Dans cette thèse, quelques problèmes courants rencontrés lors de l'électroraffinage et l'extraction par voie électrochimique du cuivre ont été étudiés à l'aide de la technique récente du bruit électrochimique (BE) effectuée dans la condition galvanostatique. Les travaux peuvent être divisés en deux sections soient la déposition cathodique et la dissolution anodique. Dans la section cathodique, l'électrodéposition du cuivre en présence de thiourée et de gélatine en tant qu'additifs a été étudiée par BE. Les analyses statistiques et spectrales du BE ont démontré que cette technique peut révéler des informations pertinentes concernant la morphologie et la qualité du dépôt, particulièrement la rugosité, étroitement reliée aux résultats des études macroscopiques et microscopiques. L'influence du sélénium comme impureté lors de la déposition du cuivre a également été investiguée par des mesures de BE dans le domaine du temps. Dans ce travail, une bonne corrélation a été établie entre la morphologie spongieuse et poreuse du dépôt et les résultats des analyses de signaux (skewness et kurtosis). La section anodique a été concentrée sur la passivation de différentes anodes d'alliages de cuivre. Les analyses statistiques, spectrales et ondelettes (wavelet) ont été effectuées sur les signaux du BE reliés aux courbes de chronopotentiogramme dans différentes régions de passivation. Différents paramètres de signaux ont été identifiés comme indicateur d'apparition de la passivation lors de la dissolution d'une anode de cuivre impur. Le potentiel de cette technique considéré comme étant un outil de suivi en continue de la passivation, indépendamment du type d'impuretés d'anode, a également été démontré dans cette thèse. Cette généralisation est importante pour examiner le phénomène d'apparition de la passivation et sa prévision au cours du processus. L'influence des additifs (2 mg/1 de gélatine et de 4 mg/1 de thiourée) sur la passivation de deux alliages de cuivre Cu-Pb et Cu-Sb a été évaluée en utilisant différentes techniques d'analyse du BE. Cette étude a montré que les analyses des signaux du BE sont utiles et prometteuses pour surveiller la passivation pour des études de la corrosion anodique dans des conditions de raffinage simulées en présence d'additifs. Finalement, des formes de corrosion possibles des anodes d'alliages de cuivre ont également été examinées dans différentes régions des courbes choronopotentiométrique correspondantes et ont été corrélées avec certains paramètres obtenus lors des analyses de signaux du BE.

Trois dispositifs expérimentaux (cylindres accolés, salage à sec, cellule de séchage) ont été utilisés pour générer des profils de teneurs en eau et en chlorure de sodium (NaCl) dans des gels (gélatine, mélanges amidon/gélatine) à 10 et 20 °C. Ces profils ont été mesurés par analyses chimiques après découpe de tranches de gel d'épaisseurs 1 et 5 mm. Dans le cas du séchage, un dispositif original a permis de maintenir la température du gel constante et de faire varier la densité de flux d'eau évaporée de 0,00003 à 0,0003 kg d'eau par mètre carré et par seconde. Dans cette gamme, aucun effet d'entraînement du sel par l'eau n'a pu être mise en évidence. Les diffusivités apparentes ont été estimées soit en appliquant un traitement direct aux profils mesurés soit par identification avec un modèle de transfert couplé eau-sel qui tient compte de la rétraction du gel. Le traitement direct ne nécessite aucune hypothèse sur la forme de la relation D=f(X) ; il peut être appliqué à des profils constitués d'un nombre limité de mesures - environ 10 - grâce à un lissage par un réseau de neurones. Les deux méthodes ont fourni des estimations concordantes des diffusivités apparentes de l'eau et des chlorures. Elles ne dépendent ni de la force du gel (Bloom) ni de la composition du gel anhydre (ratio amidon/gélatine). Celle des chlorures est relativement constante et inférieure à la diffusivité mutuelle sel-eau. Celle de l'eau dépend de la teneur en eau initiale du gel, diminue avec la diminution de la teneur en eau en déshydratation mais augmente en réhydratation. L'ajout du chlorure de sodium provoque une augmentation de la diffusivité apparente de l'eau d'un facteur 10.

L'objectif principal de cette thèse est d'apporter une contribution à la modélisation de la cinétique de libération de principes actifs à partir de systèmes polymère-médicament, en tentant de réduire le "burst effect" et augmenter le temps de libération. L'idée de base est, dans un premier temps, l'encapsulation du médicament dans des liposomes, vésicules lipidiques capables de transporter le médicament, puis son inclusion dans des hydrogels polymères de manière à créer deux barrières dans le processus de libération du médicament. Les hydrogels sont à base de chitosane/gélatine et chitosane/poly(alcool vinylique) réticulés, partiellement avec de l'aldéhyde glutarique et de manière prédominante par voie ionique avec des anions sulfate ou polyphosphate. Une seconde catégorie est à base de chitosane, seul ou en combinaison avec le poly(alcool vinylique), réticulé avec de l'acide tannique à travers de nombreuses interactions hydrogène. Les hydrogels sont caractérisés d'une part par leur structure, leur morphologie, leur comportement en milieu aqueux et leur stabilité thermique; d'autre part leurs propriétés comme biomatériau (hémocompatibilité et cytotoxicité), leur capacité à inclure et libérer un composé modèle (la calcéine) libre ou encapsulé dans des liposomes. La dépendance de ces propriétés (gonflement, libération des composés solubles inclus) avec les paramètres du processus de préparation (quantité de réticulant, rapport ente les polymères utliisés, masse molaire du chitosane) est établie. Les études de cinétique de libération de la calcéine (incluse direment dans les hydrogels ou encapsulée dans les liposomes dispersés ensuite dans les hydrogels) prouve la pertinence de l'hypothèse de départ: quel que soit le type de réticulation employée pour la préparation des hydrogels, la libération de la calcéine à partir des systèmes complexes (hydrogel-liposomes-calcéine) est fortement retardée sans manifester de "burst effect". Le manuscrit conclut avec un chapitre de modélisation de la cinétique de libération à partir des systèmes employés. Etant données les applications potentielles de tels hydrogels sous forme de films pour traiter les affections de la peau, les résultats préliminaires de libération de lévofloxacine à partir d'un système transdermique qui simule les dermes humains sont montrés. / The main objective of the PhD thesis entitled “Complex polymeric biomaterials for modeling the drug release kinetics” was to bring contributions in modeling the release kinetics of active ingredients from polymer-drug systems, attempting to reduce the "burst effect"' and increase the release time. The basic idea of the thesis was, in a first stage, the encapsulation of the drug in liposomes -lipid vesicles capable of drug transport- and their subsequent inclusion in polymeric hydrogels in the rationale of creating two "barriers" in drug release process. First, obtained hydrogels are based on chitosan/gelatin and chitosan/poly(vinyl alcohol) partly covalently crosslinked with glutaraldehyde and dominantly ionically with anion sulfate or tripolyphosphate. A second category is based on chitosan hydrogels, alone or in combination with poly(vinyl alcohol), crosslinked with tannic acid through numerous hydrogen bonds. Hydrogels were characterized structurally, morphologically, in terms of the behavior in aqueous media and thermal stability, the qualities of biomaterial (hemocompatibility and cytotoxicity), the ability to include and release a model compound (calcein) free or encapsulated in liposomes. Dependence of properties (swelling, release of soluble compounds included) on the preparation process parameters (amount of crosslinker, polymers ratio used, chitosan molecular weight) is established. Performing calcein release kinetic studies (calcein included directly in hydrogels or encapsulated in liposomes subsequently dispersed in hydrogels) proves the correctness of the starting hypothesis: whatever type of crosslinking applied for the preparation of hydrogels, the release of calcein from complex systems (hydrogel-liposomes-calcein) is much delayed without manifesting practically "burst effect". The paper concludes with a chapter with modeling the release kinetics from the studied systems and with the Conclusions and Perspectives. Given the potential application of such hydrogels in the form of films for treating skin conditions, preliminary results of levofloxacin release from a transdermal system that simulates human dermis are shown.

Les maladies cardiovasculaires sont une des causes de mortalités les plus élevées mondialement. Parmi celles-ci, on retrouve l’infarctus du myocarde, qui n’a pour traitement que la transplantation cardiaque. Or, dû à la faible quantité de donneur, une solution alternative est recherchée. De ce fait, l’ingénierie tissulaire permet le développement de tissus et d’implants thérapeutiques tels les patchs cardiaques, qui peuvent être bioimprimés. Or, une des limitations actuelles de l’utilisation d’une telle stratégie est la vascularisation de tissu bioimprimés. Dans cette étude, la bioimpression 3D a été utilisée afin de bioimprimer des patchs perfusables de gélatine méthacrylate (GelMA) à utiliser potentiellement pour le tissu cardiaque. Il a été possible de développer une bioencre pouvant être utilisée pour une application dans le tissu cardiaque, d’évaluer l’imprimabilité de l’encre et de bioimprimer de patchs standards et perfusables. Pour ce faire, GelMA a été synthétisé et les propriétés mécaniques ont été évaluées pour finalement sélectionner une encre de 10 % GelMA, ayant un module de Young approprié pour le tissu cardiaque, de 23,7±5,1 kPa. Par la suite, les processus d’impression, standard et coaxial, de patchs standards et perfusables ont pu être optimisés. Finalement, des patchs perfusables de GelMA 10% et gélatine 2% ont pu être imprimés avec une viabilité cellulaire élevée, jusqu’à 79,7±8,7 % et 83,5±5,7 % obtenue aux jours 1 et 7 de culture respectivement, avec des fibroblastes 3T3. La présence de canaux vides et la perfusabilité des patchs démontrent le potentiel de cette méthode pour éventuellement bioimprimer des patchs cardiaques vascularisés épais. / Cardiovascular diseases are a leading cause of death worldwide. Myocardial infarction captures a significant segment of this population, and the end-stage myocardial infarction can only be treated by heart transplantation. However, due to the scarcity donors, tissue engineering has been considered as an alternative solution. Tissue engineering allows the development of tissues and therapeutic implants such as cardiac patches. However, one of the main hurdles in the use of such a strategy is the vascularization of bioprinted tissue. In this study, 3D bioprinting was used to bioprint perfusable gelatin methacrylate (GelMA) patches for a potential use in cardiac tissue. This work consists in the development of a bioink that can be used for the cardiac tissue, the evaluation of the printability of the ink, and the final bioprinting of standard and perfusable patches. For this purpose, GelMA was synthesized and a final concentration of 10 % was selected as it showed an appropriate Young's modulus for cardiac tissue, of 23.7±5.1 kPa, while maintaining high biocompatibility. Subsequently, the printing process of standard and perfusable patches could be optimized with the use of GelMA and gelatin inks. Finally, 10% GelMA and 2% gelatin vascularized patches could be printed with high cell viability, of up to 79,7±8,7 % and 83,5±5,7 % on days 1 and 7 of culture respectively for 3T3 fibroblasts. Additionally, the presence of hollow channels of the perfusable patches demonstrates the potential of this method to be eventually applied to the bioprinting of thick vascularized cardiac patches.