De manière générale, l’extraction des huiles essentielles préalable à l’analyse chimique se compose de deux étapes : extraction et analyse. Alors que l’étape analytique requiert en général quelques minutes, l’étape d’extraction nécessite plusieurs heures. C’est le cas de la méthode de Clevenger, inventée en 1928 (Clevenger, 1928), qui est la procédure de distillation de référence. Depuis la découverte des effets thermiques des micro-ondes par Spencer en 1946, l’impact des micro-ondes sur la matière a été largement caractérisé et validé par la communauté scientifique. Rapidement, les micro-ondes ont été utilisées pour l’extraction dans le but de contrecarrer les limites des techniques d’extraction conventionnelles. Notre travail a consisté en la conception, l’optimisation et la valorisation d’une technique d’extraction des huiles essentielle pour les matrices végétales et co-produits alimentaires : l’Hydrodiffusion assistée par micro-ondes et gravité (MHG). Une première partie du document est consacrée aux fondements et considérations théoriques des procédés conventionnelles et innovantes d’extraction des molécules aromatiques. Une seconde partiedu manuscrit rappelle les techniques employées pour la conception et valorisation de la MHG.Enfin, la dernière partie du manuscrit traite des résultats obtenus et s’articule selon trois sections distinctes : dans un premier chapitre, la mise au point, et l’application du nouveau dispositif de laboratoire sont décrites. L’originalité de l’appareillage réside en une extraction rapide, non destructrices et généralisables à divers matrices végétales discutées dans un second chapitre. La compréhension du phénomène mis en jeu dans l’extraction et l’approche écologique de l’invention fait l’objet d’un troisième et dernier chapitre. / In most cases, sample preparation can be divided in two distinctive steps : extraction andanalysis. While analytical step requires few minutes, the extraction step requires severalhours. This applies to clevenger method, invented in 1928, which today is the reference fordistillation extraction. Since the discovery of thermal effects of microwaves by Spencer in1946, the impact of microwaves on the matter has been widely characterized and validated bythe scientific community. Quickly, microwaves were used for extraction to coutercatlimitations of conventional extraction procedures. Our work consisted of design, optimizationand development of a new extraction technique of essential oils in vegetables matrices andby-products of food industry. The first part of the document is devoted to understanding thetheorical foundations and considerations of conventional and innovative extractionprocedures. A second part of the manuscript refers to the techniques used for the design andoptimization of micowaves hydrodiffusion and gravity. Finally, the last part of the manuscriptdeals with the results obtained and is divided into three distinct sections: in the first chapter,the development, optimization and implementation of the new device and described. Theapparatus allows rapid and non destructive extractions that can generalized for variousvegetables matrices. This topic is discused in a second chapter. A phenomenoncomprehension of process extraction and the ecological approach of the invention, is thesubject of a third and final chapter

Ces travaux de thèse portent sur la valorisation de la biomasse oléagineuse, via la polymérisation de synthons, issus d’huiles végétales, en polymères hyper-ramifiés. Ces recherches ont conduit à la synthèse et à la purification d’un nouveau monomère biosourcé, le 10,11-epoxy undecan-1-ol (EUnd), dont la polymérisation par ouverture de cycle (ROMBP) a permis de générer des polyéthers hyper-ramifiés biosourcés. Les conditions de polymérisations ont été étudiées en laboratoire dans le but d’optimiser les rendements de synthèse mais aussi afin de contrôler la structure chimique, ainsi que leurs propriétés. La copolymérisation de l’EUnd avec le glycidol a permis d’atteindre de nouvelles propriétés, notamment en termes de solubilité. Une seconde partie fut consacrée à la fonctionnalisation de polyesters hyper-ramifiés biosourcés, développés au LCPO lors du projet HyPerBioPol. L’objectif étant de contrôler la solubilisation des composés dans différents milieux, polaires et apolaires, afin de créer des polymères pouvant être utilisés comme agents de réticulation. / The aim of this thesis is to valorize oilseed biomass through the polymerization of building block, stemming from vegetable oils, into hyperbranched polymers. This research involves the synthesis and purification of a new bio-based monomer, coined as 10,11- epoxyundecanol (EUnd), which ring-opening multibranching polymerization (ROMBP) has generated bio-based hyperbranched polyethers (hbPEUnd). Conditions of polymerization have been studied in order to maximize yields of reaction and control both the chemical structure and the properties of hbPEUnd. Copolymerization of EUnd with glycidol has also been implemented, yielding hyperbranched copolyethers with varied properties (e.g. solubility). The second part of this work has been dedicated to the functionalization of bio-based hyperbranched polyesters, developed in the frame of a former project. Appropriate derivatizations have provided these modified polyesters with solubility in polar solvents and made them employable as curing agents.

Situé au sein de la plaine de la Bekaa au Liban, le fleuve du Litani est sujet à divers rejets agricoles, industriels, domestiques et urbain. Lors de l'irrigation des parcelles agricoles, les eaux du fleuve contaminent le sol et les cultures présentant ainsi un risque pour la santé de l'Homme et l’environnement. Parmi les méthodes de remédiation émergentes et en adéquation avec le développement durable figure la phytoremédiation assistée par les champignons mycorhiziens arbusculaires (CMA). Cependant, la rentabilité de ce mode de gestion constitue l'un des principaux freins à son développement et la valorisation de produits biosourcés, à hautes valeurs ajoutées, issus de la biomasse végétale produite sur ces sols contaminés permettrait d'abaisser les coûts globaux de gestion et de requalification de ces sols pollués. Parmi les filières de valorisation éco-innovantes, la culture de plantes à parfums aromatiques et médicinales (PPAM) productrices d'huiles essentielles (HE) à activités biologiques peut être suggérée comme une option prometteuse. Ainsi, l'objectif de ce travail de thèse a consisté tout d'abord à caractériser le sol d'une parcelle expérimentale située à Marj-Bekaa et directement irriguée par les eaux du Litani, puis à proposer un mode de gestion basé sur la production d'HE pouvant ainsi répondre aux attentes environnementales, économiques et sociales. Nos résultats montrent que la parcelle expérimentale, située à Marj-Bekaa et directement irriguée par les eaux du Litani, est principalement contaminée par des éléments traces métalliques [Ni (88 mg.Kgˉ ¹), Cr (122 mg.Kgˉ ¹), V (170 mg.Kgˉ ¹) et Mn (551 mg.Kgˉ ¹) et des polluants organiques [les alcanes (2.5 g.Kgˉ ¹ du sol)]. Cette contamination est à l'origine d'une (1) cytotoxicité vis-à-vis des cellules pulmonaires et hépatiques mise en évidence grâce au dosage de deux activités enzymatiques, la lactate déshydorgénase et la déshydorgénase mithochondriale mais aussi d'une (2) écotoxicité révélée par la réduction (i) des taux de germination des graines (blé, trèfle, luzerne, ray-grass et fétuque), (ii) de la biomasse microbienne du sol [bactéries Gram-positive et Gram-négative, champignons mychoriziens à arbuscules (CMA), champignons saprotrophes et ectomycorhiziens], (iii) de l'abondance et de la diversité des spores de CMA et (iv) de la richesse et de la diversité végétales. Cependant, toutes les plantes indigènes étaient mycorhizées. C'est pourquoi, la faisabilité de la phytoremédiation assistée par les CMA du site expérimental de la Bekaa, a été testée à la fois en microcosmes et in situ en utilisant une plante aromatique productrice d'HE, l'origan (Origanum syriacum L.). Nos résultats ont montré que non seulement l'origan possède un potentiel de dissipation des alcanes mais en plus cette plante ne transfère pas ces polluants dans les HE extraites à partir de sa biomasse aérienne. Par ailleurs, il a été constaté que la mycorhization a une influence sur la composition des HE. En outre, notre étude a permis l'évaluation de diverses activités biologiques (antifongiques, antioxydante et anti-inflammatoire) d'une gamme d'HE extraites de différentes espèces végétales dont l'origan et ce en présence et en absence des cyclodextrines (HP-β-CD), oligosaccharides cycliques qui complexent les HE et augmentent leurs biodisponibilités. / Located in the Bekaa valley in Lebanon, The Litani River is exposed to agricultural, industrial, domestic and urban wastewaters. Through the irrigation of agricultural soils, the river's water contributes to soil and culture contamination and represents a risk for human health and environment. Amongst the emergent sustainable remediation methods, there is arbuscular mycorrhizal fungi (AMF) assisted-phytoremediation. However, one of the limitation in using phytoremediation as depollution method is its socio-economic profitability. Among the eco-innovative valorization processes with high profitability, the cultivation of aromatic and medicinal plants producing essential oils (EO) with biological activities has been suggested as a promising option. Thus, this thesis work aims firstly at characterizing the soil of an experimental site located at Marj-Bekaa and directly irrigated by the Litani's water and secondly at proposing a mode of management of the contaminated soil based on the production of EO that can meet environmental, economic and social expectations. Our findings showed that the soil sampled in Marj-Bekaa is mainly contamined by metal trace elements [Ni (88 mg.Kgˉ ¹), Cr (122 mg.Kgˉ ¹), V (170 mg.Kgˉ ¹) and Mn (551 mg.Kgˉ ¹) and alkanes (2.5 g.Kgˉ ¹ of soil). This contamination is causing (i) cytotoxicity against both bronchial and hepatic human cells revealed by the evaluation of two enzyme activities, extracellular lactate dehydrogenase and mitochondrial dehydrogenase, as well as (2) ecotoxicity pointed out by the reduction of (i) seed germination (wheat, clover, alfalfa, ryegrass and tall fescue), (ii) soil microbial biomass [Gram-positive and Gram-negative bacteria, arbuscular mycorrhizal fungal (AMF), ectomycorrhizal and saprotrophic fungi], (iii) abundance and diversity of AMF spores as well as (iv) the plant diversity and richness. The AMF-assisted phytoremediation of the Bekaa experimental site was evaluated both in microcosms and in situ experiments using an aromatic plant producing EO, oregano (Origanum syriacum L.). Our results revealed that oregano plant possess an alkane's dissipation potential and no polluant transfer is detected in EO. Moreover, the mycorrhization modified the EO composition. On the over hand, our study evaluated several biological (antifungal, antioxidant and anti-inflammatory) activities of a range of EO extracted from many plant species including oregano, in the presence and the absence of cyclodextrines (HP-β-CD), cyclic oligosaccharides that encapsulate EO and enhance their bioavailabilities.

Cette thèse porte sur la conception de carbonates cycliques originaux et d’amines dérivés des huiles végétales dans le but de synthétiser des poly(hydroxyuréthane)s entièrement bio-sourcés. D’une part, deux voies d’accès à des amines dérivées d’acides gras utilisant des conditions douces ont été étudiées. La première consiste en l’oxydation sous air d’alcools aliphatiques en nitriles en présence de TEMPO supporté sur silice, suivi par une hydrogénation des dinitriles en diamines. Egalement, des diènes dérivés d’acides gras ont été couplés à la cystéamine via une chimie thiol-ène, permettant l’accès à des diamines aliphatiques bio-sourcées. D’autre part, des carbonates cycliques substitués à 5 chaînons ont été synthétisés à partir de dérivés d’acides gras et de glycérol, dans le but d’augmenter leur réactivité vis-à-vis de l’aminolyse. En insérant un groupement fonctionnel éther, thio-éther ou ester en position α ou β des carbonates cycliques, la réactivité de ces derniers vis-à-vis des amines a pu être ajustée. L’étude de la sélectivité, des réactions secondaires et de la catalyse de la voie carbonate/amine a été menée afin de mieux appréhender cette voie d’accès à des polyuréthanes sans isocyanates. Des poly(hydroxyuréthane)s entièrement oléo-sourcés ont été synthétisés avec succès, montrant des propriétés physico-chimiques contrôlables selon la structure des monomères. / In this thesis, vegetable oils were used as a platform to design original cyclic carbonates and amines with the goal to synthesize fully bio-based poly(hydroxyurethane)s. On the one hand, two routes to fatty acid-based amines were implemented in mild conditions. First, the oxidation of aliphatic alcohols into nitriles was performed under air in the presence of supported TEMPO on silica, followed by hydrogenation of nitrile compounds into corresponding amines. Second, thiol-ene chemistry was performed on unsaturated fatty acid substrates to design original aliphatic bio-based diamines. On the other hand, substituted 5-membered cyclic carbonates were designed from fatty acids and glycerol derivatives to enhance their reactivity towards aminolysis. By inserting ether, thio-ether or ester functionalities in α- or β-position of the cyclic carbonates, their reactivity towards amines could be tuned. Investigations on the selectivity, side reactions and catalysis of the carbonate-amine reaction were carried out to apprehend this route to non-isocyanate polyurethanes. Fully vegetable oil-based PHUs with tunable physico-chemical properties with respect to the monomer structures could be easily achieved.

L’objectif de cette thèse était de réaliser des désodorisants, obtenus à partir de différentes essences naturelles. Ceux-ci doivent être efficaces dans l’amélioration du microclimat des atmosphères de travail. Une étude fondamentale sur l'optimisation de l'extraction des essences naturelles et l'identification des composants de ces essences a été réalisée par GC/MS. Nous avons étudié également les processus de reconnaissance moléculaire entre les composants majoritaires de ces essences et des CDs natives ou modifiées. La stabilité de ces complexes a été mesurée par trois méthodes différentes : l’headspace statique, la spectrophotométrie UV-visible et la microcalorimétrie de titration isotherme. La réalisation d’adsorbants à base de cyclodextrines a été effectuée en utilisant des polymères de cyclodextrine synthétisés à partir de l’épichlorhydrine ainsi que des matériaux hybrides de type CM-β-CD/LDH. L’efficacité des désodorisants obtenus a été évaluée en mesurant la durée de libération des composés odorants. / The objective of this thesis was to develop air fresheners from various natural essences. Those must be efficient in the improvement of working atmosphere microclimate. A fundamental study on the optimization of extraction of natural essences andidentification of components of these essences was performed by GC/MS. We have also studied the process of molecular recognition between the major components of these essences and native or modified CDs. The stability of these complexes was measured by three different methods: static headspace, UV-visible spectrophotometry and isothermal titration microcalorimetry.The realization of adsorbents supports based on cyclodextrins was carried out by using cyclodextrin polymers synthesized from epichlorohydrin and hybrid materials of CM-β-CD/LDH type. The efficiency of air fresheners was evaluated by measuring the release time of odorous compounds.

La banane plantain est un fruit couramment consommé au Congo-Brazzaville sous la forme cuite en tant qu’accompagnement. Le procédé de friture profonde de la banane plantain est une pratique très répandue, souvent mal maitrisé, compte tenu de l’utilisation prolongée des huiles de friture entrainant la formation de composés néfastes à la santé. En effet, depuis un certain nombre d’années, la consommation d’huiles locales (soja, palme) et leurs dégradations après chauffage constituent une des préoccupations principales pour la sécurité sanitaire du consommateur. Les objectifs de cette thèse consistaient à étudier l’influence du procédé de la friture profonde appliqué à la banane plantain Musa AAB, variété « Harton » au stade de maturité 7, consommée sous la forme de disque. Nous avons dans un premier temps appliqué la méthodologie des surfaces de réponse au procédé de friture profonde, afin de déterminer l’influence de trois paramètres (temps / température / quantité) sur différentes réponses (couleur, dureté, teneurs en huile et en eau des produits frits) en fonction de la nature de l’huile utilisée (soja, palme, huile Frial). Une fois les conditions optimales obtenues sur la banane plantain en condition domestique, l’étude s’est focalisée sur l’évolution de la stabilité des huiles de friture par le suivi des paramètres physico-chimiques de dégradation de ces dernières (composés polaires totaux, acides gras libres, composés primaires et secondaires d’oxydation). Des analyses de la couleur, du point de cristallisation et de la viscosité sont venues compléter l’étude et ont permis d’établir la durée d’utilisation optimale de ces huiles en fonction de la quantité de banane plantain à frire. Enfin, les mécanismes de transfert d’eau et d’absorption d’huile dans la matrice ont été étudiés et modélisés en fonction de la température, de l’épaisseur et du temps d’immersion. / Plantain is a fruit commonly consumed in Congo - Brazzaville in its cooked form, as an accompaniment. The process of deep frying plantain is a widespread practice, often poorly mastered, given the prolonged use of frying oils, leading to the formation of compounds harmful to health. Indeed, for a number of years, the consumption of local oils (soybean, palm) and their degradation after heating are cause of major concern for consumer safety. The objectives of this study were to investigate the influences of the deep frying process applied on the Musa AAB plantain of "harton" variety, maturity level 7, as consumed in sliced form. We initially applied response surface methodology (RSM) to the deep frying process to determine the influence of three parameters (time / temperature / quantity) on different responses (color, hardness, oil uptake and water content) according to the type of oil used (soybean, palm, Frial oils). Once optimal conditions were obtained from the plantain in domestic conditions, the study focused on the evolution of frying oil stability, by monitoring physicochemical parameters of the degradation of the aforementioned (total polar compounds, free fatty acids, primary and secondary oxidation products). Analyses of color, crystallization point and viscosity, were added to the study and helped establish the optimal duration of use for these oils depending on the quantity of plantains fried. Lastly, the mechanisms of water transfer and oil uptake in the matrix has been studied and modeled according to temperature, thickness and immersion time.

Les huiles essentielles d'agrumes sont une source abondante et peu chère de terpènes oxygénés, molécules à haute valeur ajoutée pour l'industrie des arômes et des parfums notamment. Le procédé industriel employé pour leur extraction, de type liquide-liquide peut potentiellement être intensifié par l'utilisation de contacteurs membranaires, qui permettent de s'affranchir de l'étape de décantation et d'élargir le choix des solvants. Cependant, la faible tension de surface entre les huiles essentielles et les solvants hydro-alcooliques rend difficile la stabilisation de l'interface dans la membrane. En l'état actuel, les contacteurs membranaires sont inenvisageables pour cette application à l'échelle industrielle. L'objectif est de proposer des solutions afin de faciliter la stabilisation de l'interface. On souhaite élargir la fenêtre dans laquelle la différence de pression entre les deux phases doit être contrôlée, une différence de 0,5 bar étant choisie comme minimum pour l'application à plus grande échelle. Cela signifie que la pression critique ΔPc (au-dessus de laquelle la phase non mouillante traverse la membrane) doit être supérieure à 0,5 bar. Deux pistes ont été explorées : travailler d'une part sur le choix du solvant, et d'autre part sur la sélection de la membrane en fonction du diamètre maximal des pores ainsi que de ses propriétés de surface. En conclusion, cette étude a permis d'identifier des membranes en PTFE et céramique greffée pour lesquelles la différence de pression entre les deux phases peut être contrôlée dans une fenêtre relativement large de 0,5 bar. C'est une avancée considérable par rapport aux modules commerciaux Liqui-Cel® en polypropylène.

Deux objectifs étroitement liés sont poursuivis dans ce travail. Tout d'abord contribuer au développement de la RMN du carbone 13 en tant qu'outil d'analyse des mélanges complexes naturels et en particulier des huiles essentielles. Parallèlement, contribuer à la diversification de l'offre PPAM en région Corse en caractérisant les plantes par l'étude détaillée de la composition chimique des huiles essentielles qui en sont extraites et en essayant d'établir les relations entre la nature des constituants et les propriétés des plantes (activité biologique). Nous avons réalisé des mélanges binaires de mono, sesqui- et diterpènes oxygénés qui montrent que les liaisons hydrogène intermoléculaires sont responsables des variations de déplacements chimiques des carbones dans le spectre du mélange par rapport aux valeurs des composés purs. Par ailleurs, il est probable que d'autres liaisons faibles (Van der Waals) sont aussi impliquées dans l'existence de variations des déplacements chimiques de certains carbones. Nous avons ainsi utilisé la méthode d'analyse des huiles essentielles par RMN du carbone-13, mise au point et développée au sein de notre équipe pour étudier la composition chimique de trois huiles essentielles de plantes insulaires : Clinopodium ascendens de l'île et de Madère, Bupleurum fruticosum et Santolina corsica de Corse. - L'huile essentielle de Clinopodium ascendens a montré une grande richesse en composés menthaniques substitués en C3 (cis-et trans-isopulégones, néoiso-isopulégol). - L'huile essentielle de buplèvre de Corse, Bupleurum fruticosum a fait l'objet d'une étude détaillée afin de mieux cerner l'influence de paramètres importants pour sa production (variabilité chimique, état physiologique du végétal, différents organes du végétal, mode d'obtention de l'huile essentielle, étude de l'hydrolat). - La présence de nombreux monoterpènes irréguliers a été mise en évidence dans l'huile essentielle de Santolina corsica et l'activité antimicrobienne de cette huile essentielle est liée à la présence d'un monoterpène irrégulier : le lyratol.

La flash-détente® sous vide, une nouvelle alternative aux procédés traditionnels de blanchiment-broyage, est un procédé consistant à étuver le matériel végétal (fruits, légumes) à 60-90ºC puis à l'introduire brutalement dans une chambre sous vide poussé (30-50 mBar). Lors de la détente sous vide, l'évaporation instantanée d'une fraction de l'eau de constitution (10 %) entraîne une désagrégation du matériel végétal suite à l'expansion avec formation de micro-canaux intercellulaires. Ce procédé adiabatique, mis en oeuvre sur fruit de la passion pourpre, mangue et citron, a permis d'obtenir après raffinage des purées présentant des caractéristiques particulières par rapport aux jus et purées obtenus par un procédé traditionnel. Les purées flash détente® présentent des consistances et viscosités très nettement supérieures aux produits de référence suite à l'incorporation d'une partie de l'enveloppe externe des fruits et donc à des teneurs en parois cellulaires plus élevées, mais aussi de par l'accroissement de l'espace intercellulaire au niveau de la lamelle moyenne. Les purées flash détente® présentent aussi des colorations plus claires et plus intenses suite à l'incorporation de molécules colorées (anthocyanes) et de tissus blanchâtres (albedo) provenant de l'enveloppe externe des fruits, avec pour le citron, une amérisation de la purée flash détente®. Enfin, les huiles essentielles ont été récupérées par application du procédé flash détente® à des écorces d'agrumes (citron, orange douce, mandarine et pomelo) avec des rendements comparables aux procédés d'extraction traditionnels. En comparaison avec des huiles pressées à froid, elles sont enrichies en hydrocarbures terpéniques et appauvries en composés oxygénés.

Les paysans stockent entre 60 et 80% de la production des grains qui est régulièrement infestée par les insectes ravageurs. Les plantes insecticides méritent dêtre valorisées à travers notamment leur huile essentielle afin de limiter la dépendance des paysans aux insecticides chimiques, largement utilisés au Nord du Cameroun et dont les dangers sont bien connus. Lanalyse chromatographique de quelques huiles essentielles locales, révèle que Cymbopogon citratus (DC.) Stapf. (Poacée), Ocimum gratissimum L. (Lamiacée) et Ocimum suave Willd (Lamiacée) sont constituées respectivement du citral, du thymol et de leugénol à plus de 50%. Les huiles essentielles de Annona senegalensis Pers. (Annonacée), Hyptis spicigera Lam. (Lamiacée), et Xylopia aethiopica (Dunal) A. Rich. (Annonacée), contiennent majoritairement des monoterpènes hydrocarbonés dont lα-phellandrène, lα-pinène, le sabinène et le β-pinène. H. spicigera et X. aethiopica, dont la composition varie suivant lorigine de la plante, sont les plus efficaces contre Callosobruchus maculatus (F.) et Sitophilus zeamais (Motsch.), principaux ravageurs primaires des greniers au Nord du Cameroun. Lactivité insecticide de H. spicigera est marquée par sa teneur en α-pinène (39,0%) tandis que celle de X. aethiopica est due à leffet synergique de ses composés. La volatilité des huiles essentielles nécessite des supports aptes à réguler le relarguage des molécules volatiles. Avec plus de 90% de molécules volatiles libérées en 7 jours, la poudre des infrutescences de X. aethiopica, qui contiennent plus de 5% dhuile essentielle, bien que toxique contre C. maculatus, ne permet pas de réguler et de prolonger la libération des molécules volatiles. Le kaolin testé dégrade lhuile essentielle X. aethiopica tandis que lincorporation de lamidon à la gomme arabique permet de libérer en 7 jours, 40,5 à 55,9% des molécules volatiles suivant la proportion damidon. Cette combinaison est un système qui autorégule le relarguage en deux phases. La première phase a un taux de relarguage élevé qui entraîne un effet « Knock down » sur C. maculatus, et la seconde phase présente un relarguage lent et prolongé qui pourrait, par un effet répulsif, éviter linfestation des grains stockés. Cette étude est une contribution du projet « STOREPROTECT PIC-2003 » à la protection des denrées stockées par lutilisation des ressources locales au Nord du Cameroun.