Dans ce travail, nous avons développé différentes méthodes pour la co-immobilisation sur des électrodes poreuses de carbone de déshydrogénases NAD-dépendantes avec le complexe (2,2'-bipyridyle)(pentaméthylcyclopentadiényl)-rhodium ([Cp*Rh(bpy)Cl]+) pour des applications de synthèse électroenzymatique d’alcools et de sucres chiraux. L'objectif était d'éviter la dégradation de l'activité enzymatique provenant de l'interaction entre les groupes fonctionnels de surface de l'enzyme (-SH, -NH2) et le complexe [Cp*Rh(bpy)Cl]+, et également de permettre le recyclage des catalyseurs. L’électrogreffage de sels de diazonium a été utilisé pour introduire des fonctions alcène et/ou azoture sur une surface de carbone (carbone vitreux plan, feutre de carbone poreux ou couches de nanotubes de carbone). La chimie click « thiol-ène » a été utilisée pour lier de manière covalente une D-sorbitol déshydrogénase modifiée par un tag cystéine (soit 1 ou 2 fragments cystéine à l'extrémité N-terminale de la chaîne polypeptidique) à des électrodes de carbone. Ensuite, la réaction de cyclo-addition de Huisgen alcyne-azoture a été utilisée pour lier le complexe [Cp*Rh(bpy)Cl]+ à l’électrode. Ensuite la co-immobilisation des enzymes redox (D-sorbitol et galactitol déshydrogénases) avec le complexe [Cp*Rh(bpy)Cl]+ a été testée par l'encapsulation des protéines dans une couche de gel de silice, à l'intérieur d'un feutre de carbone poreux préalablement fonctionnalisé par le complexe de rhodium. Le catalyseur est alors stable pendant plusieurs semaines pour la réaction de régénération de NADH, mais cette architecture d'électrode conduit à l'inhibition de l'activité enzymatique, probablement causée par un microenvironnement local (augmentation du pH et de la concentration du produit). La combinaison des chimies clicks « thiol-ène » et cyclo-addition de Huisgen a ensuite été étudiée pour l'immobilisation séquentielle de [Cp*Rh(bpy)Cl]+ et d’une D-sorbitol déshydrogénase porteuse d’un tag cystéine, sur une électrode poreuse bi-fonctionnalisée par les groupes azoture et alcène. Enfin, compte tenu de la différence de durée de vie des enzymes et du complexe [Cp*Rh(bpy)Cl]+ et de la nécessité d'améliorer la séparation de ces éléments du système bioélectrochimique, l’assemblage optimal a été obtenu en associant une couche poreuse de silice dans laquelle est immobilisée l’enzyme avec un papier de nanotubes de carbone fonctionnalisé par le complexe de rhodium. Le catalyseur [Cp*Rh(bpy)Cl]+ pour la régénération de NADH peut être réutilisé successivement avec plusieurs couches de protéines. Ce système optimal a finalement été appliqué à la conversion bioélectrochimique du D-fructose en D-sorbitol / In this work we developed methods for the co-immobilization of NAD-dependent dehydrogenases and the (2,2'-bipyridyl) (pentamethylcyclopentadienyl)-rhodium complex ([Cp*Rh(bpy)Cl]+) on porous carbon electrodes for application in the electroenzymatic synthesis of chiral alcohols and sugars. The goal was to avoid the degradation of the enzymatic activity coming from the interaction of functional groups from the enzyme surface (eg.-SH, -NH2) with [Cp*Rh(bpy)Cl]+ and to promote the recyclability of the catalyst. Diazonium electrografting was used to introduce alkene and azide groups on a carbon surface (flat glassy carbon, porous carbon felt or carbon nanotubes layers). Thiol-ene click chemistry was applied to bind a D-sorbitol dehydrogenase with cysteine tags (either 1 or 2 cysteine moieties at the N terminus of the polypeptide chain) onto carbon electrodes. Azide-alkyne Huisgen cyclo-addition reaction was used to bind an alkyne-modified [Cp*Rh(bpy)Cl]+. Then co-immobilization of the redox enzymes (D-sorbitol and galactitol dehydrogenase) with the complex [Cp*Rh(bpy)Cl]+ was tested by encapsulation of the proteins in a silica gel layer, inside a rhodium-functionalized porous carbon felt. The immobilized [Cp*Rh(bpy)Cl]+ was stable over weeks for NADH regeneration, but this electrode architecture led to the inhibition of the enzymatic activity, possibly because of the local environment (increase of pH and product accumulation in the porous electrode). The combination of ‘thiol-ene’ and Huisgen cyclo-addition was then investigated for sequential immobilization of [Cp*Rh(bpy)Cl]+ and cysteine-tagged D-sorbitol dehydrogenase on an azide-alkene bi-functionalized electrode. Finally, considering the different lifetime of enzymes and [Cp*Rh(bpy)Cl]+ catalyst, and the need for a better separation of these elements from the bioelectrochemical system, the best configuration was achieved by associating a porous silica layer with the immobilized enzyme with a bucky paper of carbon nanotubes functionalized with [Cp*Rh(bpy)Cl]+. The reusability of this functionalized electrode was proved and the designed bioelectrode was successfully applied to a bioelectrochemical conversion of D-fructose to D-sorbitol

La diatomée d'eau douce A. formosa peut produire des lipides neutres en plus ou moins grandes quantités en fonction des conditions de culture. Ainsi, nous avons montré par exemple qu'une carence en silice stimule la production de triacylglycérols (TAGs) mais génère une diminution de la biomasse. En revanche, nous avons montré que l'addition de bicarbonate et de phytohormones augmente à la fois la biomasse et la production de TAGs. L'ajout de phytohormones dans les milieux de culture de cette diatomée résulte en une augmentation de l'activité d'enzymes dans les extraits et notamment celles du cycle de Benson-Calvin. Parmi ces enzymes, la GAPDH est une enzyme dont l'activité augmente significativement. Nous avons montré que chez A. formosa, cette enzyme forme un complexe ternaire avec la CP12 et la Férrédoxine NADP Réductase (FNR) et non pas avec la CP12 et la phosphoribulokinase comme chez la plupart des organismes photosynthétiques. La régulation de cette enzyme en est de fait modifiée. La phytohormone, 24-épibrassinolide conduit à une augmentation d'activité de la GAPDH qui résulte de la dissociation du complexe GAPDH-CP12 et la GAPDH n'est plus redox régulée. La GAPDH chez les diatomées est donc régulée par des interactions protéineprotéine. / A. formosa, a freshwater diatom, can produce different amounts of neutral lipids such as triacylglycerols (TAGs) under different growth conditions. We showed that as it is well-known for diatoms, starvation for silica increased the production of TAGs but decreased biomass. However, the addition of bicarbonate or phytohormones into the growth medium increased both biomass and TAGs. Addition of phytohormones increased the activities of enzymes in particular those of the Benson-Calvin cycle. Among the target enzymes of the Benson-Calvin cycle, GAPDH was strongly affected. We purified this enzyme and demonstrated that, in the diatom A. formosa, glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase (GAPDH) from the Calvin cycle, forms a complex with the small chloroplast protein CP12 and Ferredoxin NADP Reductase (FNR), which is involved in the photochemical phase of photosynthesis. In cells treated with the phytohormone, 24-epibrassinolide, GAPDH was "free", not redox-regulated and not associated anymore with CP12. Therefore GAPDH from this diatom is regulated by protein-protein interaction but the GAPDH/CP12/FNR complex replaces the one formed between GAPDH, CP12 and phosphoribulokinase found in most photoautotrophs.

Ces travaux de thèse portent sur la conception par voie chimio-enzymatique de polymères amphiphiles issus de glycolipides, capables de s’auto-assembler en phase aqueuse et susceptibles de répondre à des applications de vectorisation de principes actifs. Après une étude préalable des paramètres influents lors de la synthèse enzymatique, huit monomères glycolipidiques porteurs de fonctions esters vinyliques,méthacrylate ou [alpha]-méthylstyrène ont été synthétisés à partir de dérivés d’huile de ricin et de glucose. Les monomères porteurs d’une fonction ester vinylique comme groupement polymérisable ont été copolymérisés en présence d’acétate de vinyle mais les copolymères ainsi formés n’ont pas montré de capacité à s’autoassembler. Les monomères fonctionnalisés par un groupement méthacrylate, ont été copolymérisés en présence de méthacrylate de méthyle ; trois gammes de copolymères ont ainsi été synthétisées par polymérisation radicalaire, les deux premières selon un mécanisme non contrôlé en présence d’un agent de transfert thiolé ou pas et la troisième selon la méthodologie RAFT. Dans tous les cas, des nanoparticules bien définies et stables pendant plusieurs mois ont été obtenues par auto-assemblage de ces trois gammes de copolymères en phase aqueuse. Le Rouge de Nil a été piégé au sein de ces nanoparticules puis relargué par ajout de chlorure de sodium, laissant entrevoir des applications de stabilisation et de vectorisation de principes actifs pour ces nouveaux copolymères. / The aim of this thesis was the conception of amphiphilic polymers able to self-assembly in water forpotential drug delivery applications, from glycolipidic monomers synthesized by a chemo-enzymatic pathway.After a preliminary study of the influent parameters on glycolipid synthesis via enzymatic catalysis, eightmonomers bearing either vinyl ester, methacrylate or a-methylstyrene groups have been synthesized fromglucose and castor oil derivatives. The vinyl ester-bearing monomers have been copolymerized with vinylacetate. Unfortunately, the resulting copolymers did not show interesting self-assembly properties in water.Three families of copolymers were synthesized from the methacrylate-bearing monomers and methylmethacrylate, either by free radical polymerization in the presence or not of a transfer agent or by reversibleaddition-fragmentation polymerization (RAFT). Well-defined and stablenanoparticles were obtained from allthose copolymers. Nile Red was successfully trapped into those nanoparticles and released by adding sodiumchloride, allowing perspectives as potential drug delivery applications for those new copolymers.

L'objectif global de cette étude était de produire du bioéthanol à partir de biomasse lignocellulosique en utilisant des enzymes libres ou immobilisées de type xylanase, cellulase et β-1,3-glucanase. L'isolement de la souche AUKAR04 de Trichoderma citrinoviride a permis de produire par fermentation solide ces trois enzymes à un taux de 55 000, 385 et 695 UI / gd, respectivement. L’activité biochimique des enzymes libres a été caractérisée en faisant varier différents paramètres : pH, température et concentration en cations métalliques, et les paramètres cinétiques correspondants ont été identifiés. Par la suite, les enzymes ont été immobilisées en phase solide, soit sous forme d’agrégats sans support de type (combi-CLEA), soit par association avec des nanoparticules magnétiques bifonctionnalisées (ISN-CLEA). Ces dernières ont fourni de meilleures performances en termes de stabilité thermique, d’activité et d’aptitude à réutilisation après un temps de conservation prolongé. Le substrat végétal utilisé (SCB : bagasse de canne à sucre) a été prétraité chimiquement par cuisson à l'ammoniac, permettant d’éliminer 40% de la lignine initiale tout en préservant 95% de glucane, 65% de xylane et 41% d'arabinane. L’hydrolyse enzymatique du substrat prétraité a permis une conversion de la cellulose en 87% de glucose, et une conversion des hémicelluloses (arabinoxylanes) en 74% de xylose et 64% d'arabinose, chiffres notoirement supérieurs à l'activité des enzymes libres. L'analyse chimique et structurale du substrat a été faite par spectrométrie ATR-FTIR et DRX, et par analyse TGA. L’étude FTIR a prouvé l’efficacité du traitement enzymatique en montrant que les hémicelluloses et la cellulose subissent une dépolymérisation partielle par l’action simultanée des trois enzymes immobilisées dans les ISN-CLEA. L’étude TGA a montré que la stabilité thermique des échantillons prétraités à l'ammoniac puis traités par des enzymes est notoirement améliorée. L’analyse DRX a montré que l'indice de cristallinité du substrat prétraité à l’ammoniac puis traité par l'ISN-CLEA a augmenté de 61,3 ± 1%, par rapport au substrat avant traitement enzymatique. La fermentation par la levure Saccharomyces cerevisiae LGP2Y1 utilisée en monoculture, à partir d’un hydrolysat enzymatique contenant 103,8 g / L de glucose, a produit 42 g / L d'éthanol en 36 h de fermentation. Le rendement métabolique global atteint ainsi environ 79% du rendement théorique. La fermentation en co-culture avec Saccharomyces cerevisiae LGP2Y1 et Candida utilis ATCC 22023 d’un hydrolysat à 107,6 g / L de glucose et 41,5 g / L de xylose a produit 65 g / L d'éthanol en 42 h de fermentation. Ainsi, en co-culture fermentaire, le rendement métabolique global atteint environ 88 % du rendement théorique. / The overall objective of the study was to produce bioethanol from lignocellulosic biomass by using free and immobilized xylanase, cellulase and β-1, 3-glucanase. Specifically, this study was focused on the isolation of Trichoderma citrinoviride strain AUKAR04 and it produces xylanase (55,000 IU/gds), Cellulase (385 IU/gds) and β-1, 3-glucanase (695 IU/gds) in solid state fermentation. Then the free enzymes were biochemically characterized such as effect of pH, temperature and metal ion concentration and kinetics parameters. Then the enzymes were subjected to two types of immobilization using carrier-free co-immobilization (combi-CLEAs) method and immobilized on bifunctionalized magnetic nanoparticles (ISN-CLEAs) with higher thermal stability, extended reusability and good storage stability. Liquid ammonia pretreatment removed 40% lignin from the biomass and retained 95% of glucan, 65% of xylan and 41% of arabinan in sugarcane bagasse (SCB). SCB was enzymatically hydrolyzed and converted to 87% glucose from cellulose and 74% of xylose, 64% of arabinose from the hemicelluloses which is remarkably higher than the activity of the free enzymes. Chemical and structural analysis of SCB was done by ATR-FTIR, TGA and XRD. FTIR result showed a successful pretreatment of the SCB raw material. It showed that hemicelluloses and cellulose are partially depolymerized by the action of xylanase, cellulase and β-1,3-glucanase in ISN-CLEAs. TGA studies showed that the thermal stability of the ammonia pretreated and enzymatically treated samples have improved remarkably. XRD results showed that the crystallinity index of the ISN-CLEAs treated SCB increased to 61.3±1% when compared to the ammonia-treated SCB. Mono-culture fermentation using Saccharomyces cerevisiae LGP2Y1 utilized SCB hydrolysate containing 103.8 g/L of glucose and produced 42 g/L ethanol in 36 h of fermentation. The overall metabolic yield achieved was about 79% of theoretical yield. Co-culture fermentation using Saccharomyces cerevisiae LGP2Y1 and Candida utilis ATCC 22023 utilized SCB hydrolysate containing 107.6 g/L of glucose and 41.5 g/L xylose and produced 65 g/L ethanol in 42 h of fermentation. The overall metabolic yield in co-culture fermentation achieved was about 88 % of the theoretical yield.

Ce travail avait pour objectif i) d’analyser les caractéristiques physiologiques et musculaires(déterminées d’après des biopsies) de rameurs poids légers entraînés, ii) de proposer une méthode de153calcul pour estimer de façon non-invasive la quantité de lactate accumulé dans l’organisme (QTLS) au cours d’un exercice épuisant sur ergomètre aviron d’après la modélisation de la cinétique lactique pendant la récupération et iii) d’explorer l’influence des caractéristiques musculaires, et de l’aptitude à échanger et à éliminer le lactate sur la capacité anaérobie des rameurs appréciée par la mesure du déficit maximal d’O2 cumulé (DMOC).Premièrement, les rameurs étudiés possédaient un rapport masse musculaire - masse corporelle élevé et leurs paramètres physiologiques et musculaires étaient caractéristiques des athlètes spécialisées en endurance.Dans un deuxième temps, nous avons démontré que QTLS était corrélé positivement à DMOC.Cette relation supporte notre hypothèse et confirme la cohérence de la méthode proposée pour calculer QTLS.Dans une dernière étude, les résultats ont démontré que DMOC était corrélée positivement à l’aptitude à éliminer le lactate. Cette dernière était également significativement corrélée à la densité capillaire et au contenu musculaire en MCT4, une protéine impliquée dans le cotransport lactate-proton à travers le sarcolemme. / The aim of this work was i) to analyse physiological and muscle characteristics (determinedfrom muscle biopsies) in trained lightweight oarsmen, ii) to propose a non-invasive method to estimatelactate accumulation in the organism (QTLS) using the blood lactate recovery kinetics in response to anall-out exercise on rowing ergometer and iii) to explore the influence of muscle characteristics andlactate exchange and removal abilities on the anaerobic capacity of our subjects determined from themeasurement of the maximal accumulated oxygen deficit (MAOD).Firstly, the studied oarsmen displayed an elevated muscle - body mass ratio and their muscleand physiological characteristics were typical of those of elite endurance athletes.Secondly, we showed that QTLS was positively correlated with MAOD. This relationshipsupports our hypothesis and reinforces the interest of our method to estimate QTLS.Finally, the results demonstrated that MAOD was positively correlated with the lactate removalability. This latter was also positively correlated with the capillary density and the muscle content ofMCT4, a protein involved in the cotransport of lactate and proton across the sarcolemma

Parmi les œufs de poisson, qui sont une ressource aquatique nutritionnelle intéressante, ceux de la truite arc-en-ciel (Oncorhynchus mykiss) contiennent une quantité élevée de protéines et une huile riche en acides gras polyinsaturés (AGPI), avec une proportion très importante de phospholipides. Cependant, l’œuf de poisson présente une capacité élevée d’auto-protection contre les contraintes extérieures, qui limite la destructuration de son réseau protéique par attaque enzymatique. Ainsi, le degré d’hydrolyse des œufs de la truite l’Alcalase®, la Neutrase® et la Protamex® varie entre 3 et 7 %, ce qui est très faible (20 % dans la majorité des protéines animales). L’extraction des lipides après protéolyse partielle est incomplète, probablement en raison d’interactions fortes avec les protéines faiblement hydrolysées. Ils contiennent une teneur élevée en phospholipides (53 % des lipides totaux) et les acides gras polyinsaturés entrent pour 42 % des acides gras totaux. Les AGPI, notamment le DHA, sont situés préférentiellement en position sn-2 sur la molécule de glycérol ce qui est particulièrement intéressant du point de vue nutritionnel. La stabilité à l’oxydation de l’huile a été étudiée par diverses méthodes, dont la spectrométrie infrarouge à transformée de Fourier. Cette méthode s’est avérée extrêmement intéressante pour une analyse structurale de la dégradation de l’huile en cours d’oxydation. Il peut être conclu que les lipides tirés des œufs de la truite arc-en-ciel ou de poisson en général, ont un réel avenir en matière de complément alimentaire ou nutraceutique, à condition de lever l’obstacle de l’hydrolyse enzymatique des protéines du chorion et du vitellus / Fish eggs, especially those of the rainbow trout (Oncorhynchus mykiss) in the present study, are an interesting nutritional aquatic source. They contain proteins of high value, as well as an oil rich in polyunsaturated fatty acids (PUFA) with a large percentage of phospholipids. However, they exhibit a high auto-protection capacity against environmental constraints and thus, the degree of hydrolysis of rainbow trout eggs by Alcalase®, Neutrase® and Protamex® proteases varied solely within 3-7 %. This value was low compared with the 20 % obtained in most animal proteins. The phospholipid content was high (53 % of total lipids) and PUFA accounted for 42 % of total fatty acids. Among PUFA, DHA was found preferably at the sn-2 position of the glycerol backbone, which is of special interest about nutritional properties. The oil release by enzymatic hydrolysis was found limited compared with chemical methods, probably because of the strong interactions engaged with the incomplete destructured protein network. The oxidative stability of the oil was studied through several methods in which the infrared Fourier transform appeared as the best tool for structural analysis along the oxidation process. As a conclusion, lipids from fish eggs, especially from rainbow trout, could be a nutritional breakthrough, as far the enzymatic hydrolysis of the vitellus and of the chorion proteins is achieved

Cette thèse présente des travaux concernant la modélisation mathématique de deux méthodes physiques existantes pour surmonter les barrières biologiques s’opposant à l’administration efficace de médicaments. Dans la première partie, plusieurs manières de modéliser l’électroporation sont exposées, aux échelles tissulaire et cellulaire. Des modèles phénoménologiques existants d’électroporation tissulaire sont présentés et comparés numériquement. Puis un modèle macroscopique d’électroporation est déduit d’un modèle d’électroporation cellulaire bien établi en utilisant des techniques d’homogénéisation. Dans la seconde partie, un nouveau modèle poroélastique est introduit pour décrire les écoulements dans un tissu biologique. Celui-ci prend en compte la dégradation tissulaire consécutive à un traitement par enzyme. Pour finir, un algorithme d’optimisation est proposé dans le but de déterminer un protocole optimal pour effectuer un traitement enzymatique. / This PhD thesis is devoted to the mathematical modeling and simulation of two existing physical methods to overcome the biological barriers to drug delivery. In the first part, several ways to model electroporation are considered, from the cell scale to the tissue scale. Existing phenomenological models of tissue electroporation are presented and numerically compared. Then a macroscopic model of electroporation is derived from a well-established model of cell elecroporation using homogenization techniques. In the second part, a new poroelastic model for the flows in biological tissues is presented to account for tissue degradation after an enzymatic treatment. To finish, an optimization algorithm is suggested in attempt to determine an optimal protocol when considering enzyme based therapies.

Ce manuscrit de thèse présente la synthèse et l’optimisation d’un nouveau matériau d’électrode adapté aux biopiles enzymatiques et hybrides qui sont des systèmes capables de convertir de l’énergie chimique en énergie électrique en utilisant des catalyseurs enzymatiques. Ce matériau est constitué de nanofibres de carbone fabriquées par la technique d’electrospinning à partir d’une solution de polyacrylonitrile, suivi de traitements thermiques appropriés. Les propriétés structurales et électriques des nanofibres de carbone les rendent très intéressantes en tant que matériaux d’électrode tridimensionnels pour développer des systèmes de conversion d’énergie. Dans ce travail, afin d’améliorer ces propriétés, les nanofibres de carbone ont été synthétisées en les modifiant soit avec des nanotubes de carbone, soit in situ avec des particules d’or. D’autre part, l’influence de l’organisation spatiale des fibres a été étudiée avec la synthèse de fibres alignées et non alignées. La morphologie et la structure des fibres ont été caractérisées puis ces fibres ont été utilisées en tant que matériaux d’électrode modifiés par des enzymes oxydoréductases pour la réduction électrocatalytique de l’oxygène à la cathode. Des enzymes ont été encapsulées dans des matrices de Nafion, polypyrrole ou chitosan pour réaliser soit du transfert médiaté, soit du transfert direct. Pour la première fois, ces matériaux d’électrode ont été utilisés pour construire des biopiles enzymatiques et hybrides utilisant comme combustible soit de l’éthanol ou du glucose. Les résultats obtenus dans ce travail ont démontré les perspectives prometteuses des matériaux 3D à surface spécifique élevée pour améliorer les performances électriques des biopiles par rapport à des matériaux denses. / This thesis manuscript presents the synthesis and optimization of a new electrode material suitable for enzymatic and hybrid biofuel cells, which are systems capable of converting chemical energy into electrical energy by using enzymatic catalysts. This material is composed of carbon nanofibers fabricated by the electrospinning of a polyacrylonitrile solution, followed by appropriate thermal treatments. Carbon nanofibers structural and electrical properties make them very suitable for application as tridimensional electrode materials for the development of energy conversion systems. In this work, aiming to improve these properties, carbon nanofibers were synthesized and modified either with carbon nanotubes, or in situ with gold particles. In a different strategy, the influence of the fibers spatial organization was studied through the synthesis of aligned and randomly organized fibers. Fibers structure and morphology were characterized, and then the fibers were employed as electrode materials modified with oxidoreductase enzymes for the reduction of oxygen at the cathode compartment. Enzymes were entrapped in matrixes composed of Nafion, polypyrrole or chitosan in order to realize either mediated or direct electron transfer. For the first time, these electrode materials were employed for the construction of enzymatic or hybrid biofuel cells, with ethanol or glucose as fuels. The results obtained in this work were able to demonstrate the promising perspectives of 3D materials with high specific surface to enhance the performance of biofuel cells, if compared to dense materials.

Parmi les bio-polymères issus des ressources renouvelables, les polysaccharides fournissent une alternative intéressante aux polymères de synthèse. Dans ce contexte, l’objectif de ce travail de thèse est basé sur la conception des copolymères amphiphiles pour la préparation de nouveaux biomatériaux. Ainsi, l’hydroxypropylméthylcellulose (HPMC) a été étudiée en raison de ses propriétés remarquables, dont la biocompatibilité, la biodégradabilité, la rétention d'eau et la gélification thermoréversible. Ces propriétés sont utiles pour de nombreuses applications telles que le relargage de médicament, la préparation des membranes et la formation de biomatériaux. L'hydrolyse enzymatique avec des endo cellulases issues de Trichoderma reesei a été étudiée pour produire des fragments d'HPMC ayant une masse molaire (Mw) entre 6000 et 30000 g mol-1. Les paramètres de l’activité enzymatique ont été étudiés en fonction de : la nature de substrat, le temps de réaction et la concentration de l'enzyme. Les polymères obtenus ont été comparés à ceux produits par hydrolyse acide. Il a été constaté que la structure des polymères issus d’un procédé d’hydrolyse, varie en termes de degré de substitution pour un même Mw. Cet effet donne lieu à différentes propriétés de gélification thermoréversible. Des copolymères amphiphiles tels que HPMC-b-poly (propylène glycol) et HPMC-b-PLA ont été préparés par amination réductrice et par couplage click thiol-ene, respectivement. Les propriétés d’agrégation ont été caractérisées par la diffusion de la lumière (DLS), le microscope électronique en transmission (TEM) et par la séparation de phase obtenue par la mesure du point de trouble. / Following the concept of bio-refinery, we propose to produce small fragments of biopolymers that can be used further as building blocks to prepare novel polymeric architectures. In the case of polysaccharides, enzymatic hydrolysis enables to form reducing end groups after each cleavage on the polymer chain. Reaction by reductive amination affords the possibility to introduce polysaccharides fragments in a large variety of materials going from amphiphilic copolymers to more sophisticated devices. Hydroxypropyl methylcellulose (HPMC) was used in this work because of its remarkable properties including biocompatibility, biodegradability, water retention and thermoreversible gelation beneficial for many applications such as drug delivery, film and biomaterial formation. Enzymatic hydrolysis using endo cellulases from Trichoderma reesei was investigated to produce a library of HPMC fragments with molecular weight (Mw) from 6000 to 30000 g mol-1. Mw control was carried out by varying the procedure conditions including the nature of starting HPMC, reaction time and enzyme concentration. The obtained polymers were compared to those produced by acidic hydrolysis.According to the preparation conditions, the structure of short chain polymers regarding substitution degrees varied for the same Mw giving rise to different clouding temperature and thermoreversible gelation properties. Amphiphilic block copolymers HPMC-b-poly(propylene glycol) and HPMC-b-PLA were prepared by reductive amination and by the thiol-ene click reaction, respectively. Self-assembly properties of these novel block copolymer were characterized by dynamic light scattering (DLS), transmission electron microscope (TEM), and clouding point temperature.

Les biopiles enzymatiques constituent une alternative intéressante de production d'électricité renouvelable. On s'est intéressé dans ce travail au compartiment cathodique d'une biopile utilisant la laccase, une oxydase multi-cuivres, comme biocatalyseur pour la réduction de l'oxygène (ORR) par transfert direct des électrons. Plusieurs stratégies ont été mises en œuvre afin d'optimiser la cinétique de l'ORR sur électrode de graphite. Une des stratégies a consisté à déposer un film mince de nitrure de carbone amorphe (a-CNx) sur le graphite. La présence de groupements amines de surface a ensuite permis le greffage covalent de la laccase. Des groupements carboxyliques peuvent également être introduits par un traitement électrochimique. En alliant plusieurs techniques de caractérisation, notamment des mesures d'impédance, on a démontré que notre système se comporte comme un réseau de microélectrodes. Pour ce type d'électrode on a mesuré une densité de courant maximale de -44,6 µA/cm2. Dans une autre stratégie, la surface du graphite a été nanostructurée par formation de nanowalls de carbone (CNWs) par dépôt chimique en phase vapeur assisté par plasma. On a optimisé les conditions du traitement ultérieur de fonctionnalisation de la surface par APPJ en ayant recours à des plans d'expériences, ce qui a permis d'atteindre des densités de courants de l'ordre de -1 mA/cm2. On a également étudié l'orientation et la cinétique de greffage de l'enzyme sur une surface d'or en utilisant la technique PM-IRRAS. / Enzymatic biofuel cells are an attractive alternative for renewable electricity generation. In this work, we are focusing on the cathodic compartment of a biofuel cell using laccase, a multi-copper oxidase, as biocatalysts for the oxygen reduction reaction (ORR) by direct electron transfer of electrons. Several strategies have been used to optimize the kinetic of ORR on graphite electrode. One strategy was to deposit thin film of amorphous carbon nitride (a-CNx) on graphite. The presence of surface amine groups then allowed the covalent grafting of the laccase. Carboxylic groups can also be produced by an electrochemical treatment. By combining several characterisation techniques, especially impedance measurements, we have demonstrated that our system behaves like microelectrodes network. For this type of electrode, we have measured a maximal current density equal to -44,6 µA/cm2. In another strategy, the surface of graphite was nanostructured by forming carbon nanowalls (CNWs) using the plasma-enhanced chemical vapour deposition technique in a CO/H2 microwave discharge. We have optimized then the APPJ functionalization conditions using experiments design. We reached current densities of the order of -1 mA/cm2. We have also studied the orientation and the kinetic of enzyme immobilisation on gold surface using PM-IRRAS technique.