L'objectif de cette thèse, la production et la caractérisation de nanovéhicules de morphologies différentes propres au traitement et au diagnostic par radio-isotopes, a conduit à une meilleure compréhension de la façon dont ces véhicules se forment. Les résultats ont permis de concevoir des méthodes de préparation novatrices qui permettent d'obtenir des échantillons de qualité supérieure à ce qui est actuellement l'état de l'art. Un nouveau procédé pour la préparation d'échantillons pour les essais de flexion de microscopie à force atomique a été développé. Cela a permis de mesurer le module d'élasticité de nanofils préparés avec des mélanges copolymère séquencé/homopolymère de composition variable. Enfin, les nanoparticules de morphologies sphérique et allongée ont été comparées dans des études in vivo réalisées avec des souris saines. Les résultats montrent que leur temps de circulation et leur biodistribution peuvent être modulés par leur taille et leur morphologie. / This thesis provides an overview of the formation, characterization and testing of micelles of different morphology for biological applications. One major aspect of this thesis is the understanding of the processes which lead to the formation of block copolymer micelles through the emulsion evaporation method. The results obtained made it possible to develop an innovative micelle formation technique which provides samples which are of superior quality to what the current state of the art. A new method has been developed for the preparation of samples for three point bending tests experiments performed by atomic force microscopy. This has made it possible to determine the elastic modulus of elongated micelles formed with various blends of homopolymers and copolymers. Finally, the behavior of spherical and elongated micelles was compared in vivo in healthy mice. The results have shown that the micelle size and morphology influences their biodistribution and circulation time.

Sécuriser un approvisionnement fiable de micro-algues est récemment devenu un enjeu industriel. Pour assurer la croissance de micro-algues dans des photobioréacteurs clos, un transfert de masse optimum de l'oxygène et du dioxyde de carbone doit être assuré. Dans cette thèse, une étude du transfert de masse gaz-liquide dans les conduites horizontales a été menée. Dans les trois premiers chapitres, un modèle unidimensionnel de transfert de masse dans le photobioréacteur a été développé. Tout d'abord, le transfert de masse entre une bulle de gaz allongée et un écoulement liquide turbulent a été 'étudié expérimentalement. En considérant l'interface comme étant plane, les coefficients de transfert de masse mesurés sont proches d'une corrélation de Lamourelle (1972). Le modèle de Taitel pour les écoulements stratifiés a été comparé à des modèles plus complets pour la prédiction de l'interface des bulles allongées. Une approche analytique basée sur un bilan de masse et utilisant les modèles testés a ensuite été développée et adaptée à un photobioréacteur afin de prédire l'efficacité de la conversion du CO2 en biomasse en fonction des paramètres d'exploitation. Les deux derniers chapitres visent à développer une simulation numérique du transfert de masse gaz-liquide. Une mesure de la concentration en CO2 dans le sillage d'une bulle de gaz ascendante a été effectuée à l'aide d'une méthode améliorée de traitement des données de Fluorescence Induite par Plan Laser (FIPL). Enfin, une simulation numérique a été réalisée sous COMSOL / Securing a reliable supply of microalgae has recently become an industrial stake. To ensure successful growing of microalgae in enclosed, tubular photobioreactor systems as in Microphyt, an optimum mass transfer of oxygen and carbon dioxide should be secured. In this thesis an investigation of the gas-liquid mass transfer in horizontal pipes has been conducted. In the first three chapters, a one dimensional mass transfer model in horizontal gas-liquid flows will be developed and applied to horizontal photobioreactors. Firstly, a study of mass transfer between an elongated gas bubble under a turbulent liquid flow immobilized in a duct has shown that under the hypothesis considering the interface as a flat plane estimated, the measured mass transfer coefficients appear to be well fitted by a correlation from Lamourelle (1972). The interface prediction for stratified flows have been compared to more complete unit-cell models for intermittent flow interface and found to be a good first estimate. The photobioreactor’s conversion efficiency of CO2 into biomass as a function of operating parameters is investigated using an analytical approach to complete the mass balance and classical two-phase flow approach from Taitel (1976). The last two chapters aim at developing a numerical simulation of gas-liquid mass transfer. A measurement of CO2 wake structures behind free rising bubbles have realized using an improved data treatment method for Planar laser-induced fluorescence (PLIF) and pH sensitivity of fluorescein sodium. Finally, an implementation of the experimental measurements under COMSOL has been realised

Introduction : L’hémophilie B (HB) est une maladie hémorragique héréditaire caractérisée par un déficit en facteur IX (FIX) de la coagulation. La thérapie génique de l’HB par injection de virus adéno-associés (AAV) montre des résultats prometteurs, mais entraine une toxicité hépatique à forte dose. La création de nouveau transgène de FIX permettant d’injecter de moindres doses d’AAV est un réel enjeu. Matériel et Méthodes : Des transgènes thérapeutiques exprimant une protéine humaine de FIX à demi-vie prolongée par fusion à l’albumine (hFIX-Alb) ou exprimant un FIX une activité spécifique augmentée, le hFIX-E410H, ont été créés et injectés à des modèles murins. Une nouvelle molécule recombinante de hFIX à demi-vie prolongée par fusion à la sous-unité B du FXIII via un linker clivable par le facteur X activé (hFIX-LXa-FXIIIB) a été crée, produite et caractérisée. Résultats : Le transgène hFIX-Alb n’accumulait pas le niveau plasmatique du FIX par rapport au FIX sauvage. Des expériences ont été entreprises pour comprendre les mécanismes responsables du défaut d’expression. Le transgène hFIX-E410H, montrant une activité spécifique augmentée in vitro et in vivo chez les souris HB, permettait de diminuer les doses d’AAV d’environ 2,5 fois. La molécule hFIX-LXa-FXIIIB était fonctionnelle, corrigeait la génération de thrombine chez les souris HB, et présentait une demi-vie augmentée 3,9 fois chez la souris et 2,3 fois chez le rat. Conclusion : Nous avons développé et caractérisé de nouveaux transgènes de FIX modifiés et une nouvelle molécule de FIX à demi-vie prolongée, qui pourraient constituer de nouvelles perspectives thérapeutiques de l’HB / Introduction: Haemophilia B (HB) is an inherited bleeding disorder due to coagulation factor IX (FIX) deficiency. Adeno-associated virus (AAV)-based gene therapy for HB has shown promising results but can cause liver toxicity after administration of high dose of AAV vectors.The design of new transgene expressing modified FIX that would allow injecting fewer doses of AAV is a real challenge. Materials & Methods: Therapeutic transgene expressing human FIX with prolonged half-life due to fusion to mature albumin (hFIX-Alb) or expressing FIX with improved specific activity, hFIX-E410H, were designed and injected to murine animal model. A novel recombinant FIX molecule exhibiting enhanced half-life through fusion to the FXIIIB subunit via activated factor X-cleavable linker was design, produced and characterised. Results: The hFIX-Alb transgene did not increase the plasma FIX clotting activity compared to the transgene expressing wild-type hFIX. Experiments were undertaken to understand the mecanisms responsible for lower expression. The hFIX-E410H transgene, which showed improved specific activity in vitro and in vivo in HB mice, allowed injecting a 2.5-fold lower dose of AAV. The hFIX-LXa-FXIIIB molecule was functional, corrected the generation capacity in HB mice, and exhibited a 3.9-fold and 2.2-fold enhanced half-life in mice and in rats, respectively, compared to wild-type FIX. Conclusion: We have developed and characterised new transgenes expressing modified FIX, and a novel FIX molecule with prolonged half-life, which could become interesting perspectives for the treatment of HB

Notre stratégie de stockage d’électrons repose sur la formation et la rupture de liaisons chimiques fonctionnant comme des réservoirs d’électrons. Le processus de formation réversible de liaisons est rendu possible grâce à la pré-organisation de groupements électroactifs – des pyridiniums – autour de plateformes aromatiques rigides et semi-rigides. Le relargage des électrons stockés au sein des réservoirs d’électrons par rupture de liaison suggère de manipuler des liaisons de nature affaiblie, c’est-à-dire allongées et contraintes stériquement, comme celles résultantes d’interactions hors-du-plan des groupements électrophoriques. Les contraintes stériques permettent ainsi la formation et la rupture de ces liaisons dans une gamme d’énergie raisonnable. Les pyridiniums sont des unités électrophoriques de choix dû à la versatilité de leurs propriétés de réduction. Les assemblages obtenus sont des systèmes bistables qui montrent des propriétés électrochimiques hystérétiques remarquables. En général, ce comportement repose sur la proche proximité des groupements électrophoriques qui permettent la formation d’une (ou plusieurs) orbitale(s) supramoléculaire(s) vacante(s) et liante(s) (SupLUMOs). Lors de la réduction, cette orbitale accueille deux électrons créant ainsi la liaison d’intérêt. Une famille de composés modèles a ainsi été conçue et synthétisée impliquant la formation réversible de liaisons homonucléaires (Csp3‒Csp3). Ces liaisons sont de nature localisée dans des systèmes à deux pyridiniums (bi-électroniques) et délocalisée dans des systèmes de plus de deux pyridiniums. / Our strategy to store electrons is based on chemical bond formation/cleavage being used as electron reservoirs. Reversible bond formation results from the preorganization of electrophoric moieties – pyridiniums – around aromatic rigid and semi-rigid scaffold. Using lower energy bonds is required to release stored electrons from the reservoirs. Such bonds can be obtained from sterically hindered out-of-plan bond formation between two electrophorical subunits. The resulting elongated bond can be cleaved in an available level of energy. Pyridiniums are prime candidates to achieve such properties based on their noteworthy redox behavior. The resulting molecular devices are bistable systems that display remarkable hysteretic electrochemical properties, based on close proximity of electrophoric subunits allowing one (or more) unoccupied supramolecular bonding orbital(s) (SupLUMOs). Upon reduction, two electrons are injected in this orbital resulting in the bond of interest. An entire family of compounds has been designed and synthesized to highlight reversible homonuclear bond formation (Csp3‒Csp3). Those bonds are localized in the case of a two-pyridiniums system, and delocalized when more pyridiniums are involved.

Cette thèse a pour objectif de caractériser les processus dominants dans l'évolution morphologique d'une retenue de forme allongée. Ces retenues sont caractérisées par une dimension longitudinale prédominante par rapport à la dimension transversale. La thèse s'est appuyée sur le cas de la retenue de Génissiat, située au cœur d'une série d'aménagements hydro-électriques sur le Haut-Rhône et soumise à des opérations régulières de chasses hydrauliques. Une analyse hydro-morphologique basée sur l'interprétation des évolutions morphologiques et des conditions d'écoulement a été réalisée. A partir de cette analyse, un découpage de la retenue en tronçons a permis de mettre en évidence la dynamique spatiale des sédiments au sein de la retenue. Une analyse de la dynamique spatio-temporelle du transport des sédiments a permis de quantifier et de caractériser les flux de transportés et leurs incertitudes. La contribution des processus associés au transport des différentes classes granulométriques (sables et sédiments fins) a alors été évaluée. Enfin, deux modèles numériques unidimensionnels ont été développés afin de simuler les processus dominants pour le transport des sédiments fins et des sédiments grossiers. Les résultats de modélisation ont montré la capacité des modèles à reproduire les évolutions morphologiques et les flux transportés, avec des valeurs simulées comprises dans les plages d'incertitude de mesure. La partie amont de la retenue apparait ainsi nettement dominée par le transport de sable alors que la partie aval est dominée par le transport de fines. Finalement, les modèles ont été appliqués pour tester différents protocoles de gestion de la retenue dans le but d'établir des règles d'exploitation permettant de limiter le comblement de la retenue et les impacts environnementaux à l'échelle d'évènements de chasse et sur le long terme / This PhD thesis aimed to characterize the main processes responsible for the morphological evolution of an elongated reservoir, characterized by predominant longitudinal dimensions. It was based on the case study of the Genissiat reservoir, located in a series of hydropower plants on the French Upper Rhone River and regularly subjected to flushing operations. A fluvial geomorphological analysis based on morphological evolutions and hydraulic conditions was performed. A longitudinal delineation of the reservoir allowed to highlight the spatial dynamics of the reservoir. Sediment fluxes in the reservoir and their uncertainties were quantified and qualified and evidenced the contribution of transport processes associated to sand and fine sediments. Two one-dimensional numerical models were developed to simulate the main processes for fine sediment and coarse sediment transport, respectively. Numerical results showed that these models were able to reproduce morphological evolutions and sediment fluxes, with differences between simulated and measured values lower than the measurement uncertainties. It appeared that the upstream part of the reservoir is dominated by sand transport while the downstream part of the reservoir is dominant by silt and clay sediment transport. Finally, the models were used to simulate predictive scenarios and to evaluate the impact of the operating rules on sediment dynamics. Some enhancements to current operating rules were proposed to limit reservoir sedimentation and downstream ecological impacts related to flushing events and long-term management

Introduction : L'hémophilie B (HB) est une maladie hémorragique héréditaire due à un défaut en facteur IX (FIX) de la coagulation. Le traitement substitutif est efficace mais pose deux problèmes : la fréquence des injections intraveineuses de concentrés de FIX et leurs coûts. La production d'un FIX recombinant à activité améliorée et à demi-vie prolongée est un enjeu important du traitement. Matériel et méthodes : Afin d'améliorer l'activité du FIX, l'étude s'est portée sur un résidu impliqué dans l'interaction du FIX activé avec son cofacteur, le facteur VIII activé (FVIIIa). Quatre FIX mutés au niveau de l'acide aminé E410 ont été développés. Afin de prolonger la demi-vie, un ADN complémentaire de FIX chimérique a été généré de façon à produire la protéine correspondante par la lignée cellulaire humaine Huh-7. Résultats : L'activité coagulante in vitro des FIX-E410 était 3 à 5 fois plus élevée que celle du FIX wild-type (FIX-WT). De plus, le FIX-E410H induisait une génération de thrombine 5,2 fois plus élevée comparée à celle du FIX-WT. Chez la souris HB, l'activité coagulante et la capacité de génération de thrombine du FIX-E410H in vivo étaient significativement plus élevées que celles du FIX-WT. La protéine chimérique a présenté une activité molaire spécifique 10 fois augmentée in vitro et une demi-vie jusqu'à 2,8 fois plus allongée, par rapport à celles du FIX-WT. Conclusion : Nous avons développé et caractérisé quatre molécules de FIX ayant une activité améliorée in vitro et in vivo, ainsi qu'un FIX modifié à activité augmentée et à demi-vie prolongée in vivo. Ces nouvelles molécules pourraient ouvrir de nouvelles perspectives thérapeutiques de traitement de l'HB / Introduction: Hemophilia B (HB) is an inherited X-linked recessive bleeding disorder, due to a defect in human factor IX (FIX). Replacement therapy, in severe HB is very effective but is limited by FIX concentrates injections frequency and cost issues. Production of a recombinant FIX with enhanced clotting activity and prolonged half-life is one of the current challenges for HB treatment. Materials and Methods: To improve activity, we focused on an important residue known to be involved in the interaction of activated FIX with its cofactor, activated factor VIII (FVIIIa), and four mutated FIX-E410 were developed. To prolong stability, a new chimeric FIX cDNA was constructed too. Recombinant FIX molecules were produced by the human hepatoma cell line Huh-7. Results: The in-vitro clotting activity of FIX-E410 was 3 to 5-fold higher than wild-type FIX (FIX-WT) and this improvement was confirmed using thrombin generation assay. FIX-E410H induced 5.2-fold higher thrombin generation than FIX-WT. In HB mice, we observed significantly higher in-vivo clotting activity and thrombin generating capacity with FIX-E410H compared to FIX-WT, mainly explained by 2.5-fold enhanced affinity of the mutant for FVIIIa. Chimeric FIX showed a 10-fold increase in the in-vitro molar specific activity and a significantly increased half-life in mice (up to 2.8-fold), compared to FIX-WT. Conclusion: We have engineered and characterized four improved FIX proteins with enhanced in- vitro and in-vivo activity, and a new chimeric FIX with in-vivo increased activity and prolonged half- life. These results suggest that these new molecules could optimize protein replacement therapy forHB treatment