Le développement de nouvelles formes galéniques nécessite la mise au point de protocoles avec variation d’un ensemble de paramètres jouant sur les caractéristiques du dispositif. Au niveau industriel, cela représente une perte importante de temps et d’argent. Avec le développement d’outils permettant la caractérisation des systèmes et à fortiori des mécanismes impliqués dans la libération du principe actif, l’application des modèles mathématiques se voit être de plus en plus grande permettant de prédire la sortie du principe actif hors de son système. L’un des objectifs de ce travail a été de développer un modèle mathématique mécanique réaliste permettant de quantifier la libération de vitamines à partir de matrice lipidique. Deux techniques différentes de formulation : la compression directe et une suite d’extrusion en phase chauffante/ broyage/ compression directe ont permis la préparation de comprimés à base de Compritol 888 (glyceryl dibehenate NF). L’acide nicotinique a été utilisé comme principe actif modèle hautement soluble dans le milieu environnant. Des études de dissolution ont montrée une libération plus accrue pour des comprimés ayant une charge initiale en vitamine plus importante, cela liée à une augmentation de la porosité de la matrice avec l’épuisement graduel de la vitamine. Concernant la technique de préparation, un taux de sortie beaucoup plus faible dans le cas des comprimés préparés par extrusion en phase chauffante préalable, est mesuré, dû à un emprisonnement de la vitamine par la matrice fondue. A partir de ces observations et des connaissances sur les matrices lipidiques, un modèle basé sur les lois de diffusion de Fick et sur la considération de la coexistence d’une partie du principe actif sous forme dissoute ou non dissoute a été élaboré. Ce modèle permet la prédiction de la quantité de vitamine libérée au cours du temps en fonction de l’impact de la composition, de la technique de préparation et de la taille du système. Ces simulations in-silico sont d’une grande aide pour permettre d’accélérer la production de comprimés à base de Compritol 888. Dans le cas de systèmes multiparticulaires, et encore plus dans le cas de formes enrobées, des modèles mathématiques peuvent également être établis mais montrent une complexité plus grande, notamment due à la membrane polymérique. Dans cette optique, le développement de nouveaux outils pour caractériser les systèmes est primordial. Dernièrement la technologie Terahertz voit son potentiel comme nouvel outil dans la caractérisation de systèmes enrobés croissant. Son emploi dans la détection de différence de taille et d’uniformité de films polymériques d’enrobage pour des systèmes multicouches a été réalisé sur des granules de tailles conventionnelles (1mm de diamètre). Un premier enrobage de metoprolol succinate a été réalisé sur des noyaux de sucre, suivi d’un enrobage permettant le contrôle de la fuite du principe actif à base d’un mélange de Kollicoat SR :Kollicoat IR. Des granules avec différentes tailles d’enrobage ont été étudiées par Terahertz. Une taille homogène de la couche de principe actif pulvérisée a été montré dans tous les types de pellets ; alors qu’une taille croissante de l’enrobage polymérique 46 µm, 71 µm et 114 µm a pu être appréhendée. Ces résultats, mis en corrélation avec les méthodes de dissolution traditionnelles, permettront le développement d’une formule prédisant les cinétiques de libération à partir de la lecture non destructive de l’épaisseur d’enrobage par Térahertz.[...] / Development of new galenic devices needs series experiments with variation of number parameters. For industrial, it’s a lost in time and money. Food and Drug Administration initiated since several years, Process Analytical Technology (PAT) as a tool to analyze and control pharmaceutical process. These tools can be helpful to determine drug release mechanism and allow application of mathematical model to predict drug release kinetics. One objective of this work is to develop a mechanistically realistic mathematical model allowing for the quantification of vitamin release from Compritol 888 (glyceryl dibehenate NF)-based matrix tablets, prepared either by direct compression or via hot-melt extrusion/grinding/compression. Nicotinic acid has been used as highly soluble drug in surrounding medium. Dissolution studies show vitamin release rates increased with increasing initial niacin content, due to the increased matrix porosity upon vitamin depletion. In all cases, niacin release from tablets prepared via hot-melt extrusion was slower than from tablets prepared by direct compression, due to more intense embedding of the vitamin within the lipid. Importantly, a numerical model based on Fick’s law of diffusion and considering the co-existence of dissolved and non-dissolved vitamin could successfully be used to quantify vitamin release from both types of tablets, irrespective of the initial niacin loading and tablet size. In-silico simulations can be very helpful to accelerate product optimization of Compritol 888-based matrices, saving development time and costs. For multiparticulates systems, and more again for coated forms, mathematical models are more complexes. In this goal, development of new tools to characterize devices is primordial. Technology Terahertz offers an interesting potential. This technique can be used to detect difference in size and uniformity for polymeric film from multilayer pellets of 1 mm diameter. Pellets consisting of a sugar starter core and a metoprolol succinate layer were coated with a Kollicoat® SR: Kollicoat® IR polymer blend. Pellets with several coating thickness are studied. No drug layer thickness difference between batches was observed, and the average coating thicknesses were 46 µm, 71 µm and 114 µm, for the different batches. Terahertz results compared with experimental data from dissolution methods, allow predicting coating thickness results correlated with the subsequent drug release behavior. Multiparticulates systems have important interest: they allow avoiding “dose dumping”. Dose dumping is described as an unintended, rapid drug release in a short period of time of the entire amount or a significant fraction of the drug contained in a modified release dosage form (Meyer, 2005). This phenomenon can be observed in the case of ethylcellulose-based devices in presence with ethanol rich-media. Recently, ethylcellulose:guar gum blend have been reported to provide ethanol-resistant drug release kinetics from coated dosage forms. Theophylline matrix pellets were coated with ethylcellulose: guar gum blends. These granules show no change in drug release profiles upon contact with medium containing 40% of ethanol (v/v). This is because the ethanol insoluble guar gum effectively avoids undesired ethylcellulose dissolution in ethanol-rich bulk fluids. However, so far the importance of crucial formulation parameters, including the minimum amount of guar gum to be incorporated and the minimum required guar gum viscosity, remains unclear. It was found that more than 5% guar gum (referred to the total polymer content) must be incorporated in the film coating and that the apparent viscosity of a 1% aqueous guar gum solution must be greater than 150 cPs to provide ethanol-resistance. [...]

Introduction : La résistance aux antibiotiques est une menace de santé, il est donc urgent de développer de nouveaux antibactériens. CIN-102, est un nouvel antibactérien développé par une industrie pharmaceutique. Il possède un large-spectre d’action et aucune résistance n’a été développée jusqu’à présent. Parmi les possibles applications thérapeutiques du CIN-102, notre recherche s’est focalisée sur les Maladies Inflammatoires Chroniques de l’Intestin (MICIs). Plusieurs facteurs contribuent à l’étiologie des MICIs. Les bactéries intestinales jouent un rôle important dans ces maladies et une augmentation de la charge bactérienne est observée pendant l’inflammation. Les objectifs de ce travail ont été : la caractérisation de l’activité antibactérienne du CIN-102, l’analyse de l’activité antibactérienne des agents anti-inflammatoires et antibiotiques utilisés en cas de MICI et la fabrication des formulations à ciblage colique pour le CIN-102. Le but est de diminuer la charge bactérienne colique par moyen du CIN-102 et améliorer, de cette façon, l’état de l’inflammation.Méthodes: La Concentration Minimale Inhibitrice (CMI), l’Effet Post-Antibiotique (EPA) et le temps de réduction logarithmique du CIN-102 ont été déterminés pour des bactéries aérobies et anaérobies. Les interactions entre le CIN-102 et des antibiotiques sur le marché ont été évaluées. La CMI de l’acide 5-aminosalicylique (5-ASA), GED-0507-34 et antibiotiques ont été déterminées pour des souches anaérobiques. Par rapport aux formulations à libération prolongée : des mini-granules contenant le CIN-102 ont été fabriqués par extrusion-sphéronisation puis pelliculés avec des mélanges de polymères insolubles et polysaccharides. Parallèlement, des mini-comprimés de CIN-102 ont été fabriqués par compression directe. La libération du CIN-102 in vitro, a été mesurée dans des milieux simulant l’estomac et l’intestin grêle. L’efficacité des systèmes à libération prolongée a été évaluée dans un modèle de colite chez la souris. Des prélèvements de selles et tissus coliques ont été soumis à des études bactériologiques. L’expression des cytokines a été mesurée à partir des tissus coliques.Résultats et discussion : Le large-spectre d’action du CIN-102 a été confirmé. Toutes les souches ont été inhibées par le CIN-102. CIN-102 présente un EPA et un temps de réduction logarithmique court. Il présente des interactions synergiques avec plusieurs antibiotiques, notamment la colistine et les aminoglycosides, en les rendant actifs contre des bactéries multirésistantes. Ces résultats in vitro doivent être poursuivis par des études chez l’animal. Des agents anti-inflammatoires utilisés contre les MICIs ne possèdent pas d’activité antibactérienne. Par ailleurs, les antibiotiques testés n’ont pas un large-spectre d’action contre des bactéries anaérobies généralement retrouvées dans l’intestin. Cela confirme le besoin d’un antibiotique à large spectre capable de réduire des charges bactériennes en cas d’inflammation. Dans ce but, des formulations capables de délivrer CIN-102 au niveau du colon ont été étudiées. La libération du CIN-102 des mini-granules pelliculés et mini-comprimés a été réduite dans des milieux simulant l’estomac et l’intestin grêle. Des souris atteintes de colite et traitées avec les formulations du CIN-102 ont eu une diminution des diarrhées et du sang dans les selles. Les concentrations d’entérobactéries adhérentes à la muqueuse colique et dans les selles ont été significativement réduites chez les souris traitées avec le CIN-102. Ces résultats montrent que ces formulations peuvent délivrer CIN-102 dans le tractus gastro-intestinal inferieur, et que la diminution d’entérobactéries semble réduire les symptômes de la colite.Conclusion : CIN-102 est un nouvel antibactérien a large-spectre et des formulations à libération prolongée peuvent délivrer cet agent dans le colon, diminuant la charge d’entérobactéries qui pourrait influencer l’état de l’inflammation. / Introduction: Antibiotic resistance is a major threat to public health and new antimicrobials are urgently needed. CIN-102, a new antibacterial agent which resembles cinnamon essential oils composition, was developed by a pharmaceutical company. CIN-102 had a broad-spectrum of action and resistance was not developed until now. Between all the possible therapeutic applications for CIN-102, a future utilization against Inflammatory Bowel Diseases (IBD) is aimed. IBD are chronic pathologies with a multifactorial etiology. In this context, enteric bacteria are well-known to have an important role, and higher bacterial concentrations are found in the intestine under inflammatory conditions. The objectives of this work were: to characterize the bacteriological activity of CIN-102, to analyze the bacteriological activity of anti-inflammatory agents and antibiotics used in IBD and to fabricate multiparticulate CIN-102 pharmaceutical forms for colonic targeted drug release. The idea is to use CIN-102 to reduce colonic bacterial loads and improve the state of intestinal inflammation. Methodology: The Minimal Inhibitory Concentration (MIC), the Post-Antibiotic Effect (PAE) and the logarithmic reduction time of CIN-102 were determined against several aerobic and anaerobic bacterial isolates. The interactions between CIN-102 and commercialized antibiotics were evaluated. The MIC of 5-aminosalicilyc acid, GED-0507-34 and antibiotics were determined for anaerobic bacterial isolates. Concerning sustained released formulations: CIN-102 pellet cores were fabricated by extrusion-spheronization and subsequently coated with blends of insoluble polymers and natural biodegradable polysaccharides. CIN-102 mini-tablets were fabricated by direct compression. In vitro drug released was measured in simulated gastric and intestinal fluid. The efficacy of best sustained release formulations was assessed in a murine model of colitis. Samples of luminal contents and sections of the colon were taken to perform a bacteriological analysis. Expression of cytokines was analyzed from colonic tissues.Results and discussion: The broad-spectrum activity of CIN-102 was confirmed. All aerobic and anaerobic strains were susceptible to CIN-102. Furthermore, CIN-102 had an important PAE and exerted a fast logarithmic reduction of bacterial inoculum. It interacts synergistically with several antibiotics, mostly with colistin and aminoglycosides, restoring the antibiotic activity against multi-resistant bacteria. The promising in vitro activity of CIN-102 has to be further confirmed by animal studies. Anti-inflammatory agents used against IBD were not provided of antibacterial activity and neither of the antibiotics tested possessed a broad-spectrum of action against anaerobic isolates commonly found in the intestine. These results confirm the need of a broad-spectrum antibiotic capable of reduced increased bacterial loads during inflammation. Following this aim, oral dosage forms able to deliver CIN-102 into the colon were studied. Concerning the sustained release forms, in vitro CIN-102 release from coated-pellets and mini-tablets was reduced in simulated gastric and intestinal fluids. Colitic mice treated with CIN-102 controlled release formulations had less diarrhea and bloody stools. Furthermore, the concentrations of enterobacteria in colonic tissue and stool were significantly reduced in CIN-102 treated mice. These results show that sustained release formulations can effectively deliver CIN-102 in the lower part of the gastrointestinal tract, where the reduction of enterobacteria seems to ameliorate the course of colitis.Conclusion: CIN-102 is novel broad-spectrum antibacterial and sustained release formulations can effectively deliver this agent into the colon, reducing bacterial loads which might influence the state of intestinal inflammation.

Les mini-granules enrobées offrent un grand potentiel pour la libération contrôlée de médicament par voie orale. Cependant, les mécanismes de libération impliqués ne sont pas toujours élucidés et compris. Ainsi, l’impact de certains paramètres de formulation peut être surprenant. Par exemple, il a été démontré dans ce travail :- La libération du propranolol HCl à partir de mini-granules enrobées avec du Kollicoat SR est plus lente si les mini-granules sont composées de noyaux de sucre comparé à des noyaux de cellulose microcristalline (CMC).Généralement, la tendance inverse est observée, car les noyaux de sucre ont une activité osmotique attirant plus rapidement l’eau à l’intérieur du système et entrainant ainsi, une dissolution et diffusion de la substance active. Ce résultat inattendu est dû à une association de 2 phénomènes : (i) l’effet plastifiant dû au sucre sur le film de Kollicoat SR et (ii) la diminution de la solubilité de cette SA dans le milieu de dissolution en présence de sucre dissous.De plus, le Kollicoat SR 30 D [dispersion aqueuse de poly(vinyl pyrrolidone)] offre des possibilités intéressantes de formulation par sa haute flexibilité et ses propriétés mécaniques stables. En revanche, les mini-granules composées de noyaux de sucre ont tendance à gonfler de par le cumul de l’activité osmotique du noyau et de la SA jusqu’à l’apparition de « cracks », révélés par des images obtenues par micro tomographie à rayons X.- Lorsqu’on augmente la quantité en propranolol HCl dans le système, la cinétique de libération est augmentée, particulièrement avec les mini-granules composées de noyaux de CMC.L’opposé est souvent constaté car accroitre la quantité de SA nécessite un plus grand apport en eau afin de pouvoir tout dissoudre. Les mini-granules à base de CMC présentent probablement des « cracks » malgré un faible gonflement du système, et sont accentués par l’augmentation de la concentration en propranolol HCl.En conclusion, des nouvelles connaissances sur les mécanismes de libération à partir de mini-granules enrobées avec du Kollicoat SR ont été apportées et l’importance du type de SA et la nature du noyau composant le système ont été élucidées.- Dans une deuxième partie, des mini-granules enrobées avec un mélange de polymère (Aquacoat ECD et Eudragit NM 30 D) ont été formulées dans le but de libérer la diprophylline, SA modèle, par diffusion à travers le film de polymère et de pouvoir modéliser sa cinétique à partir de modèles mathématiques. / Polymer coated pellets offer a great potential for control drug delivery system. Nevertheless, the underlying drug release mechanisms can be complex and are not fully understood. Thus, the impact of formulation parameters can be surprising. For example, it has been demonstrated during this thesis that:- The release of propranolol HCl was slower from sugar-based pellets coated with Kollicoat SR compared to microcrystalline cellulose (MCC)-based pellets.Generally, the opposite was observed because the sugar cores are osmotically active attracting more and more water into the system leading to a fast dissolution and diffusion of the drug, especially with high water-soluble drug. This unexpected result is due to a combination of two phenomena: (i) The plasticizing effect of sugar for the film coating and (ii) Decrease in drug solubility in the release medium due to the presence of co-dissolved sugar.In addition, Kollicoat SR 30 D [an aqueous dispersion of poly(vinyl acetate) also containing small amounts of poly(vinyl pyrrolidone) and sodium lauryl sulfate] is a very interesting polymer owing to its high flexibility and stable mechanical properties. However, sugar-based pellets tend to swell by the osmotic pressure created by the high water-soluble API and the sugar until crack formation, clearly visible on the images obtained by X-ray micro tomography.- Propranolol HCl release in phosphate buffer pH 7.4 increases by increasing the drug loading into the system, especially from MCC-based pellets.The opposite was often observed since the amount of water within the drug reservoir might not be sufficient to dissolve all drug. MCC-based pellets likely presented also cracks despite a low swelling of the system, accentuated by the increase of propranolol HCl concentration.To conclude, new insights on the underlying drug release mechanisms from Kollicoat SR coated pellets were provided. The importance of the type of drug and the nature of starter cores were elucidated.- In the second part, diprophylline loaded pellets coated with a polymer blend composed of Aquacoat ECD and Eudragit NM were prepared in order to control the drug release only by diffusion through the intact polymeric film and to predict the drug kinetics using mathematical models.

Chaque année en France, les semenciers sont contraints de déclasser plus de 10 000 tonnes de semences. Ces semences sont actuellement incinérées dans des cimenteries au frais des semenciers et non valorisables dans des procédés de valorisation des agro-ressources, compte tenu de leur teneur non négligeable en pesticides. Par conséquent, il apparaît nécessaire de réduire, dans un premier temps, la quantité de produits phytosanitaires présents dans les enrobages avant de pouvoir valoriser ces semences déclassées.L’objet de cette thèse consiste donc à développer un outil permettant de décomposer une grande partie des produits phytosanitaires présents sur les enrobages par ozonation. Dans un premier temps, une méthode d’extraction par liquide pressurisé a été développée pour la quantification des produits phytosanitaires présents sur les enrobages avant et après ozonation. Cette méthode d’extraction a été validée et a permis de déterminer, par la suite,l’efficacité du traitement d’ozonation sur les semences enrobées.Ensuite, afin d’évaluer l’efficacité d’un traitement à l’ozone, deux pesticides présents dans la solution d’enrobage Gaucho Blé® -l’imidaclopride et le bitertanol- ont été ozonés, en solution aqueuse dans un réacteur agité. Les deux produits ont été dégradés complètement en moins de 30 minutes et la loi cinétique de leurs réactions d’ozonation a montré que l’ordre partiel de la réaction a été de 1 pour l’ozone et pour le pesticide. Les produits de dégradation,formés au cours de l’ozonation, ont aussi été analysés par spectrométrie de masse ESI(+)-MSet la structure de la plupart des produits de dégradation a été déterminée. Un schéma des différentes voies de dégradation de l’imidaclopride et du bitertanol a pu être proposé.Enfin, l’ozonation des pesticides a été étudiée sur les semences de blé tendre enrobées avec la solution de Gaucho Blé® dans un réacteur à lit fixe. L’humidification des grains avant ozonation, la concentration en ozone dans le gaz et la durée de traitement ont semblé être les facteurs importants pour accélérer la cinétique de dégradation des pesticides dans les enrobages. Les pesticides ont été dégradés (respectivement 99 et 90 % de dégradation pour l’imidaclopride et le bitertanol). La loi cinétique de la réaction d’ozonation de l’imidaclopride et du bitertanol a présenté des ordres partiels égaux à 1 pour l’ozone et pour le pesticide. Ce procédé a ensuite été appliqué à d’autres types de semences enrobées et s’est avéré efficace sur tous les principes actifs étudiés. Enfin, les semences enrobées ont été ozonées dans un réacteur prototype (réacteur à plateau vibrant) dans lequel tous les pesticides étudiés ont été dégradés mais à des taux de dégradation plus faibles qu’en réacteur à lit fixe. / Every year in France, seed producers must downgrade more than 10,000 tons of seeds. These seeds are currently incinerated in cement factories at seed producers’ expenses and non available for the processes of valorization of renewable resources, due to their significant pesticide content. Consequently, in the first step, the quantity of pesticides present in the seed loading must be reduced before a subsequent valorization of the downgraded seeds. The purpose of this PhD work is thus to develop a process for the decomposition of a large amount of the pesticides present in the seed loading. First, an extraction procedure by pressurized liquid was developed for the quantitation of phytopharmaceuticals present on the loading before and after the ozonation. This extraction method was validated and enabled to determine, subsequently, the efficiency of the ozonation process on the loaded seeds. In the second time, in order to evaluate the efficiency of an ozonation treatment, both pesticides present in the Gaucho Blé® seed loading solution – imidacloprid and bitertanol – were ozonated, in aqueous solutions in a stirred reactor. Both compounds were completely decomposed in 30 minutes and the kinetic law for the ozonation of both compounds displayed a partial order of 1 for ozone and 1 for the pesticide. Degradation products, formed during the ozonation, were analyzed by mass spectrometry ESI(+)-MS and the structure of most of the compounds was characterized. Degradation pathways for imidacloprid and bitertanol were thus proposed. Finally, the ozonation of pesticides were applied to soft wheat seeds loaded with Gaucho Blé® loading solution, in a fixed bed reactor. The humidification of seeds before ozonation, the concentration of ozone in the inlet gas and the ozonation time were the predominant factors to accelerate the kinetic of degradation of pesticides in the seed loadings. The pesticides were successfully decomposed (respectively 99 and 90 % for the degradation of imidacloprid and bitertanol). The kinetic laws for the ozonation reactions of imidacloprid and bitertanol were determined and the partial orders of the reaction were 1 for both ozone and the pesticide. This process was then applied to the treatment of other loaded seeds and showed good degradation rates for all the studied pesticides. Subsequently, the loaded seeds were ozonated in a prototype reactor equipped with a dynamic plate in which all the pesticides were decomposed but with lower degradation rates than in a fixed bed reactor.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Intercaler une phase intermédiaire (gazeuse ou granulaire) entre une goutte et une surface crée une situation de mouillage nul. Nous étudions expérimentalement les conséquences de la présence de cette phase sur le mouvement des gouttes d'eau. Dans une première partie, nous nous intéressons à des situations de non-mouillage induites par la présence d'un film gazeux entre le liquide et la surface. Une conséquence de la présence de ce film est la mise en mouvement d'une goutte en caléfaction sur une surface chaude de profil périodique et asymétrique (en forme de toit d'usine). Nous mettons en évidence que l'écoulement asymétrique du gaz dans le film de vapeur entre la goutte et la surface provoque la propulsion de la goutte par effet fusée. À l'inverse, la faible épaisseur du film isolant peut induire une dissipation visqueuse supplémentaire que l'on observe par exemple lors du rebond d'une bulle de savon sur un liquide. La deuxième partie de ce travail est consacrée à une autre situation de non-mouillage réalisée par l'ajout de grains à la surface d'une goutte (appelée goutte enrobée). On forme alors une interface composite, à la fois capillaire et granulaire qui peut présenter un caractère fortement dissipatif : lorsque la densité de grains est faible, son comportement est celui du liquide qui la compose mais lorsque la densité de grains à la surface approche des densités du jamming, caractère granulaire de l'interface l'emporte. Le frottement entre grains détermine alors la forme ainsi que la dynamique des gouttes enrobées. Nous montrons que la rhéologie de ces interfaces est alors similaire à celle des écoulements granulaires denses.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Certains Trichoderma spp. sont des agents de lutte biologique reconnus pour réprimer des microorganismes telluriques phytopathogènes, dont les Oomycota Pythium spp. Aussi, le silicium est connue pour son rôle prophylactique envers les Pythium spp. Le but de cette étude est de démontrer le potentiel de Trichoderma à augmenter la biodisponibilité du silicium (Si) de deux matériaux qui en sont riches et à réduire l'intensité de la fonte des semis en étudiant le modèle : concombre (Cucumis sativus) - P. ultimum. Les réactions enzymatiques et les tests de confrontation avec des microorganismes ont permis de construire l'arbre phylogénétique séparant les souches de Trichoderma. L'hémicellulase a été effective pour l'ensemble des souches, la lignase pour sept souches et la cellulase pour une souche. Le test de confrontation a montré le potentiel antagoniste des souches, et la souche A de Trichoderma sp., isolée d'Equisetum sp. a présenté un effet inhibiteur dû à la production d'antibiotiques (sorbicillinoïdes). Dans l'eau stérile additionnée des poudres de wollastonite(silicate minéral), de glumes de riz (organo-silicate), et de leur mélange 1 :1, avec et sans l'addition d'une souche de Trichoderma, la teneur en acide silicique a augmenté. Lors du bioessai avec le concombre, les masses sèches aériennes et l'intensité de la maladie ont été similaires entre les traitements témoins et ceux enrichis d'une souche de Trichoderma. Cependant, la teneur la plus élevée en Si a été mesurée pour les traitements additionnés de la souche de Trichoderma A ou de la souche C (collection UL # 16). Au final, l'enrobage des semences avec des matériaux riches en silicium additionné d'une souche de Trichoderma confirme partiellement l'hypothèse ; certaines souches de Trichoderma ont permis une meilleure biodisponibilité du silicium pour la plante, tout en ayant tendance à limiter l'intensité de la fonte des semis du concombre causée par Pythium. / Some Trichoderma spp. are biological control agents known to control phytopathogenic soil-borne microorganisms, including Oomycota Pythium spp. In addition, silicon (Si) is known for its prophylactic role against Pythium spp. The aim of this study was to demonstrate the potential of Trichoderma to increase the plant biodisponibility of Si and reduced the severity of damping-off by studying the model : cucumber (Cucumis sativus) - P. ultimum. The enzymatic and microbial confrontation characterizations made it possible to build the phylogenetic tree separating the Trichoderma strains. Hemicellulase was effective for all strains in opposite to lignase who was effective for seven strains and cellulase for one strain. The confrontation test showed the potential antagonist of some strains, and the Trichoderma strain A, isolated from field horsetail (Equisetum sp.), had an inhibitory effect, due to the production of antibiotics (sorbicillinoids). The addition of wollastonite and husk powders, alone or in combination in sterile water allowed Si solubilization (measured as silicic acid); on top of that, the addition of a Trichoderma strain increased Si solubilization. In the plant-cucumber bioassay, aerial dry weights and disease severity were similar between the control and the Trichoderma treatments. In cucumber, the highest total Si content was measured forthe treatments coated with strains A and C (from the collection of Université Laval # 16). In conclusion, coating cucumber seeds with mixed wollastonite and rice husk powders and a strain of Trichoderma partially confirms the hypothesis; some strains of Trichoderma allowed a better bioavailability of silicium for the plant, while tending to limit the severity of damping-off caused by Pythium.

Cette thèse discute différentes situations dans lesquelles les interfaces jouent un rôle prépondérant dans la dynamique de gouttes et de fronts liquides. Dans une première partie, nous nous intéressons à des gouttes très mobiles, dans trois situations de mouillage nul. (i) Lorsqu'on dépose un liquide sur une surface portée à une température très supérieure à sa température d'ébullition, un film de vapeur s'intercale entre le liquide et le substrat, empêchant tout contact. (ii) Sur un substrat superhydrophobe, c'est-à-dire un substrat rugueux et hydrophobe, la surface inférieure d'une goutte n'est en contact qu'avec une fraction réduite de solide. (iii) Enfin, lorsqu'on met en contact une goutte avec des grains hydrophobes, elle les capture à sa surface, ce qui l'isole de son substrat. Dans chacun de ces trois cas, nous étudions la friction résiduelle qui se manifeste lorsque ces gouttes dévalent. Nous montrons que le frottement est bien plus faible que celui observé habituellement en mouillage partiel et qu'il a une origine physique différente. Dans une seconde partie, nous étudions des fronts mobiles variés. Lorsqu'un liquide est mis en contact avec des grains, il peut soit l'imprégner si son angle de contact est inférieur à un angle de contact critique, soit rester en surface dans le cas contraire. Dans ce dernier cas, le dévalement d'une goutte entraîne l'érosion du tas de grains : nous nous intéressons à la quantité de grains emportée par la goutte. Par ailleurs, un goutte-à-goutte tombant sur une surface refroidie sous la température de solidification provoque la croissance d'une stalagmite de glace. Enfin, lorsqu'on confine une goutte en caléfaction entre deux plaques parallèles, une série d'instabilités se développe : un anneau se forme, qui grandit ensuite avant de se briser en gouttelettes.

Les nanoparticules (NPs) d'Ag sont très utilisées dans le secteur de la santé, dans l'industrie alimentaire et dans les produits de consommation pour leurs propriétés antimicrobiennes. Le grand rapport surface sur volume des NPs d'Ag permet une augmentation importante du relargage d'Ag comparé au matériau massif et donc une toxicité accrue vis à vis des micro-organismes sensibles à cet élément. Ce travail de thèse présente une évaluation des propriétés antimicrobiennes de petites NPs d'Ag (<20 nm) enrobées dans des matrices de silice sur la photosynthèse d'algues vertes. Deux techniques d'élaboration par voie physique ont été utilisées pour fabriquer ces nanocomposites: (i) l'implantation ionique à basse énergie et (ii) la pulvérisation d'Ag couplée avec la polymérisation plasma. Les propriétés structurales et optiques de ces nanostructures ont été étudiées par microscopie électronique à transmission, réflectivité et ellipsométrie. Cette dernière technique, couplée à un modèle basé sur l'approximation quasi-statique de type Maxwell-Garnett, a permis la détection de petites variations dans la taille et la densité des NPs d'Ag. Le relargage d'argent de ces NPs d'Ag enrobées dans des diélectriques a été mesuré par spectrométrie de masse après immersion dans de l'eau tamponnée. La toxicité à court terme de l'Ag sur la photosynthèse d'algues vertes, Chlamydomonas reinhardtii, a été évaluée par fluorométrie. L'enrobage des nanoparticules dans un diélectrique réduit leur interaction avec l'environnement, et les protège d'une oxydation rapide. La libération d'Ag bio-disponible (impactant sur la photosynthèse des algues) est contrôlée par la profondeur à laquelle se trouvent les NPs d'Ag dans la matrice hôte de silice. Cette étude permet d'envisager le design de revêtements à effet biocide contrôlé. En couplant les propriétés antimicrobiennes de ces NPs d'Ag enrobées à leur qualité d'antenne plasmonique, ces nanocomposites peuvent être utilisés pour détecter et prévenir les premières étapes de la formation de biofilms sur des surfaces. Ainsi, une dernière partie de ce travail est dédiée à l'étude de la stabilité et de l'adsorption de protéines fluorescentes Discosoma rouges recombinantes (DsRed) sur ces surfaces diélectriques avec la perspective du développement de dispositifs SERS. / Silver nanoparticles (AgNPs) because of their strong biocide activity are widely used in health-care sector, food industry and various consumer products. Their huge surface-volume ratio enhances the silver release compared to the bulk material, leading to an increased toxicity for microorganisms sensitive to this element. This work presents an assessment of the biocide properties on algal photosynthesis of small (<20 nm) AgNPs embedded in silica layers. Two physical approaches were used to elaborate these nanocomposites: (i) low energy ion beam synthesis and (ii) combined silver sputtering and plasma polymerization. These techniques allow elaboration of a single layer of AgNPs embedded in silica films at defined nanometer distances (from 0 to 7 nm) beneath the free surface. The structural and optical properties of the nanocomposites were studied by transmission electron microscopy, reflectance spectroscopy and ellipsometry. This last technique, coupled to modelling based on the quasi-static approximation of the classical Maxwell-Garnett formalism, allowed detection of small variations over the size and density of the embedded AgNPs. The silver release from the nanostructures after immersion in buffered water was measured by inductively coupled plasma mass spectrometry. The short-term toxicity of Ag to the photosynthesis of green algae, Chlamydomonas reinhardtii, was assessed by fluorometry. Embedding AgNPs reduces their interactions with the buffered water, protecting the AgNPs from fast oxidation. The release of bio-available silver (impacting on the algal photosynthesis) is controlled by the depth at which AgNPs are located for the given host silica matrix. This provides a procedure to tailor the biocide effect of nanocomposites containing AgNPs. By coupling the controlled antimicrobial properties of the embedded AgNPs and their quality as plasmonic antenna, these coatings can be used to detect and prevent the first stages of biofilm formation. Hence, the last part of this work is dedicated to a study of the structural stability and adsorption properties of Discosoma recombinant red (DsRed) fluorescent proteins deposited on these dielectric surfaces with perspectives of development of SERS devices.