumina containing W or Sn (ZrW, AlSn) and different solid metal hydroxides. The conversion of cellulose to lactic acid using uncalcined ZrW, calcined ZrW, Zr(OH)4 and ZrO2 shows that the active surface of the catalyst consists of Zr4+ Lewis centers and OH groups. The catalytic performances of AlSn catalysts, prepared from Sn chloride as precursors, strongly depend on the residual amount of chloride which favors the formation of levulinic acid. Some hydroxides of transition metals were disclosed as efficient solid catalysts for the conversion of cellulose to lactic acid. The yield of lactic acid was observed to depend on the concentration and the basicity of the superficial OH groups and on the presence of Lewis acid sites. The esterification of lactic acid, at different concentrations in water, was studied using Amberlyst 15, sulfonated carbon and graphene oxide to evaluate the activities and water tolerance of carbon based solid catalysts. Graphene oxide, shown by calorimetry of NH3 adsorption to exhibit super-acid sites, leads the highest activity and water tolerance. Increasing amounts of water has a strong inhibiting effect on the activity of sulfonated carbon and less influence on activity of Amberlyst 15 and graphene oxide. However, all catalysts were not stable in esterification conditions, in presence of water

Le poly(acide lactique), PLA, est un polymère biocompatible et biodégradable, qui peut être produit à partir de ressources renouvelables. En conséquence, il a soulevé une attention toute particulière en tant que remplacement éventuel des polymères à base de pétrole. C’est un polyester aliphatique ayant des propriétés telles que module élevé, haute résistance, biocompatibilité et est donc un matériau prometteur pour diverses applications telles que les implants, l’encapsulation de médicaments et l'emballage. A cause de sa faible température de transition vitreuse, le PLA a une faible résistance thermique et les applications sont donc limitées à celles qui ne sont pas associées à des températures élevées. En outre, ce polymère souffre d'un faible degré de cristallinité. L'augmentation du taux de cristallinité dans de nombreuses techniques de mise en forme, telles que le moulage par injection, est nécessaire. Il y a plusieurs façons d'augmenter le niveau de cristallinité du PLA. Ces procédés comprennent l'utilisation d'agents nucléants, de plastifiants, ou de combinaisons d'agents plastifiants et de nucléation. La cristallisation du PLA à l'état fondu se présente sous deux formes cristallines légèrement différentes connues sous les noms α et α'. Cette étude compare la capacité d'auto-nucléation de ces deux formes cristallines par auto-nucléation. Ceci est réalisé en comparant les températures de cristallisation lors du refroidissement des échantillons préalablement cristallisés à diverses températures, puis de nouveau chauffé à une température dans la plage de fusion partielle du PLA. Dans la deuxième étape, l'effet des paramètres cinétiques et le poids moléculaire du PLA sur l'efficacité de nucléation des PLA phases cristallines a été étudié. Cette partie de l’étude ouvre une nouvelle voie pour comprendre le rôle des modifications cristallines du PLA qui mènent aux conditions optimales pour la cristallisation du PLA. La mise en forme des polymères implique des contraintes de cisaillement et d’élongation, ce qui implique une cristallisation induite par l’écoulement et la solidification qui s’en suit. Les propriétés mécaniques des produits finals dépendent du degré de cristallisation et de la nature des cristaux formés. Par conséquent, l'optimisation du procédé nécessite une bonne compréhension de la façon dont l’écoulement influence la cristallisation. Le type d'écoulement peut jouer un rôle important sur la cristallisation. Par exemple, l'écoulement élongationnel provoque l’orientation et l’étirement des molécules dans le sens de l'extension, comme dans le cas de la mise en forme de fibres et le soufflage de film, en aidant le processus de cristallisation induite par l'écoulement. Une littérature abondante existe sur la ii cristallisation des thermoplastiques classiques induite par l'écoulement. Cela dit, moins d'attention a été accordée à l'effet de l'écoulement de cisaillement et d'allongement sur la cristallisation du PLA. Comme étudié dans la dernière partie de ce document, l'effet du poids moléculaire sur la cristallisation induite par cisaillement du PLA est rapporté. Pour cela, trois différents PLA à faible, moyen et haut poids moléculaire ont été préparés par réaction d'hydrolyse. Ensuite, en utilisant un rhéomètre oscillatoire, l’effet du cisaillement sur la cinétique de cristallisation du PLA a été examiné. / Abstract : Poly(lactic acid), PLA, is a biocompatible and biodegradable polymer that can be produced from renewable resources. As a result, it has raised particular attention as a potential replacement for petroleum-based polymers. It is an aliphatic polyester with properties such as high modulus, high strength, and biocompatibility and is thus a promising material for various applications such as implants, drug encapsulation, and packaging. In the wake of low glass transition temperature, PLA has a low heat resistance and its application is limited to those not associated with high temperatures. In addition, this polymer suffers from a low degree of crystalinity. Increasing the crystallization rate in many processing operations, such as injection molding, is required. So far, many routes have been found to improve the crystallinity of PLA. These methods include using nucleating agents, plasticizers, and combination of nucleating agents and plasticizers together. PLA crystallization in the melt state results in two slightly different crystalline forms known as α and α’forms. This thesis compares the self-nucleation ability of these two crystal forms by self-nucleation. This is achieved by comparing crystallization temperatures upon cooling for samples previously crystallized at various temperatures and then re-heated to a temperature in the partial melting range for PLA. In the second step, we study the effect of molecular weight of PLA on the nucleation efficiency of PLA crystalline phases. This part of the investigation opens a new pathway to understand the role of PLA crystalline phases on the optimal condition for its crystallization kinetics. Polymer processing operations involve mixed shear and elongational flows and cause polymer molecules to experience flow-induced crystallization during flow and subsequent solidification. The mechanical properties of the final products are significantly dependent upon the degree of crystallization and types of formed crystals. Therefore, optimization of any polymer process requires a good understanding of how flow influences crystallization. The type of flow can play a significant role in affecting crystallization. For example, elongational flow causes molecules to orient and stretch in the direction of extension, as in the case of fiber spinning and film blowing, helping the process of flow-induced crystallization. An extensive body of literature exists on flow-induced crystallization of conventional thermoplastics. Having said that, less attention has been paid to the effect of shear and elongational flow on the PLA crystallization kinetics. As investigated in the final part of this thesis, the effect of iv molecular weight on the shear-induced crystallization of PLA is reported. For this, low, medium and high molecular-weight PLAs were prepared from a high molecular weight one by a hydrolysis reaction. Next, by means of a simple rotational rheometry, effect of the shear flow was examined on the crystallization kinetics of these three PLAs.

Cette thèse de doctorat porte sur la valorisation du déchet solide issu de la préparation de la mélasse de caroube libanaise pour la production de bioénergie et de molécules à valeur ajoutée. L’analyse de la composition de ce déchet a montré qu’il contient 45 % (g/g) de sucres, substrats exploitables pour la fermentation alcoolique ou lactique, la production de biohydrogène, ou comme source de carbone pour la croissance d’une algue dans un procédé de phycoremédiation (traitement des eaux par les algues) pour l’élimination de micropolluants pharmaceutiques. Les résultats obtenus ont montré que la fermentation alcoolique en phase liquide à partir d’extraits de déchet de caroube peut conduire à des rendements élevés en bioéthanol sous réserve d’enrichir le milieu de culture par les éléments nécessaires pour la croissance de la levure Saccharomyces cerevisiae (en particulier l’azote), tandis qu’il est possible de produire directement le bioéthanol sur le déchet par fermentation en milieu solide sous réserve de contrôler précisément l’humidité. Nous avons également démontré que la fermentation lactique par immobilisation de Lactobacillus rhamnosus sur des billes d’alginate constitue une alternative possible au bioéthanol pour les sucres extraits du déchet. Cependant, un enrichissement du milieu de culture, ainsi que l’utilisation d’une invertase en prétraitement sont nécessaires afin de maximiser le rendement et la productivité de l’acide lactique. L’immobilisation des microorganismes a permis de réutiliser les mêmes billes d’alginate au cours de cinq cycles successifs de production. Une autre alternative potentielle aux voies précédentes est la fermentation sombre pour la production de biohydrogène directement à partir du déchet. Si des rendements intéressants ont été atteints, il faut noter que comme précédemment dans le cas de la fermentation solide du déchet, une forte dépendance aux conditions initiales de broyage a été mise en évidence ; de plus, à la carence en azote qui obligeait à supplémenter les milieux en fermentation en phase liquide s’ajoutent des besoins en fer. Enfin, l’utilisation du déchet comme substrat carboné dans un procédé de phycoremédiation avec l’algue Ankistrodesmus braunii a montré que l’élimination de 90% du diclofénac initial pouvait être atteinte en conditions de mixotrophie, même si seulement un tiers du diclofénac éliminé est effectivement métabolisé par l’algue. / This PhD thesis deals with the valorization of the solid waste generated by the Lebanese carob molasse process with the aim to produce bioenergy or high added-value platform molecules. The chemical analysis of this waste has highlighted that it contains 45% (w/w) sugars, which can be used as a substrate for alcoholic or lactic fermentation, the production of biohydrogen by dark fermentation, or as a carbon source for the growth of microalgae in a phycoremediation process (water treatment process based on algae/microalgae) for the removal of pharmaceutical micropollutants. Experimental results have shown that high ethanol yield and productivity could be achieved through alcoholic fermentation in the liquid phase using extracts from carob waste as the substrate, provided the culture medium was enriched by complementary nutrients (especially a nitro-gen source) to enhance the growth of the yeast Saccharomyces cerevisiae; in parallel, the direct production of ethanol from the solid waste based on solid-state fermentation was also proved to be efficient, provided humidity was accurately controlled. In addition, lactic fermentation per-formed with immobilized Lactobacillus rhamnosus on alginate beads was shown to constitute a potential alternative to bioethanol for the extracts from carob waste. An enriched culture medium was, however, necessary, together with the use of an invertase enzyme as a pretreatment so as to maximize the yield and the productivity of lactic acid. Using microorganism immobilization lead to the opportunity to recycle at least five times alginate beads in successive culture cycles. Another potential alternative to the above-mentioned valorization pathways was proved to lie in the dark fermentation process for biohydrogen production, directly using the solid waste. While attractive yields were reached, a strong dependence on the particle size from grinding pretreatment was emphasized, as in solid-state fermentation; moreover, iron supplementation in the culture medium was compulsory, in addition to nitrogen supplementation already described when fermentation was carried out in the liquid phase. Finally, when the carob waste was used as a substrate for the growth of the algae Ankistrodesmus braunii in a phycoremediation process, a removal yield of the initial diclofenac content about 90% could be reached under mixotrophic conditions, even though only one third of the diclofenac removed was effectively metabolized.

Le présent travail porte sur l’étude comparative des procédés d’électrodialyse et d’électrodéionisation. Les possibilités d’application des procédés électro-membranaires à la production d’acide lactique par voie fermentaire sont investiguées. Deux axes de recherche sont choisis : le premier consiste à extraire de manière continue le lactate de sodium hors du milieu de fermentation. Pour cela, un empilement d’électrodialyse ne comportant que des membranes anioniques est couplé au fermenteur : environ 95 % des ions lactate sont extraits lors de l’opération. Par comparaison avec une fermentation témoin en mode batch, aucune inhibition de la fermentation n’est observée, et la productivité est multipliée par 13. Le deuxième axe de recherche consiste à convertir le lactate de sodium en acide lactique : un taux de purification comparable à celui obtenu en échange d’ions est recherché. Un procédé continu d’électrodéionisation à membranes bipolaires permettant d’atteindre 99,9 % de taux de conversion est élaboré pour le traitement de produit dilué. Est présentée finalement la modélisation mathématique d’un compartiment d’électodéionisation : les points expérimentaux sont fortement similaires aux points recalculés / This work deals with the comparative study of electrodialysis and electrodeionization. The possibilities to integrate the electro-membrane processes in the lactic acid fermentive production lines are investigated. Two main research ways are chosen : the first one lies in the continuous extraction of natrium lactate out of the fermentation middle. For this, an electrodialysis stack of only anionic membranes is coupled with the fermenter : approximately 95 % of lactate are removed during the operation. By comparison with a standard fermentation in batch mode, no inhibition is observed, and the productivity is increased by 13. The second way is to convert the natrium lactate in lactic acid : a high purity rate is seeked. A continuous electrodeioniation process including bipolar membranes, leading to 99,9% conversion rate, is elaborated for the treatment of diluted solutions. Finally is presented the mathematic calculation of an electrodeionization compartment : experimental points and calculated values are very similar

Le psoriasis est une dermatose inflammatoire chronique affectant 2 à 3 % de la population européenne. Les cytokines pro-inflammatoires ont un rôle crucial dans la pathogénèse du psoriasis. Parmi les voies de signalisation cytokinique, l'étude de la voie JAK/STAT a conduit au développement de traitements systémiques efficaces. Cependant, les essais cliniques évaluant les inhibiteurs JAK/STAT impliquent en grande majorité des administrations orales, la voie topique restant marginale. Le développement de formulations innovantes pour application topique contenant des inhibiteurs JAK/STAT semble être une stratégie prometteuse dans le cadre du psoriasis. Les nanoparticules de poly(acide lactique) (NP PLA) développées au laboratoire ont été étudiées pour la délivrance topique de principes actifs. Ce sont des vecteurs efficaces, qui s'accumulent dans les follicules pileux. De plus, l'encapsulation d'actifs dans des NP PLA permet une libération spécifique au niveau du site d'action, et donc une réduction de la toxicité. L'objectif de ce travail est d'élaborer des formulations semi-solides de NP PLA contenant un inhibiteur JAK/STAT pour le traitement topique du psoriasis, tout en caractérisant un modèle in vivo de psoriasis induit par applications d'Imiquimod. Cette caractérisation des lésions psoriasiformes permettra l'évaluation in vivo des nanoformulations topiques contenant des inhibiteurs JAK/STAT. Cinq formulations ont été élaborées puis caractérisées afin de répondre aux attentes galéniques pour une application topique. L'intégrité des NP PLA a été vérifiée, et la pénétration/perméation de molécules modèles à travers de la peau de souris inflammée a été évaluée / Psoriasis is a chronic inflammatory skin disease, affecting 2 to 3 % of European population. Inflammatory cytokines play a crucial role in the pathogenesis of psoriasis. Among cytokines signaling pathways, JAK/STAT pathway has been widely investigated, leading to the development of efficient systemic agents. However, current clinical trials evaluating JAK/Sat inhibitors mainly involve oral administrations, with few investigations on topical route. Developing innovative drug delivery systems for topical application of JAK/STAT inhibitors seems a promising strategy for psoriasis treatment. Poly(lactic acid) nanoparticles (PLA NPs) developed in the laboratory have been widely investigated for topical drug delivery and are efficient carriers for local dermatotherapy, especially through hair follicles. Moreover, drug encapsulation in PLA NPs for topical delivery allows a specific delivery to the site of action, and thus a decreased toxicity.The aim of this work was to elaborate semi-solid formulations of PLA NPs containing JAK/STAT inhibitors for topical treatment of psoriasis, while characterizing an in vivo model of Imiquimod-induced psoriasis in mice. This characterization of psoriasis-like skin lesions in Imiquimod treated mice provided key tools for in vivo evaluation of topical nanoformulations containing JAK/STAT inhibitors. Five formulations have been developed and then characterized in order to meet galenic criteria for topical drug administration. PLA NPs integrity was assessed, and penetration/permeation profiles of model dugs through inflamed mice skin were determined

L’objectif de ce travail a été de développer un procédé performant de production d’acide lactique par Lactobacillus casei subsp. rhamnosus sur jus de datte. Dans une première partie, des cultures en mode discontinu ont été réalisées afin d’étudier les besoins nutritionnels de la souche. Ces études ont pour but de décrire les effets des sources carbonées, azotées et les vitamines sur la production d’acide lactique. Nous avons montré que le sulfate d’ammonium est une bonne alternative économique et nous avons pu déterminer la faisabilité de minimiser l’ajout de l’extrait de levure par l’utilisation partielle de l’extrait de levure combinée avec du sulfate d’ammonium plus l’ajout de vitamines du groupe B. Des cultures pures et mixtes de Lactobacillus casei et Lactococcus lactis ont été réalisées. Le système de culture mixte donne de meilleurs résultats concernant la production d’acide lactique et l’utilisation des sucres comparés à ceux obtenus en cultures pures de Lactobacillus casei ou Lactococcus lactis. L’effet des sucres purs (glucose et fructose) et mixtes (glucose/fructose) sur la production d’acide lactique a été étudié. La production d’acide lactique est plus importante avec un mélange de sucres qu’avec des sucres non mélangés ce qui explique les performances de fermentation sur jus de datte. Dans une seconde partie, une stratégie d’alimentation du réacteur en culture semi-continue a été mise en œuvre, permettant d’améliorer les performances de la fermentation. Les deux facteurs influençant le bon fonctionnement sont le débit et la concentration du milieu d’alimentation. Dans une troisième partie, une étude cinétique a été développée en réacteurs continus. Nous avons étudié l’influence du taux de dilution sur la croissance, l’utilisation du substrat et la production d’acide lactique. La productivité du procédé continu a été considérablement augmentée en comparaison avec le procédé discontinu. Enfin, dans une dernière partie, un modèle a été établi. Ce modèle, bien qu’imparfait, permet apparemment de simuler la croissance, la consommation des sucres de jus de datte et la production d’acide lactique en culture discontinue / The aim of this work was to develop an efficient process of lactic acid production by Lactobacillus casei subsp. rhamnosus on date juice In a first part, the batch cultures were realized to carry out the nutritional requirement of the strain. These studies allowed us to describe the effects of carbon substrates, nitrogen substrates and vitamins on the lactic acid production. We showed that ammonium sulphate is a satisfying economic alternative and we have determined feasibility of minimizing the addition of the yeast extract by the partial use of yeast extract combined with the ammonium sulphate plus the addition of vitamins of the group B. Pure and mixed cultures of Lactobacillus casei and Lactococcus lactis were carried out. The mixed system gives better results concerning the lactic acid production and the use of the sugars compared with those obtained in pure cultures of Lactobacillus casei or Lactococcus lactis. The effect of pure sugars (glucose and fructose) and mixed sugars (glucose/fructose) on the lactic acid production was studied. The lactic acid production is more important on mixed sugars than on pure sugars what explains the performances of fermentation on date juice. In a second part, a mode of fed batch operations was defined to improve the performances of the fermentation. The two factors influencing the process are the feeding rate and the concentration of the feeding medium. In a third part, kinetic study in continuous culture was developed. We studied the influence of dilution rate on growth, substrate utilization and lactic acid production. The productivity of the continuous process was considerably increased in comparison with the batch process. Finally, a tentative model has been established for the fermentation process. The corresponding model, although not perfect, is apparently able to simulate growth rate, substrates uptake and lactic acid production in batch culture