Au cours des dernières années, la production excédentaire et sans cesse croissante de bioglycérol a provoqué une chute spectaculaire de son prix. Au cours des dernières années, un grand nombre de processus chimiques et biologiques ont été élaborés pour transformer le bioglycérol en divers produits à haute valeur ajoutée, tels que la dihydroxyacétone, l'acide glycolique, le 1,3-propanediol (1,3-PDO), 1,2-propanediol (1,2-PDO), l'acide glycérique, l'acide lactique, le carbonate de glycérol etc. Malheureusement, ces procédés souffrent de nombreux inconvénients comme par exemple, un coût élevé de production. Par conséquent, dans cette étude, une synthèse simple et robuste, basée sur un processus électrochimique a été introduite afin de convertir le bioglycérol en une grande variété de composés à haute valeur ajoutée. Cette étude rapporte pour la première fois l'utilisation de la résine Amberlyst-15 comme milieu réactionnel et comme catalyseur d'oxydo-réduction pour la conversion électrochimique du glycérol. La performance électrochimique du système composé par la résine Amberlyst-15 et l’électrode au platine (Pt), a été comparée à celle utilisant un milieu électrolytique conventionnel acide (H2SO4) ou alcalin (NaOH). D'autres paramètres tels que la température de réaction (température ambiante à 80 °C) et l’intensité du courant appliqué (1,0 A à 3,0 A) ont également été examinés. Dans les conditions expérimentales optimales, ce nouveau procédé électrocatalytique permet de convertir le glycérol, soit en acide glycolique, avec un rendement de 45% et une sélectivité élevée de 65%, soit en acide glycérique, avec un rendement de 27% et une sélectivité de 38%. D’autre part, deux autres électrodes ont été préparées et testées dans la réaction de transformation du glycérol : une électrode au charbon actif (ACC) et une électrode composite au noir de carbone et diamant CBD). A notre connaissance, il n’existe pas dans la littérature d’étude de transformation électrochimique du glycérol utilisant ce type d’électrodes. Dans ce travail, nous avons montré que le glycérol peut être oxydé en divers composés d’oxydation mais peut également être réduit avec succès en acide lactique,1,2-PDO et 1,3-PDO. Trois paramètres de fonctionnement, tels que la quantité de catalyseur (6.4 -12.8% w/v), la température de réaction [température ambiante (27°C) à 80 °C] et l’intensité du courant appliqué (1,0 A à 3,0 A), ont été testés. L'étude a révélé que, pour une quantité de catalyseur 9.6% w/v Amberlyst-15, un courant de 2,0 A et une température de 80 °C, la sélectivité en acide glycolique peut atteindre jusqu'à 72% et 68% (avec un rendement de 66% et 58%) en utilisant respectivement l’électrode ACC et l’électrode CBD. L'acide lactique a aussi été obtenu avec une sélectivité de 16% et un rendement de 15% en utilisant l’électrode ACC et une sélectivité de 27% pour un rendement de 21% dans le cas de l'électrode CBD. Enfin, l'électrooxydation et l'électro-réduction du glycérol a été effectuée dans une cellule à deux compartiments séparés par une membrane échangeuse de cations (Nafion 117). L’étude s’est focalisée sur l’électro-réduction. Trois cathodes (Pt, ACC et CDB) ont été évaluées dans les conditions suivantes : 2.0 A, 80 °C et 9.6% w/v Amberlyst-15. Les trois électrodes ont permis de réduire le glycérol en 1,2-PDO. Nous avons obtenu une sélectivité de 61% avec l’électrode au Pt et une sélectivité de 68% avec L’électrode CBD. En fait, c’est l’électrode ACC qui a démontré les meilleures performances puisqu’elle a permis de réduire le glycérol en 1,2-PDO avec une sélectivité élevée de 85%. Enfin, la réaction conduit aussi à la formation d’acétol et de diéthylèneglycol. Les mécanismes de formation des différents produits obtenus à partir de chaque réaction sont proposés. / The price of crude glycerol has significantly decreased worldwide because of its oversupply. Many chemical and biological processes have been proposed to transform glycerol into numerous value-added products, such as glycolic acid, 1,3-propanediol (1,3-PDO), 1,2-propanediol (1,2-PDO), glyceric acid, and lactic acid. However, these processes suffer from several drawbacks, including high production cost. Therefore, in this study, a simple and robust electrochemical synthesiswas developed to convert glycerol into various value-added compounds. This study reports for the first time the use of Amberlyst-15 as a reaction mediumand redox catalyst for electrochemical conversion of glycerol. In the first part, the electrochemical performance of Amberlyst-15 over platinum (Pt)electrode was compared with that of conventional acidic (H2SO4) and alkaline (NaOH) media. Other parameters such as reaction temperature [room temperature (27°C) to 80 °C] and applied current (1.0 A to 3.0 A) were also examined. Under the optimized experimental condition, this novel electrocatalytic method successfully converted glycerol into glycolic acid after 8 h of electrolysis, with a yield of 45% and selectivity of 65%, as well as to glyceric acid after 3 h of electrolysis, with a yield of 27% and selectivity of 38%. In the second part of this study, two types of cathode electrodes, namely, activated carbon composite(ACC) and carbon black diamond (CBD) electrodes, were used in electrochemical conversion of glycerol. To the best of our knowledge, electrochemical studies of glycerol conversion using these electrodes have not been reported yet. Glycerol was also successfully reduced to lactic acid, 1,2-PDO, and 1,3-PDO, in addition to oxidation compounds (e.g. glycolic acid). Three operating parameters, namely, catalyst amount (6.4% to 12.8% w/v), reaction temperature [room temperature (27 °C) to 80 °C], and applied current (1.0 A to 3.0 A), were tested. In the presence of 9.6% w/v Amberlyst-15 at 2.0 A and 80 °C, the selectivity of glycolic acid can reach 72% and 68% (with yield of 66% and 58%) for ACC and CBD electrodes, respectively. Lactic acid was obtained as the second largest compound, withselectivity of 16% and yield of 15% for the ACC electrode and 27% selectivity and 21% yield for the CBD electrode. Finally, electro-oxidation and electroreduction of glycerol were performed in a two-compartment cell separated by a cation exchange membrane (Nafion 117). This study only focused on the electroreduction region. Three cathode electrodes (Pt, ACC, and CBD) were evaluated under the following conditions: 2.0 A, 80 °C, and 9.6% w/v Amberlyst-15. ACC demonstrated excellent performance in the electroreduction study and successfully reduced glycerol to 1,2-PDO, with a high selectivity of 85%. The selectivity of 1,2-PDO on Pt and CBD was 61% and 68%, respectively. Acetol and diethylene glycol were also obtained. The reaction mechanisms underlying the formation of these products are then proposed.

Cette étude traite de la préparation de nanomatériaux à base de palladium et de platine qui ont une morphologie contrôlée, et de la caractérisation de leur activité électrocatalytique vis-à-vis de l'oxydation de l'éthanol, l'éthylène glycol et le glycérol en milieu alcalin. La détermination des différentes propriétés de ces matériaux utilisés comme catalyseurs anodiques a permis la compréhension des étapes clés et l'élucidation des principaux chemins réactionnels impliqués dans la conversion électrochimique de ces alcools utilisables comme combustible dans une pile.Dans ce contexte, ces nanomatériaux ont été synthétisés soit par la méthode d'auto-assemblage électrostatique, soit par la méthode polyol assistée par microondes. Ces méthodes de synthèse chimique choisies car plus adaptées à cette fin, ont permis d'obtenir des nanoparticules de type cœur@coquille dont les atomes de palladium ou de platine sont situés dans la coquille, et le cœur constitué de nickel, ruthénium ou d'étain. Nanomatériaux synthétisés par auto-assemblage électrostatique - Par souci d'économiser les métaux nobles et précieux, sans pour autant perdre en activité, les électrocatalyseurs synthétisés par auto-assemblage électrostatique ont été dispersés dans du carbone Vulcan XC-72R ou déposés sur des Nanotubes de Carbone (NTC) avec un taux de charge métallique de wt. 40%. Les résultats issus des différentes caractérisations physicochimiques ont montré que les matériaux préparés ont des compositions expérimentales (par Spectroscopie de Rayons-X à Dispersion d’Énergie – EDX) similaires aux valeurs nominales ; les paramètres de maille et volume des particule varient légèrement pour les différents matériaux (Microscopie Electronique en Transmission – MET et Diffraction des Rayons X – DRX), mais ont gardé le caractère cristallographique de la structure cubique à faces centrées du palladium et du platine. Les nanoparticules obtenues sont en général de forme sphérique et ont une taille comprise entre 2 et 9 nm ; leur morphologie indique des systèmes très organisés, mais leur structure coeur@coquille n'a pour l'instant pas été formellement déterminée. Des expériences de CO-Stripping ont permis de caractériser électrochimiquement les surfaces actives les matériaux qui ont été synthétisés. Il en résulte leur surface active augmentent de façon très significative des systèmes monométalliques aux électrodes bimétalliques, en particulier les nanocatalyseurs Ru@Pd/NTC et Ni@Pt/NTC qui ont des surfaces spécifiques respectives de 73 et 74 m²g-1Pd/Pt. Concernant l'électrooxydation des alcools en C2 et C3 dans un électrolyte alcalin (1,0 mol L-1 [NaOH] + 0,5 mol L-1 [alcool]), les électrocatalyseurs contenant du platine et déposés sur des nanotubes de carbone ont une meilleure activité électrocatalytique vis-à-vis de l’oxydation du combustible éthylène glycol en termes de densité de courant mesurée à un potentiel de -0,2 V vs. Hg/HgO/OH-. Par exemple, sur l’électrode de composition Ni@Pt/NTC, il a été relevé en début d’expérience de chronoampérométrie une densité de courant de 200 mA mg-1Pt qui a seulement baissé à 180 mA mg-1Pt après une étude qui a duré 90 minutes.Des analyses par chromatographie liquide (CLHP) ont été entreprises pour déterminer les molécules issues de l’oxydation des combustibles susmentionnés. Les taux de conversion de l'éthylène glycol et du glycérol ont respectivement atteint 74 et 58 % après 12 heures d'électrolyse par chronoampérométrie sur les catalyseurs Ru@Pt/NTC et Ni@Pt/NTC. Si l’oxydation du glycérol produit sélectivement des ions formiate et oxalate sur Ru@Pt/NTC, elle conduit majoritairement aux ions tartronate et mesoxalate sur l’électrode Ni@Pt/NTC, révélant ainsi deux chemins réactionnels de la transformation électrochimique du combustible glycérol selon la structure cœur-coquilles du matériau bimétallique. / The present study proposes the synthesis of nanocatalysts based on palladium and platinum with high morphological organization and investigates their catalytic activity for the electrooxidation of ethanol, ethylene glycol, and glycerol in alkaline medium, seeking to understand the steps and mechanisms involved in these reactions. The nanomaterials were synthesized by the electrostatic self-assembly method and by the polyol microwave-assisted method. The goal was to obtain nanoparticles with morphology inspired by the core@shell-type systems, where the shell layer consists of platinum or palladium, and the core contains nickel, ruthenium, or tin. The electrocatalysts synthesized by the electrostatic self-assembly method were supported on Carbon Vulcan XC-72R or Multi-Walled Carbon Nanotubes (MWCNT, metal/carbon = 40:60). Morphology characterization data indicated uniform spherical shape nanoparticles with size ranging between 2 and 9 nm, besides, the specific morphology point to a particular degree of organization. However, the presence of the core@shell-type system was not confirmed through this analysis. CO-Stripping experiments demonstrated that the electrochemically active surface area of the bimetallic systems increased significantly, particularly for the nanocatalysts Ru@Pd/CNT and Ni@Pt/CNT, whose surface areas were 72.8 and 74.1 m²g-1Pd/Pt² respectively. Concerning the electrooxidation of C2 and C3 alcohols in alkaline medium (1.0 mol L-1 NaOH + 0.5 mol L-1 Fuel), M@Pt/CNT systems exhibited higher catalytic activity, especially when employing ethylene glycol as the fuel, which provided the highest catalytic current at constant potential (Eapp = -0.2 V vs. Hg/HgO/OH-). Specifically, the Ni@Pt/CNT nominal composition presented catalytic activity of 180 mA mg-1Pt. Electrochemical conversion studies were performed with the ethyleneglycol-Ru@Pt/CNT and glycerol-Ni@Pt/CNT systems, and after 12 hours of electrolysis, conversion reached values around 74% and 58%, respectively. Concerning the preferential mechanisms for glycerol electrooxidation, evaluated by liquid chromatography analysis, glycerate and tartronate ions were the major intermediates formed. The Ru@Pt/CNT nanocatalyst was selective for formate and oxalate ions. In addition, Ni@Pd/CNT generated mesoxalate ion during the reaction, suggesting a dual pathway for glycerol conversion, via tartronate and/or mesoxalate ions.The nanostructured materials synthesized by the polyol microwave-assisted method were supported on carbon Vulcan XC-72R with 20% wt. metallic loading. Briefly, the metal cores were synthesized separately for successive deposition of the noble metal, by employing the consecutive reductions technique. We investigated the palladium-based bimetallic catalysts, with ruthenium or nickel metallic cores, for the electrooxidation of ethylene glycol (0.1 mol L-1) in alkaline medium (0.1 mol L-1 NaOH). Morphology characterization data indicated that Pd/C catalyst displayed different nanoparticle shapes, and particle size ranged from 3 to 40 nm. Ru@Pd/C and Ni@Pd/C displayed spherical shape with particle size between 2 and 7 nm and between 3 and 10 nm, respectively. Ni@Pd/C exhibited the higher activity towards ethylene glycol oxidation in alkaline medium, reaching values of about 80 mA mg-1Pd at the end of chronoamperometry experiments. Overall, combination of the results obtained by liquid chromatography-mass spectrometry and infrared spectroscopy in situ showed that oxidation of glycolate ion is the limiting step for ethylene glycol conversion in alkaline medium in the presence of palladium-based catalysts. Lower amounts of glycolaldehyde, glyoxylate, and oxalate ions emerged at the end of electrolysis procedure, and no carbonate arose. / O presente estudo tem como objetivo propor a síntese de nanocatalisadores à base de paládio e platina com elevada organização morfológica e investigar a referente atividade catalítica ao promover a eletro-oxidação do etanol, etilenoglicol e glicerol em meio alcalino, buscando assim compreender as etapas e mecanismos envolvidos perante estas reações. Neste contexto, os nanomateriais foram sintetizados pelo método de automontagem eletrostática e pelo método de poliol assistido por micro-ondas. Estas metodologias foram selecionadas a fim de obter nanopartículas com morfologia inspirada em sistemas do tipo core@shell (núcleo@casca), empregando átomos de paládio ou platina localizados na casca sobre núcleos de níquel, rutênio ou estanho. Os eletrocatalisadores sintetizados via automontagem eletrostática foram suportados em Carbono Vulcan XC-72R ou Nanotubos de Carbono de paredes múltiplas, com razão metal:carbono igual a 40:60. As nanopartículas obtidas apresentaram tamanho que variou entre 2-9 nm, formato esférico em quase sua totalidade e morfologia que indicava a presença de um determinado grau de organização; entretanto não foi confirmada a presença de sistemas do tipo core@shell. Experimentos de CO-Stripping demonstraram um aumento significativo da área eletroquimicamente ativa dos sistemas bimetálicos, com destaque para os nanocatalisadores Ru@Pd/NTC e Ni@Pt/NTC que apresentaram valores de 72,8 e 74,1 m² g-1Pd/Pt² respectivamente. Perante a eletro-oxidação dos álcoois C2 e C3 em meio alcalino (1,0 mol L-1 [NaOH] + 0,5 mol L-1 [Combustível]), os sistemas que apresentaram atividade catalítica mais elevada foram M@Pt/NTC, destacando o etilenoglicol como o combustível que propiciou a maior corrente catalítica quando submetido a potencial constante (E = -0,2 V vs. Hg/HgO/OH-). Mais especificamente, a composição Ni@Pt/NTC apresentou ao final dos experimentos de cronoamperometria um valor de atividade catalítica da ordem de 180 mA mg-1Pt. Os estudos de conversão eletroquímica demonstraram que ao empregar os sistemas etilenoglicol-Ru@Pt/NTC e glicerol-Ni@Pt/NTC atinge-se valores de conversão eletroquímica da ordem de 74% e 58%, respectivamente, após 12 horas de eletrólise a potencial controlado. Quanto aos mecanismos preferenciais de eletro-oxidação do glicerol, avaliados empregando análises de cromatografia líquida, foi verificada a formação majoritária dos íons glicerato e tartronato. Pontualmente, o nanocatalisador Ru@Pt/NTC indicou seletividade para a produção de íons formato e oxalato. Contudo, o catalisador Ni@Pd/NTC propiciou a eletrogeração do íon mesoxalato, sugerindo uma rota dupla de conversão do glicerol, via formação de íons tartronato e/ou mesoxalato.Os materiais nanoestruturados sintetizados via metodologia poliol assistida por micro-ondas foram suportados em Carbono Vulcan XC-72R com carga metálica igual a 20%. Especificamente para este caso, foram sintetizados os núcleos metálicos separadamente, para posterior deposição do metal nobre, empregando a técnica de reduções consecutivas. Foram investigados catalisadores bimetálicos à base de paládio, com núcleos de rutênio ou níquel, para promover a eletro-oxidação do etilenoglicol (0,1 mol L-1) em meio alcalino (0,1 mol L-1 NaOH). As nanopartículas de Pd/C apresentaram diferentes formatos e intervalo de tamanho entre 3-40nm. Para os catalisadores Ru@Pd/C e Ni@Pd/C foram verificados sistemas esféricos com variação do tamanho de partículas entre 2-7 nm e 3-10 nm, respectivamente. Os nanomateriais de composição nominal Ni@Pd/C exibiram elevada atividade para oxidar as moléculas de etilenoglicol em meio alcalino, atingindo valores da ordem de 80 mA mg-1Pd ao final dos experimentos de cronoamperometria.

Rhodotorula glutinis (Rhodosporidium toruloides) est une levure oléagineuse dont les fortes capacités d’accumulation lipidique à partir de glucose comme source carbonée ont fait de la souche un modèle d’étude. La capacité de cette levure à utiliser le glycérol ou le xylose en simple ou co-substrat avec le glucose est toutefois encore peu explorée. De l’analyse des travaux antérieurs il a été possible de dégager les verrous scientifiques qui nécessitent une amélioration des connaissances du comportement physiologique de cette levure pour la conversion des substrats cités. Des stratégies expérimentales adaptées à la quantification rationnelle des dynamiques de Rhodotorula glutinis en conditions de croissance et accumulation lipidique à partir de xylose et de glycérol en simple ou co-substrats avec le glucose ont été développées. Des résultats originaux ont été obtenus dont :- la mise en évidence des potentialités de co-consommation des substrats xylose et glucose ou glycérol et glucose sans accumulation de substrat ni production de métabolites en conditions contrôlées des flux de substrats. Il a été possible de déterminer la vitesse spécifique maximale de consommation du carbone de la souche qui diminue lorsque la part de xylose ou glycérol augmente dans l’apport de carbone total.- la quantification de la dynamique de croissance sur xylose et glycérol pur en terme de taux de croissance et de rendement : sur xylose µmax= 0.034h-1 et RS/X= 0.28 Cmolx.Cmolxylose-1; sur glycérol µmax=0.04h-1 RS/X=0.31Cmolx.Cmolglycérol-1.- la quantification des vitesses spécifiques et rendements de production de lipides à partir de xylose ou de glycérol en simple ou co-substrat avec du glucose : 20%xylose-80%glucose : qp=0.065CmolTAG.Cmolbiomasse.h-1, RS/P=0.3CmoleTAG.Cmolesubstrat-1 100%xylose : qp=0.035065CmolTAG.Cmolbiomasse.h-1, RS/P=0.31CmoleTAG.Cmolesubstrat-1, 25% glycérol-75%glucose : qp=0.07065CmolTAG.Cmolbiomasse.h-1, RS/P=0.25CmoleTAG.Cmolesubstrat-1 , 100% glycérol : qp=0.03065CmolTAG.Cmolbiomasse.h-1, RS/P= 0.29CmoleTAG.Cmolesubstrat-1.- L’impact de la nature des substrats sur le profil lipidique de Rhodotorula glutinis demeure léger : il apparait que le xylose entraîne une surproduction de C16:0 et C18:3et le glycérol favorise l’accumulation de C18:0 / Rhodotorula glutinis (Rhodosporidium toruloides) is an oleaginous yeast. The micro-organism has demonstrated high lipid accumulation when utilizing glucose as a substrate, and has become a model for oil production. Glycerol and xylose are interesting as substrates for production of oil from renewable resources, but the capacity of R. glutinis to utilize glycerol and xylose as substrates has not been characterized well. Fermentation strategies were designed to quantify growth and lipid accumulation dynamics of R. glutinis when utilizing glycerol and xylose - either as pure substrates, or as co-substrates with glucose. Several original results have been found, including: - Co-consumption of xylose or glycerol along with glucose was observed, without carbon substrate accumulation or byproduct formation, when the carbon feed rate was carefully controlled. The specific carbon consumption rate decreases when the proportion of the second substrate (glycerol or xylose) increases in the feed, relative to glucose. - Growth capacities were characterized on pure xylose and pure glycerol in terms of growth rate and carbon yields: on xylose μmax= 0.034h-1 and RS/X= 0.28 Cmolx.Cmolxylose-1; on glycerol μmax=0.04h-1 RS/X=0.31Cmolx.Cmolglycerol-1. - specific production rate of lipid production and substrate to product carbon conversion yields from xylose or glycerol as single or cosubstrate with glucose were determinated: 20%xylose-80%glucose : qp=0.065CmolTAG.Cmolbiomasse.h-1, RS/P=0.3CmoleTAG.Cmolesubstrat-1 100%xylose : qp=0.035065CmolTAG.Cmolbiomasse.h-1, RS/P=0.31CmoleTAG.Cmolesubstrat-1, 25% glycerol-75%glucose : qp=0.07065CmolTAG.Cmolbiomasse.h-1, RS/P=0.25CmoleTAG.Cmolesubstrat-1 , 100% glycerol : qp=0.03065CmolTAG.Cmolbiomasse.h-1, RS/P= 0.29CmoleTAG.Cmolesubstrat-1. - Substrate diversification slightly impacts Rhodotorula glutinis´s lipid profile: xylose leads to an overproduction of C16:0 and C18:3 and glycerol increases C18:0 accumulation

Sous contraintes industrielles, les micro-organismes sont soumis à différents stress technologiques, liés à leur culture en réacteur de grande taille, altérant leur viabilité et les performances des procédés. Les fluctuations des paramètres physico-chimiques (température, pH, …) sont responsables de cette baisse d’efficacité de la fermentation. Afin de contribuer à l’intensification des performances des procédés de production de bio-éthanol, ce projet de thèse propose d’améliorer la robustesse d’une souche industrielle de Saccharomyces cerevisiae productrice d’alcool vis-à-vis d’un stress environnemental : la température. La stratégie générale de ce projet réside dans l’obtention d’un mutant plus tolérant que la souche sauvage au stress appliqué par abaissement de son taux de décès. Un pilote original de culture en continu a été mis en place, couplant mutagénèse aux UV, générant des modifications génétiques et pression de sélection par des variations de température, permettant la sélection des variants les plus robustes. Un modèle phénoménologique a été développé afin de simuler les cinétiques microbiennes selon le mode de conduite du pilote et d’optimiser les conditions de fonctionnement nécessaires à l’obtention des futurs variants. Ce modèle cinétique fait intervenir l’influence de la température sur les cinétiques de croissance, de décès cellulaire et de production d’éthanol chez Saccharomyces cerevisiae. Ces cinétiques ont été quantifiées expérimentalement en fonction de la température et des traitements de mutagénèse par UV. Grâce aux conditions obtenues par simulation, des cultures en mode continu ont été réalisées et des variants obtenus ont été caractérisés, en condition de production intensive d’éthanol, sur la base de leurs performances en termes de croissance, de décès et de capacités fermentaires. Cette stratégie a permis de sélectionner un variant possédant une meilleure robustesse vis-à-vis de la température, caractérisé par un taux de décès plus faible que celui de la souche sauvage. Néanmoins ce variant ne se caractérise pas par de meilleures performances fermentaires / Under industrial constraints, microorganisms are exposed to various stresses, due to their cultivation in large scale bioreactor, altering their viability and the performances of bioprocesses. Fluctuations in physico-chemical parameters (temperature, pH, ...) are responsible for this reduction in fermentation efficiency. This Ph.D project intends to improve the robustness of an industrial ethanol producer Saccharomyces cerevisiae strain under heat stress, in order to improve its industrial production of bio-ethanol under temperature fluctuating environment. The strategy of this project is to obtain a mutant more tolerant than the wild type strain to heat stress, possessing a lower death rate. An original continuous culture reactor has been designed, coupling UV mutagenesis (generating genetic modifications) and selection pressure (temperature) to select the most robust variant. A phenomenological model was proposed to simulate microbial kinetics based on the monitoring strategy of the chemostat and to optimize the operating conditions necessary for the generation of variants. This dynamic model involves the impact of the temperature on the kinetics of growth, cell death and ethanol production in Saccharomyces cerevisiae. These kinetics were experimentally quantified as a function of the temperature and the UV treatment. Continuous cultures were carried out under the simulated conditions and some variants were characterized in very high ethanol performance fermentations in terms of growth, death and production performances. This strategy allowed us to select a variant possessing a better thermal robustness characterized by a lower death rate than the wild type strain under heat stress. However, the reduction of the death rate did not translate into better ethanol production performances

Dans cette étude, les fruits du Nephelium Lappaceum L. (ramboutan) ont été récoltés en Mars 2015 à Boko, dans la zone sud de la République du Congo. Plante à graines oléagineuses avec un noyau riche en huile (36 %), particulièrement composée d’acides gras saturés et monoinsaturés à longues chaines : C16:0 4,84 %, C18:0 5,48 %, C18:1 45,62 %, C18:2 2,70 %, C20:0 26,53 %, C20:1 9,27 % et C22:0 2,64 %. L’huile de ramboutan a été hydrolysée par voie enzymatique en présence de lipase Candida rugosa, les acides gras libres sont obtenus avec un ratio acides gras saturés (AGS)/acides gras monoinsaturés (AGI) de 0,67. La disponibilité des acides gras saturés et monoinsaturés des familles en C20 et C22 a stimulé nos investigations vers l’élaboration des shortenings et biotensioactifs à haut point de fusion. Deux stratégies ont été mises en place à partir des concentrats en acides gras libres issus de l’hydrolyse enzymatique de l’huile de ramboutan en présence de lipase de Candida rugosa. La première a consisté à la cristallisation à froid des acides gras saturés par la technologie de gélification/dégélification. On observe à l’issu de ce procédé une séparation physique du mélange d’acides gras en deux fractions. Une étude thermique des fractions solide et fluide a été effectuée et a montré que les AGS (To = 15, 86 °C ; Tf = 18,49 °C) refroidissent plus vite, mais fondent moins vite que les AGI (To = -19, 46 °C, Tf= 3,87 °C). Les teneurs des AGI passent de 55,6 % après hydrolyse à 63,53 % dans la fraction fluide et celles des AGS passent de 39,1 % après hydrolyse à 45,13 %. Les résultats de la SFC indique une teneur en AGS de 25,98 % dans la fraction fluide mais de 38,24 % dans la fraction solide ; Et le rendement massique de la fraction fluide passent de 16% à 55 % et de 84 % à 45 % respectivement de la fraction fluide et la fraction solide. La deuxième stratégie a consisté à réaliser l'insertion allylique de l'oxygène singulet dans les acides gras libres monoinsaturés à longues chaines C18:1 et C20:1. Elle est réalisée dans un milieu émulsionné constitué d'un système multiphase NaOH/H2O2/Na2MoO4. Le produit de réaction, au moyen de la GC, montre la présence des acides gras non conventionnels, deux isomères d’hydroperoxydes d’acides gras respectifs de chaque AGMI (C18:1 et C20:1) de conformation trans. Il en résulte une augmentation de la teneur en acides gras saturés à longues chaines C20: 0 (26,21% à 56,46%) et C22 (2,48 % à 3,77 %). Le produit de cette réaction présente un ratio AGS/ AGT (acides gras totaux): 0,82. La valorisation séquencée des acides gras de l'huile de noyau de ramboutan permet de proposer deux plateformes de biomolécules shortenings à haut point de fusion: Une plateforme de composition bien définie en acides gras saturés C20:0 et C22:0 et une autre constituée par un bulk en acides gras saturés C20:0-C22:0 et acides gras insaturés monohydroxyperoxydés trans. Les investigations sur l'hydroperoxydation des acides gras insaturés ont révélé un intérêt particulier sur l'impact du radical hydroxy peroxyde sur le mouvement de la configuration trans et cis dans ces acides gras modifiés en présence de glycidol en monoesters de glycérol et d'acides gras hydroxy peroxydes insaturés cis. C'est une autre plateforme de synthèse originale de biotensioactifs hydroxy peroxydes insaturés cis nouveaux qu'offre la valorisation séquencée des concentrats d'acides gras insaturés de l'huile de ramboutan. / In this study, the fruits of Nephelium Lappaceum L. (Rambutan) were harvested in Boko, in the southern area of the Republic of Congo. Oilseed plant with an oil-rich core (36 %), particularly composed of long chain fatty acids: C16:0 4.84 %, C18:0 5.48 %, C18:1 45.62 %, C18:2 2.70 %, C20:0 26.53 %, C20:1 9.27 % and C22:0 2.64 %. Rambutan oil was hydrolyzed enzymatically in the presence of lipase Candida rugosa, the free fatty acids are obtained with a ratio of saturated fatty acids (AGS)/monounsaturated (AGI) of 0.67. The availability of saturated and monounsaturated fatty acids of the C20 and C22 families stimulated our investigations towards the development of shortenings and biotensioactives with a high melting point. Two strategies have been implemented using free fatty acid concentrates derived from the enzymatic hydrolysis of rambutan oil in the presence of Candida rugosa lipase. The first was to achieve the cold crystallization of saturated fatty acids by gelation / defrosting technology. At the end of this process, a physical separation of the fatty acid mixture into two fractions is observed. A thermal study of the solid and fluid fractions was carried out and showed that the AGS (To = 15, 86 °C, Tf = 18.49 °C) cool faster, but melt slower than the AGI (To = -19 46 °C, mp = 3.87 °C). The contents go from 55.6% after hydrolysis to 63.53 % of AGI in the fluid fraction and 39.1 % after hydrolysis to 45.13 % of AGS. The results of the SFC indicate an AGS content of 25.98 % in the fluid fraction but of 38.24 % in the solid fraction ; And the mass yield of 16 % to 55 % and 84 % to 45 % respectively of the fluid fraction (enriched in AGI, in particular in MUFA) and the solid fraction (enriched with AGS). The second strategy was to perform the allyl insertion of singlet oxygen in long-chain monounsaturated free fatty acids C18:1 and C20:1, carried out in an emulsified medium consisting of a multiphase NaOH / H2O2/Na2MoO4 system. The reaction product, using GC, shows the presence of unconventional fatty acids, two isomers of respective fatty acid hydroperoxides of each trans-conforming MUFA (C18:1 and C20:1) and an increase in saturated fatty acids content with long chain C20:0 (26.21 % to 56.46 %) and C22:0 (2.48 % to 3.77 %). The product of this reaction has an AGS/AGT ratio of 0.82. The sequential evaluation of the fatty acids of the Ramboutan core oil makes it possible to propose two platforms of biomolecules shortenings with a high melting point: A platform with a well defined composition of saturated fatty acids C20:0 and C22:0 and another constituted by a bulk of C20:0-C22:0 saturated fatty acids and transmonohydroxyperoxide trans unsaturated fatty acids. Investigations on the hydroperoxidation of unsaturated fatty acids have revealed a particular interest on the impact of hydroxyperoxide radical on the movement of the trans and cis configuration in these fatty acids modified in the presence of glycidol in monoesters of glycerol and hydroxyperoxide fatty acids unsaturated cis. This is another novel synthesis platform of new cis-unsaturated hydroxyperoxyd biotensiatives offered by the sequenced recovery of unsaturated fatty acid concentrates from rambutan oil.

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Les systèmes publics de santé nécessitent des capteurs miniaturisés pour l'amélioration des diagnostics médicaux. Dans ce contexte, l'objectif de cette thèse était de simuler, réaliser et caractériser des résonateurs à ondes acoustiques de volume à base de couches minces, vibrant en mode de cisaillement à 800 MHz et montés sur miroir acoustique (SMR), et de démontrer leur capacité à fonctionner comme capteurs gravimétriques en milieu liquide.<br /><br />Trois procédés de dépôt par pulvérisation de couches de ZnO à axe c incliné ont été développés. De telles couches sont nécessaires pour l'excitation d'ondes de cisaillement et essentielles pour un fonctionnement en milieu liquide. Des inclinaisons jusqu'à 16° ont été obtenues avec une incidence oblique des particules en utilisant des caches additionnels. Des couches homogènes ont été déposées sur la surface entière d'un wafer 4“. Des outils de simulation et de caractérisation ont permis d'optimiser les SMRs, améliorant le coefficient de couplage de 0.012 à 0.149 et le facteur de qualité de 3.5 à 230. Leur application dans des solutions de glycérol a montré qu'ils se prêtent à la détection gravimétrique et comme viscosimètres. Des mesures de liaisons anticorps-antigènes en milieu liquide ont été réalisées avec succès. Comparées à des microbalances à quartz vibrant à 10 MHz, la sensibilité est 1000 fois plus grande et la résolution est 4 fois meilleure.<br /><br />Les SMRs sont hautement sensibles, peuvent être intégrés à des systèmes électroniques, et permettent des mesures quantitatives avec de bonnes résolutions. Ces nanobalances à couche piézoélectrique pourront former le noyau de systèmes portables et bon marché pour le diagnostic médical.

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Future changes in the incidence and prevalence of OA are difficult to predict. As incidence and prevalence rise with increasing age, extending life expectancy will result in greater numbers with OA. Actually, usual therapeutic approaches are really restricted because of important side effects with long-term use. Therefore, there is a need to develop improved formulations which are well tolerated, biocompatible and biodegradable. Ideally, these new treatments should be able to deliver locally sufficient amount of anti-inflammatory or analgesic drugs into the site of arthritic inflammation while stabilizing or better restoring the mechanical integrity of the joint. In this way, the objective of this project is to develop slow-release gels that are sterile, injectable, characterized by viscoelastic properties and capable to sustain the in situ release of both hydrophilic and lipophilic drugs. The intraarticular delivery combined to sustained-release property should be interesting to reduce the number of injection required while prolonging the local drug activity over weeks. For that purpose, glycerol monooleate (GMO), also called “monolein” was selected for its capacity to form highly viscous crystalline phase structures upon contact with an aqueous fluid (e.g. synovial fluid). <p>In the first step of this work, it was decided to develop and characterize hydro-lipidic gels based on the use of monolein and hyaluronic acid in order to provide in vitro sustained release of hydrophilic drugs such as clonidine and lipophilic drugs such as betamethasone. Initially, a compatibility study was performed on the main ingredients selected in order to check that there were not physico-chemical incompatibilities, which could be deleterious regarding to their stability in formulation. Then, the development of hydro-lipidic gels was initiated by considering on the first hand the solubility of each ingredient and on the other hand the syringeability, the rheological properties and the in vitro dissolution profiles obtained for the developed formulations. The objective of this preformulation program was to identify potential candidates that presented suitable syringeability while being able to sustain the release of drugs over weeks and being characterized by interesting viscoelastic properties for the long-term management of osteoarthritis. Moreover, several methods of quantification and characterization were developed in order to allow the physico-chemical properties (rheology, syringeability, water uptake, stability and dissolution profiles) of the developed formulations to be studied.<p>Results of the compatibility study showed that the concomitant use of monolein, hyaluronic acid and clonidine/betamethasone is not contraindicated. Next, the preformulation program allowed many injectable drug delivery systems to be prepared. However, the carrier that best meets our needs was composed of 10,0 % (wt/wt) absolute ethanol ;15,0 % propylene glycol (wt/wt) ;15,0 % (wt/wt) water ;55,0 % (wt/wt) de monolein ;5,0 % (wt/wt) purified soybean oil ;0,03 % (wt/wt) α-tocophérol and 7,5 mg/g sodium hyaluronate (1.9 MDa). This carrier assured suitable syringeability and rheological properties. Indeed, it presented marked pseudoplastic flow behavior that allowed relatively fast injection through a narrow needle, followed by an increase in viscosity upon contact with aqueous fluids to obtain an in vitro sustained release of hydrophilic and lipophilic drugs over a few weeks. As a consequence, it was assumed that this carrier should be able to jellify in situ upon contact with physiological fluid such as synovial fluid. Then, according to EMA recommendations, a fast and easy manufacturing process that could be applied in a cleanroom at industrial scale was validated in our Laboratory. Finally, according to these promising results obtained in vitro, a stability study was performed on the carrier alone and containing clonidine or betamethasone according to ICH recommendations described for products intended for storage in a refrigerator. In that purpose, several parameters such as the quantification of drugs, the pH, the molecular weight of hyaluronic acid, the dissolution profiles of drugs and the rheological properties of the formulations were recorded depending on time and conditions of storage. This stability study showed clearly the importance to adjust the pH value of the formulation. Indeed, it was demonstrated that a pH value of 6.5, adjusted with diluted NaOH, allowed the stability of the formulation to be significantly improved. During this first step of this project, our Laboratory initiated two new collaborations. On the first hand, collaboration with the Laboratory of Professor Siepmann (University of Lille 2 – Faculty of Pharmacy) was started for their expertise on mathematical modeling. On the other hand, collaboration with the Laboratory of Professor Jerôme (ULg – Faculty of sciences) was started for their expertise on macromolecular chemistry and more particularly on rheological properties.<p>In the second step of this work, it was decided to evaluate in vitro the safety and the efficiency of the developed carrier and formulations containing clonidine or betamethasone. In this way, it was suggested to test selected drugs and potential candidates formulations on equine polymorphonuclear leukocytes (PMN) by measuring the production of reactive oxygen species (ROS) by PMNs stimulated or not with phorbol 12-myristate 13-acetate (PMA). For that purpose, our Laboratory initiated a new collaboration with the Laboratory of Professor Serteyn (ULg – Faculty of veterinary) for their expertise on equine PMNs and quantification of (ROS) produced in particular in inflammatory diseases.<p>This in vitro study has shown that no pro-inflammatory effect appeared by incubating carrier with unstimulated PMNs in comparison with the control assay. However, the production of ROS was quickly and considerably decreased when stimulated cells were placed in contact with carrier regardless on the incorporation of clonidine or betamethasone. This observation demonstrated that developed carrier provided a strong antioxidant effect, certainly by trapping the ROS produced. These results were very promising because that antioxidant effect of carrier could inhibit oxidative damages and might consequently potentiate the prevention of inflammatory conditions. Concerning the clonidine and betamethasone, only the last one provided significant inhibition of the ROS activity.<p>Finally, by considering the very promising results obtained with the in vitro study on PMNs, an in vivo study on rabbits, which seemed to be the most appropriate small animal model for this kind of intraarticular formulations, was performed to evaluate the toxicity and the efficiency of the developed carrier and formulation containing betamethasone. Therefore, our Laboratory started collaboration with the unit of research in osteo-articular pathologies (UROC) of Pr. Henrotin (ULg) for their expertise in animal models, in particular rabbits with osteoarticular pathologies such as osteoarthritis. For this purpose, this in vivo study was outsourced by TNO (Delft, Holland) and was designed as follow: (i) 0.9 % saline buffered (n=8); (ii) carrier (n=8); (iii) formulation containing betamethasone (n=8); (iv) Durolane® (n=8) a marketed product of HA. Surprisingly, it seemed that the control group (saline buffered) presented macroscopical and histological scores that were globally low according to literature. As a consequence, it was difficult to conclude about the efficiency of the developed treatments by considering only this pilot study. However, it is important to note that it seemed that the expected viscoelastic protection of the carrier to prevent the degradation of articular cartilage was not optimal regardless on the incorporation of betamethasone. Nevertheless, the histological analyses of synovial membranes from each treated groups demonstrated that there was no pro-inflammatory reaction. This meant that all formulations tested were well tolerated despite of the apparition of lumps (in 37.5 % of treated rabbits) that are probably due to both the high volume injected (900 µL) and an excessive and unexpected in situ water uptake of developed formulations based on GMO. However, this lack of rejection of the developed carrier could be very important since it allowed new perspectives to be considered. For example, other articular disorders could be targeted by incorporating drugs, for which in situ sustained release or mechanical protection could be beneficial. <p>Our laboratory is member of a collaborative project "JOINT-AIC" from BioWin and is supported by a grant from the Walloon Region. The development of analytical methods, the evaluation of physico-chemical properties and finally the preparation of sterile batches of formulations based on GMO intended for in vitro and in vivo studies were performed in the Laboratory of Galenic and Biopharmacy of the Faculty of Pharmacy of ULB./L’arthrose est une pathologie dont la prévalence et le coût ne font qu’augmenter dans notre société vieillissante. Les moyens thérapeutiques actuels étant fort limités suite à de sérieux effets secondaires à long terme, il existe réellement un besoin médical important de développer de nouveaux traitements locaux qui soient bien tolérés, biocompatibles et biodégradables. Idéalement, ceux-ci devraient être actifs au niveau du processus inflammatoire ou de la douleur tout en étant capable de stabiliser, voire de restaurer, l’intégrité mécanique de l’articulation. <p>Dans cette optique, l’objectif de ce projet a été de développer des systèmes hydrolipidiques stériles, injectables et viscoélastiques qui soient capables de prolonger in situ la libération de principes actifs hydrophiles et lipophiles. Cette caractéristique devait permettre de réduire le nombre d’injections nécessaires dans le cadre du traitement symptomatique de l’arthrose et de maintenir l’effet des composés sur un minimum de quatre à six semaines. Cette étude entre dans le cadre du projet JOINT-AIC entièrement financé par le programme BioWin de la Région Wallonne. Le développement, la validation des méthodes analytiques, l’évaluation des propriétés physico-chimiques ainsi que la préparation stérile des lots de formulation destinés aux tests in vitro et in vivo ont été réalisés au sein du Laboratoire de Galénique et Biopharmacie de la Faculté de Pharmacie de l’ULB. <p>Au cours de ce projet, il a donc fallu dans un premier temps développer et caractériser des formulations hydrolipidiques à base de monoléine et d’acide hyaluronique permettant une libération in vitro prolongée de principes actifs tels que la clonidine (hydrophile) et le dipropionate de bétaméthasone (lipophile). Une étude de compatibilité a ainsi été préalablement réalisée afin de s’assurer qu’aucun des constituants principaux de la formulation ne présentaient d’incompatibilité physico-chimique qui pourrait être délétère vis-à-vis de leur stabilité en formulation. Ensuite, le développement de préparations hydro-lipidiques a été initié en tenant compte, d’une part de la solubilité des différents composants et, d’autre part de l’injectabilité, des propriétés rhéologiques et des profils de libération de la clonidine obtenus à partir des gels développés. Cette étude visait à obtenir une composition de référence qui soit à la fois injectable et capable de libérer un principe actif hydrophile sur plusieurs jours, voire plusieurs semaines, tout en possédant des propriétés rhéologiques intéressantes dans le cadre d’une viscosupplémentation articulaire. Enfin, un protocole de fabrication en milieu aseptique a été développé et plusieurs méthodes pour étudier les propriétés physico-chimiques des gels développés telles que la rhéologie, l’injectabilité, l’indice de gonflement, la stabilité et les profils de libérations ont été mises en place. <p>Les résultats ont montré qu’aucune incompatibilité ne semblait exister entre les trois composés majeurs de notre préparation, la monoléine, l’acide hyaluronique et la clonidine. Le développement des formulations nous a ensuite permis d’obtenir de nouveaux systèmes hydrolipidiques stériles et injectables à délivrance prolongée. Le véhicule qui remplissait au mieux nos objectifs était composé de 10,0% (m/m) d’éthanol ;de 15,0% de propylène glycol (m/m) ;de 15,0% (m/m) d’eau ;de 55,0% (m/m) de monoléine ;5,0% (m/m) d’huile de soja purifiée ;0,03% (m/m) d’α-tocophérol, de 7,5 mg/g d’HA et son pH était ajusté à 6,5 avec du NaOH 1N. Ce véhicule a montré un intérêt réel dans le cadre du développement de préparations biodégradables et biocompatibles pour le traitement de pathologies articulaires.En effet, cette composition présentait un écoulement de type pseudoplastique et des propriétés rhéologiques qui lui procuraient une bonne injectabilité. De plus, cette formulation a démontré in vitro une excellente capacité à gélifier au contact de fluides aqueux et à ralentir efficacement sur plusieurs semaines la libération des différents principes actifs incorporés (clonidine et dipropionate de bétaméthasone). Nous pouvions, dès lors, envisager que celle-ci serait capable de gélifier in situ au contact d’un fluide physiologique tel que le liquide synovial. Ensuite, suivant les recommandations de l’EMA, nous avons décidé d’utiliser l’association d’une filtration stérilisante et d’une préparation en milieu aseptique pour obtenir des formulations qui répondaient aux exigences en matière de préparation parentérale. C’est ainsi qu’un protocole de fabrication stérile de nos gels a été développé par nos soins en vue d’une éventuelle mise à l’échelle industrielle. Enfin, une étude de stabilité sur une année, suivant les normes ICH décrites pour des formulations destinées à être conservées au frigo, a été réalisée sur différents véhicules développés et contenant soit la clonidine, soit le dipropionate de bétaméthasone. Dans cette optique, plusieurs paramètres, tels que le dosage en principe actif, l’évolution du pH et du poids moléculaire de HA, le profil de libération ainsi que la rhéologie des formulations ont été évalués au cours du temps aux différentes conditions de conservation testées. Cette étude a permis de démontrer toute l’importance d’ajuster le pH de la préparation pour prévenir l’hydrolyse de l’HA, et cela indépendamment de l’incorporation de principe actif. Ainsi, il a pu être montré que l’ajustement du pH du véhicule à 6,5 à partir de NaOH dilué permettait d’améliorer considérablement la stabilité de la formulation puisqu’aucune modification significative de ses différents paramètres physico-chimiques et teneurs n’a été observée après un an de conservation à 5 et à 25 °C (60% HR) mais également après six mois à 30 °C (65% HR). Au cours de cette première partie, deux collaborations ont été initiées, l’une avec le Laboratoire du Prof. Siepmann de l’Université de Lille 2 et l’autre avec le Prof. Jerôme de l’Université de Liège. Avec l’aide du Prof. Siepmann, il a été possible de mettre au point un modèle mathématique pour caractériser les profils de libération des principes actifs à partir des différents véhicules développés. Le Prof. Jerôme a, quant à elle, mis à notre disposition un rhéomètre qui a permis d’approfondir nos connaissances sur les propriétés rhéologiques et viscoélastiques des formulations.<p>Ensuite, la seconde partie de notre travail a consisté à évaluer la tolérance, ainsi que l’efficacité des principes actifs sélectionnés et des formulations développées, à travers un modèle in vitro de cellules de l’inflammation (neutrophiles équins). Cette étude avait pour objectif d’évaluer deux aspects importants de la formulation :d’une part vérifier l’absence de réaction pro-inflammatoire qui pourrait être in vivo destructrice vis-à-vis du véhicule ainsi que des tissus environnants, et d’autre part vérifier l’effet anti-inflammatoire propre à la clonidine et au dipropionate de bétaméthasone seuls et en formulation. Cette étude a été réalisée avec la collaboration du Laboratoire du Prof. Serteyn de l’Université de Liège.Cette étude in vitro a démontré que les cellules restaient viables au moins pendant quatre heures lorsqu’elles étaient exposées à la matrice épurée de ses solvants. Ensuite, de manière surprenante, il a même pu être démontré que le véhicule permettait à la fois de prévenir et de réduire significativement la production des espèces réactives de l’oxygène (ROS) par les neutrophiles équins lorsque ceux-ci étaient stimulés au phorbol 12-myristate 13-acetate (PMA). Cette propriété peut être d’un grand intérêt dans le cadre de la prise en charge de l’arthrose car cette activité antioxydante pourrait permettre d’inhiber les dommages oxydatifs générés par les ROS et ainsi prévenir les dommages liés au développement du processus inflammatoire et qui peut, à long terme, s’avérer délétère pour les tissus environnants tels que le cartilage. Cette propriété du véhicule semble trouver son origine dans la monoléine qui, de par sa composition en alpha-tocophérol (200 ppm), présente également une activité antioxydante vis-à-vis des ROS. Toutefois, une action synergique liée à l’HA, à l’huile de soja ou à l’alpha-tocophérol incorporés aux formulations, n’est pas à exclure. Enfin, parmi les deux principes actifs sélectionnés, seul le dipropionate de bétaméthasone a montré une inhibition significative de la production des ROS.<p>Enfin, en tenant compte des résultats obtenus sur cellules, une étude in vivo pilote a été réalisée sur base d’un modèle de lapins. Cette étude visait à vérifier la tolérance ainsi que l’efficacité en prophylaxie de l’arthrose du véhicule développé ainsi que de la formulation contenant le dipropionate de bétaméthasone. Dans ce but, quatre groupes d’animaux (n=8) ont été constitués pour chacun des traitements testés :(i) groupe témoin :0,9 % tampon salin pH 7,4 ;(ii) véhicule à base de GMO développé; (iii) véhicule contenant du dipropionate de bétaméthasone ;(iv) groupe référence :Durolane®. Cette étude a été réalisée avec l’aide du Laboratoire du Prof. Henrotin de l’Université de Liège. L’hébergement des animaux ainsi que les actes chirurgicaux ont, quant à eux, été sous-traités par TNO (Delft, Pays-Bas).<p>De manière étonnante, il s’est avéré que le groupe contrôle présentait des scores macroscopique et histologique globalement peu élevés par rapport à ce qui est rapporté dans la littérature. Compte tenu de cette observation, il est difficile de se prononcer, sur base uniquement de cette étude, sur l’efficacité des différents traitements testés. Toutefois, il faut reconnaître que l’effet protecteur attendu pour le véhicule vis-à-vis de la dégradation du cartilage ne semble pas optimal et cela indépendamment de l’incorporation de dipropionate de bétaméthasone. Par ailleurs, l’étude des membranes synoviales a permis de démontrer qu’il n’y avait aucune différence significative en termes d’inflammation et de structure entre le groupe contrôle et les différents groupes traités. Ce qui signifie qu’aucun rejet n’a été observé vis-à-vis des formulations et que celles-ci ont, par conséquent, été bien tolérées malgré la formation de masses liées probablement au volume important injecté (900 µL) et au gonflement in situ du produit chez 37,5 % des lapins. Cette observation est importante puisqu’elle permet d’envisager de nouvelles perspectives telles que l’incorporation d’autres principes actifs pouvant éventuellement viser d’autres pathologies articulaires et pour lesquels une libération prolongée ou une protection mécanique du principe actif in situ serait bénéfique. <p><p><p><p><p><p> / Doctorat en Sciences biomédicales et pharmaceutiques / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Les milieux réactionnels issus de l’étude de la réactivité de deux types de polyols, le glycérol et le diglycérol par réaction d’estérification directe avec l’acide undécylénique, catalysée par l’acide dodécylbenzène sulfonique (ADBS). Les résultats montrent que les ystèmes polyol/acide undécylénique donnent une émulsion eau dans huile (E/H). L’ajout de l’ADBS et de l’eau formée in-situ aux systèmes polyol/acide undécylénique ont permis de réduire la taille des gouttelettes de 50 μm à moins de 1 μm et d’obtenir un système organisé (micro-réacteur). L’augmentation de la température contribue à favoriser le transfert de matière dans les systèmes émulsionnés et / ou gélifiés et d’obtenir un système monophasique, homogène et structurés. L’étude de la réaction de ces systèmes avec une approche site à site (site OH / site COOH) a montré que lorsque le nombre de sites acides carboxyliques est inférieur à celui des sites hydroxyles, la synthèse est totalement sélective en esters partiels des deux polyols (glycérol et diglycérol). Les rendements sont supérieurs respectivement à 60% en esters partiels de glycérol et à 70% en esters partiels de diglycérol. La modélisation de la cinétique de synthèses et la régression des données cinétiques ont montré que la réaction est réversible d’ordre 2 et athermique. Les énergies d’activation calculées sont de 17 kcal/mol et 16 kcal/mol respectivement pour le monoundécénoate de glycérol (MUG) et le diundécénoate de glycérol (DUG). De plus, la méthodologie de recherche expérimentale a montrée que les variables (concentration en catalyseur ADBS et température) permettent d’obtenir le MUG avec un rendement de plus de 60% et une sélectivité en MUG de 80%. Ensuite, l’étude de la réactivité de la double liaison terminale du MUG en présence de deux agents oxydants pour engendrer des molécules bolaamphiphiles simples a été réalisée par H2O2 / acide formique et acide métachloroperbenzoïque (m-CPBA). Les résultats ont montré le 10,11-dihydroxy-monoundécénoate de glycérol (MUGDiol) est obtenu par oxydation au H2O2 / acide formique et le 10,11-époxy-monoundécénoate de glycérol (MUGE) par réaction d’époxydation avec la m-CPBA. L’ouverture de la fonction époxyde par des molécules aminées permet l’observation de nouvelles molécules bolaamphiphiles : le 10-hydroxy-N-11-((2-hydroxyéthyl)amino)monoundécénoate de glycérol(bola éthanolamineglycérol) et le N,N-11-(diaminobutan)-10-hydroxymonoundecanoate de glycérol (bola diaminobutaneglycérol). L’étude des propriétés physico-chimiques de ces molécules amphiphiles et bolaamphiphiles a permis de monter que toutes ces molécules sont de solvo-surfactants actifs aux interfaces et elles réduisent la tension interfaciale de l’eau jusqu’à la limite de la solubilité dans l’eau. L’adsorption des molécules ne vérifie pas le modèle de Gibbs. Le MUG et le MUDG s’auto-assemblent dans l’eau et donnent des nano-objets (vésicules et agrégats plats) et s’adsorbent sur des surfaces polaires et solides (silice et ciment). Ces deux molécules retiennent 30% et 56% molécules d’eau et le nombre de molécules d’eau fortement liée aux têtes polaires est de 21 et 49 respectivement pour le MUG et le MUDG. Pour es molécules bolaamphiphiles pures (MUGE et bola éthanolamineglycérol), elles retiennent plus de 56% de molécules d’eau et se lient à plus 53 molécules d’eau. L’ensemble de ces propriétés physico-chimiques a permis de répondre aux problématiques industrielles et de formuler un produit de cure, un agent de démoulage et un produit anti-adhérent. / This study is of the reactivity of two types of polyols (glycerol and diglycerol) by direct esterification reaction with undecylenic acid from castor oil. This reaction was catalyzed by dodecylbenzene sulfonic acid (DBSA). The first step was to study of polyol / undecylenic acid reaction systems by physico-chemical approach. The result have shown that these systems give water-in-oil (W / O) emulsion. Adding DBSA and water formed in-situ in polyol/undecylenic acid systems have reduced droplet size from 50 microns to less than 1 μm and form an organized system (micro-reactor). Increasing temperature can simplify transfers in emulsified systems and / or melted gel and to get a monophasic and homogeneous system. The only systems and aided by water formed in-situ assists the organization and structuring of gels. The reaction study of these systems was analyzed by gas chromatography. This showed that when the number of carboxylic acid function sites is less than the hydroxyl function site, synthesis is totally selective to partial esters of the two polyols (glycerol and diglycerol). The yields are higher than 60% in partial glycerol esters and 70% in partial diglycerol esters. The kinetic modeling of this synthesis and regression of kinetic data by the software GEPASI showed that the reaction follows the reversible 2 order and it is athermic. The calculated activation energy is 17 kcal/mol for the synthesis of glycerol monoundecenoate (GMU) and 16 kcal/mol for glycerol diundecenoate (GDU), these values are close to the theoretical values and they show that the reaction is happening at room temperature. Moreover, the response of the surface methodology shows that the variables chosen for the present study are temperature and catalyst concentration have a positive effect on the yield of the GMU. This approach was used to determine the optimum conditions for producing the GMU. Second study performed was of the reactivity of the terminal double bond of the GMU in presence of two oxidizing agents H 2 O 2 / formic acid and metachloroperbenzoic acid (m-CPBA), for synthesized bolaamphiphiles molecules was performed. The H 2 O 2 /formic acid was used to oxidize the double bond of GMU in diol function of glycerol 10,11-dihydroxymonoundecenoate (GMUDiol). The m-CPBA epoxidizes the double bond of GMU to give glycerol 10,11-epoxymonoundécénoate (GMUE). The opening of the epoxide function by aminoalcohol molecules are used to generate the new molecules bolaamphiphiles molecules: the bola ethanolamineglycerol and the bola diaminobutaneglycerol. The third step was the stady of the physico-chemical properties of pure amphiphilic and bolaamphiphiles molecules. The result was shown that all molecules are solvo-surfactants molecules and they are active in the interfaces (liquid/air and liquid/solid). The curves of surface tension of water do not respect the Gibbs rule. GMU and DGMU self- assemble in water and give nano-objects (vesicles and aggregates) in diluted solutions. In hydrogel, the molecules self-assemble in lamellar phase. In this lamellar phase, the amount of water retained is 56% and the number of water molecules strongly linked to the polar heads is 49 moles of water/diglycerol monoundecenoate molecule (DGMU). All these physico-chemical properties have permit to respond to industrial problems such as water retention for the curing product, self-assembly for demoulding concrete and for surface anti-adhesion and adsorption and finally foaming required for the aged bitumen regeneration. For pure bolaamphiphiles molecules (GEMU and ethanolamineglycerol bola) reduce the interfacial tension of water to the limit of the solubility of this bola molecules in water but do not provide a critical aggregation concentration (CAC). They retain more water molecules respectively between 56% and 63% water and the number of water molecules strongly bound with two polar heads groups pure bolaamphiphiles molecules is between 42 and 53.