Ces dernières années, de plus en plus de composés organiques réfractaires et toxiques ont été détectés dans les eaux usées. Un bon nombre de ces polluants organiques sont difficilement dégradés par des traitements classiques. Les procédés d’oxydation avancée à base de radicaux sulfates (SR-AOP) sont apparus comme une méthode innovante dans le domaine de la décontamination oxydative des eaux polluées. Des études antérieures ont porté sur ces SR-AOP utilisant du peroxodisulfate (PS) ou du peroxomonosulfate (PMS) comme oxydants, en particulier des couples «métaux de transition et oxydants» (systèmes Fe (II)/PS, systèmes Ni(II)/PMS et Co (II))/PMS), où il a été confirmé que SO4•-·présentent des avantages (sélectivité) par rapport au radical hydroxyle (HO•) pour la décontamination des eaux usées contenant des polluants organiques.Dans cette thèse, nous avons généré des radicaux tels que le radical sulfite SO3•-, le radical sulfate SO4•-, le radical peroxomonosulfate SO5•- à partir d’ions métalliques (Cr(VI), le Co(II), le Fe(III)) capables d’activer le sulfite pour la dégradation des composés organiques. L'efficacité d'élimination et le mécanisme d'oxydation ont été étudiés et le rôle des espèces soufrées a été élucidé. / In recent years, more and more refractory and toxic organic compounds are detected in wastewater. Many of these organic pollutants can hardly be degraded by conventional water treatments. Sulfate radical based advanced oxidation process (SR-AOPs), have emerged as a promising method in the field of oxidative decontamination of polluted water. Past studies focused on this SR-AOPs with peroxydisulfate (PS) or peroxymonosulfate (PMS) as oxidants, especially the ‘transition metal + oxidants’ (i.e. Fe(II)/PS system, Ni(II)/PMS system and Co(II)/PMS system), which has been confirmed that SO4·− has advantages over HO in the decontamination of wastewater containing organic pollutants. In this PhD thesis, oxysulfur radicals including sulfite radical SO3·−, sulfate radical SO4·−, peroxymonosulfate radical SO5·− produced by transition metal ions such as Cr(VI), Co(II), Fe(III) activated sulfite were used to degrade organic compounds. The removal efficiency, the oxidation mechanism were examined, and and the role of sulfur species were elucidated.

En France, en 2012, les sujets âgés d’au moins 65 ans représentaient 71 % de l’incidence du Cancer ColoRectal (CCR). Depuis 2005, des thérapies ciblées ont été autorisées dans le CCR métastatique (CCRm) et sont recommandées en 1ère ligne en association à une chimiothérapie. Face à un manque d’évaluation de ces médicaments chez le sujet âgé, l’objectif de ce travail était l’étude, en situation réelle de soins, de l’utilisation, des bénéfices et de la sécurité d'emploi des médicaments anticancéreux, dont les thérapies ciblées, chez le sujet âgé et/ou fragile atteint de CCRm. Une revue systématique de la littérature a confirmé la faible inclusion des sujets âgés et fragiles dans les essais cliniques évaluant les thérapies ciblées dans le CCRm. D’après une étude sur des données mondiales de pharmacovigilance et la réunion de deux cohortes de terrain de patients traités par thérapies ciblées, nous avons montré que leur effectivité et sécurité d’emploi chez le sujet âgé étaient équivalentes à celles du sujet plus jeune. Dans la cohorte, la fragilité vis-à-vis des effets indésirables graves et du décès était liée aux caractéristiques du CCRm. Enfin, d’après une étude de terrain pilote et une cohorte dans les données de l’Assurance Maladie française, nous avons montré que, chez le sujet âgé, le traitement par médicaments anticancéreux, dont les thérapies ciblées, n’était pas optimal et encore très lié à l’âge des patients. Le rapport bénéfices/risques des thérapies ciblées semble donc positif dans la population âgée atteinte de CCRm actuellement traitée. Cependant, la population âgée traitée ne semble pas encore totalement correspondre à celle qui pourrait bénéficier du traitement. / In France, in 2012, patients aged at least 65 years accounted for 71% of the incidence of ColoRectal Cancer (CCR). Since 2005, targeted therapies have been authorized in metastatic CRC (mCRC) and are recommended in first-line in combination with conventional chemotherapy. Given this lack of evaluation of these drugs in the elderly, the objective of this work was the study, in real-life setting, of the use, the benefits and the safety of anticancer drugs, including targeted therapies in elderly and/or frail mCRC patients. A systematic review of the literature confirmed the low inclusion of elderly and frail patients in clinical trials evaluating targeted therapies in the mCRC. According to a study on international pharmacovigilance data and the pooling of two field cohorts of patients treated by targeted therapies, we showed that their effectiveness and safety in the elderly were equivalent to those of the younger. In the cohort, frailty regarding serious adverse events and death was related to the characteristics of the mCRC. Finally, according to a pilot field study and a cohort in the French health insurance data, we have shown that, in the elderly, the treatment with anticancer drugs, including targeted therapies, was not optimal and still very related to the age of the patients. The benefit/risk ratio of targeted therapies therefore seems positive in the elderly population with mCRC currently treated. However, the elderly population treated does not seem to be fully matching with those who would benefit from treatment.

Comme plusieurs pays du monde, Madagascar a fait rentrer dans sa politique de santé, l’utilisation des médicaments génériques, de moindre coût, pour faciliter l’accès aux soins de la population. La promotion des médicaments génériques impose de garantir leur qualité par rapport aux médicaments de référence. Une étude a été menée pour contribuer à l’amélioration des pratiques du système de réglementation et des contrôles pharmaceutiques de Madagascar. Pour cela, l’environnement pharmaceutique et le système d’enregistrement des médicaments de ce pays sont présentés en regard de ceux existants dans d’autres pays. Ensuite, des contrôles de qualité englobant des essais physico-chimiques, pharmaco-techniques et pharmacologiques, sont réalisés sur vingt-deux médicaments antihypertenseurs dont quatre spécialités de références et dix-huit spécialités considérées comme leurs génériques, échantillonnés à Madagascar. L’augmentation incessante du nombre de malades atteints d’hypertension artérielle, couplée avec la difficulté de son traitement, sont à l’origine du choix de la famille thérapeutique étudiée. Pour les dix-huit spécialités considérées comme génériques, des non conformités aux référentiels ont été révélées. Seulement une spécialité considérée comme générique a présenté des caractéristiques, dont la cinétique de dissolution et les résultats pharmacologiques, similaires à celles de la référence. Des préconisations impliquant tous les acteurs du domaine pharmaceutiques ont pu être dégagées à partir de l’étude. / Like many countries in the world, Madagascar has returned in its health policy, the use of generic drugs, because of their lower cost, to facilitate access to health care of the population. The promotion of generic drugs needs to ensure their quality compared to reference drugs. A study was conducted to contribute to the improvement of practices and drug regulatory system in Madagascar . For this, the pharmaceutical environment and the registration of generic drugs in this country with those of other countries are presented. Then quality control tests were performed on twenty two antihypertensive drugs including four referent specialties and eighteen specialties considered as their generic, sampled in Madagascar . The choice of this therapeutic family was governed by the constant increase in the number of patients suffering from hypertension, associated with the difficulty of treatment. For the eighteen specialties considered as generics, non-compliances with standards were recorded at the end of the physicochemical and pharmacotechnical tests and pharmacological studies. Only one specialty was shown to present similar characteristics, including dissolution kinetics and pharmacological results, as the reference. Recommendations involving all stakeholders of the pharmaceutical field have been brought from the study.

Le profilage d’impuretés de candidats médicaments est une préoccupation majeure des industries pharmaceutiques. L’identification et la quantification des impuretés doivent être strictement contrôlées pour assurer l’efficacité et la toxicité limitée du principe actif. Il est donc nécessaire de disposer de méthodes analytiques performantes afin de s’assurer que l’ensemble des impuretés est identifié. L’HPLC phase inverse sur phase C18 reste aujourd’hui la méthode de choix pour cette tâche. Cependant, il arrive que cette méthode échoue, notamment lorsque le principe actif n’est pas suffisamment retenu sur la colonne ou que les impuretés ne sont pas parfaitement séparées du composé principal. Il est alors essentiel de pouvoir se tourner vers des méthodes analytiques alternatives et complémentaires.Ce travail de recherche traite du développement et de l’évaluation de méthodes analytiques alternatives à l’HPLC phase inverse sur phase C18 pour le profilage d’impuretés de principes actifs pharmaceutiques. L’HPLC phase inverse sur d’autres phases stationnaires, l’HPLC mixed-mode ainsi que la SFC ont été explorées et leurs performances chromatographiques comparées. La comparaison et l’étude des différentes méthodes ont permis de proposer une stratégie d’analyse du candidat médicament. / Impurity profiling of drug candidates is a significant concern of pharmaceutical industries. The identification and quantification of impurities must be strictly controlled to ensure the efficacy and limited toxicity of the active ingredient. It is therefore necessary to have efficient analytical methods to ensure that all impurities are identified. Today, reversed-phase HPLC with C18 column remains the method of choice for this task. However, this method sometimes fails, particularly when the active pharmaceutical ingredient is not sufficiently retained on the column or when the impurities are not resolved from the main compound. It is therefore essential to turn to alternative and complementary analytical methods.This work deals with the development and evaluation of alternative analytical methods to reversed-phase HPLC on C18 phase for impurity profiling of pharmaceuticals. Reversed-phase HPLC on other stationary phases, mixed-mode HPLC as well as SFC were explored and their chromatographic performances compared. The comparison and the study of the different methods allowed proposing a strategy of analysis of the drug candidate.

L'utilisation de nanoparticules (NPs) comme vecteur de médicaments est actuellement en plein développement de vectoriser des principes actifs dans l'organisme pour en diminuer les effets secondaires. Cependant peu d'études portent sur l'activité biologique de ces NPs et plus particulièrement sur leur toxicité intrinsèque. Récemment, une formulation orale d'Héparine de Bas Poids Moléculaire à base de NPs composées d'un mélange de deux polymères, polycaprolactone et Eudragit® RS, a été développée au sein de l'EA3452. Nous avons entrepris d'étudier la cytotoxicité de ces NPs vides ainsi que celles chargées avec le médicament par deux méthodes d'encapsulation : la nanopréciptation et la double émulsion. La toxicité observée des NP vides a été étudiée. Elles sont toxiques pour la lignée de macrophages de rat NR8383 d'une manière dose- et temps-dépendante. La microscopie électronique a montré que les NPs pénétraient dans la cellule, de façon unitaire, par endocytose et gagnent les mitochondries déclenchant un phénomène de mitophagie alors qu'aucune image évoquant une apoptose n'a été observée. Ceci est confirmé par l'étude des voies métaboliques par « microchip arrays » et RT-PCR quantitative. Les voies métaboliques conduisant à l'autophagie sont activées (en particulier le gène atg1611) sans que l'apoptose soit mise en jeu. La désorganisation des structures mitochondriales est associée à une répression de l'expression du gène opa1. Ces résultats obtenus doivent être confirmé sur des macrophages humains. Cependant ils tendent à montrer que les NPs seules ont des effets biologiques qui doivent être pris en compte avant toute utilisation chez l'homme / Nanoparticles (NPS) are more and more used in medicine, in imaging and as vector for drugs. In this case, NPs are used to lessen the toxicity of the active product. However, a possible toxicity of these carriers is seldom taken into account. In the EA3452, low molecular weight heparin (LMWH)-based NPs have been devised a mix of two polymers, polycaprolactone (PCL) and Eudragit® RS (ERS). Preliminary works has shown that these NPs preparations, obtained by either nanopreciptation or double emulsion, are cytotoxic per se. on a rat macrophage cell line, NR8383 in a dose-dependent (15 - 40 µg/mL) and time-dependent (4 - 24 h) manner which was further investigated. Electron microscopy has shown that NPs enter the cell unitarily by endocytosis. They enter the mitochondria inducing a phenomenon of mitophagy but no pictures evocating apoptosis were observed. Then, we have investigated the metabolic pathways using microchip array and quantitative RT-PCR. The pathways conducting to autophagy are activated (e.g. gene atg1611) while there is no activation of the pathways conducing to apoptosis. The alteration of the morphology of the mitochondria was associated to an underexpression of opa1. Although these results were obtained with animal cell line, and should be confirmed with human macrophages, they show that NPs have biological effects that have to be evaluated before their use in human

Le glioblastome (GBM) est une tumeur maligne du cerveau très agressive et actuellement incurable. Après le traitement standard, le GBM récidive toujours à cause de son caractère invasif et de sa résistance aux agents chimiothérapeutiques alkylants. Dans cette thèse, nous avons évalué la faisabilité, l'efficacité et la tolérance de l’hydrogel « nanocapsules lipidiques chargées en Lauroyl-gemcitabine » (GemC12-LNC) pour le traitement local du GBM. GemC12-LNC a été préparé par un procédé d'inversion de phase. Il est injectable, adapté à l'implantation cérébrale et capable de libérer de façon prolongée le médicament in vitro. Chez les souris saines, aucune inflammation, apoptose ou activation de la microglie n’a été observée après exposition à l'hydrogel, ce qui suggère que ce système est bien toléré. L'injection intra-tumorale de GemC12-LNC dans un modèle de GBM U87 sous-cutané et orthotopique a réduit de façon significative la croissance tumorale et a augmenté la survie médiane de l'animal par rapport aux contrôles, respectivement. De plus, en vue d’une meilleure relevance clinique, une technique de résection tumorale reproductible du GBM U87 et du gliosarcome 9L a été mise au point et l'hydrogel GemC12-LNC a réduit les récidives chez les souris et les rats, respectivement. En conclusion, l'efficacité et la tolérance de l’hydrogel GemC12-LNC ont été démontrées in vitro et in vivo. Cette formulation simple peut être injectée directement dans la cavité de résection du GBM, et combine les propriétés avantageuses des nanomédecines et des hydrogels. GemC12-LNC peut donc être considéré comme un système d'administration prometteur et innovant pour le traitement local du GBM. / Glioblastoma (GBM) is an aggressive malignant brain tumor characterized by rapid proliferation and propensity to infiltrate healthy brain tissue. Despite aggressive standard of care therapy GBM always recur, mainly because of its high invasiveness and chemoresistance to alkylating drugs. In this Thesis, we evaluate the feasibility, efficacy and safety of the nanomedicine hydrogel Lauroyl-gemcitabine lipid nanocapsule (GemC12-LNC) for the local treatment of GBM. GemC12-LNC was prepared by a phase-inversion technique process. It is injectable, adapted for brain implantation and able to sustainably release the drug in vitro. In healthy mice brain, no inflammation, apoptosis or microglia activation was observed after exposure to the hydrogel suggesting that this system is well tolerated and suitable for an application in the brain. Intratumoral injection of GemC12-LNC hydrogel in a U87subcutaneous and orthotopic GBM model significantly reduced tumor growth and increased the animal’s median survival compared to the controls, respectively. Moreover, to mimic the clinical setting, a reproducible tumor resection technique of U87 GBM and 9L gliosarcoma was developed and the GemC12-LNC hydrogel slowed down the formation of recurrences in mice and rats brain, respectively. In conclusion, the feasibility efficacy and safety of GemC12-LNC have been shown in vitro and in several preclinical in vivo models showing that this nanomedicine hydrogel is a promising and innovative delivery system for the local treatment of GBM. This gel can be directly injected in the GBM resection cavity, has a very simple formulation and combines the properties of nanomedicines and hydrogels.

Les polyélectrolytes sont des polymères chargés, solubles dans l'eau, omniprésents dans les nature et capables d’interagir avec de nombreux composants cellulaires. Leur utilisation dans des essais cliniques est actuellement limitée par le manque de données fiables sur les relations entre leurs structures et leurs biopropriétés. Ce projet s'inscrit dans un programme plus vaste visant à obtenir une bibliothèque de polyélectrolytes multifonctionnalisés bien caractérisés pour le criblage de biopropriétés. Dans ce cadre, nous avons cherché à synthétiser des chaînes macromoléculaires contenant des unités maloniques C(COOH)2 situées à différentes positions le long du squelette du polymère. Ces unités peuvent être utilisées comme points de départ pour introduire plusieurs autres groupes fonctionnels en utilisant de nombreuses réactions de la chimie organique, conduisant à un grand nombre de structures à partir d'un squelette commun, y compris des copolymères. Cette thèse est schématiquement divisée en quatre parties : (a) une présentation bibliographique des relations existant entre structures et propriétés pour des polymères multifonctionnalisés, suivie d'une analyse plus spécifique de l'importance du positionnement d’esters carboxyliques le long d’une chaîne carbonée, (b) une description des efforts expérimentaux menés pour obtenir les poly(triméthylène-1,1-dicarboxylate)s, des intermédiaires clés dans la synthèse des polymères décrits dans les chapitres suivants, (c) une description de l'hydrolyse du précurseur ci-dessus, donnant l'acide poly(triméthylène-1,1-dicarboxylique), ainsi que des propriétés et de la réactivité de ce polyacide, (d) un rapport détaillé sur la synthèse de l’acide poly(triméthylène carboxylique) par décarboxylation quantitative du polyacide ci-dessus, ainsi que sur les propriétés et réactivité de ce polyacide. Dans les deux dernières sections, un accent particulier est mis sur la portée et les limites de diverses procédures de post-fonctionnalisation lorsque l'on tente d'obtenir une bibliothèque de polymères fonctionnels à partir de précurseurs polycarboxyliques / Polyelectrolytes are water-soluble charged polymers that are ubiquitous in life science and capable of interacting with many cellular constituents. Their use in clinical trials is currently limited by a lack of reliable data on the relationships linking their structures to bioproperties. This project is part of a larger program aimed at obtaining a library of well-characterized multifunctionalized polyelectrolytes for the screening of bioproperties. In this framework, we aimed at synthesizing macromolecular chains containing malonic units C(COOH)2 located at various positions alongside the polymer backbone. These units can be used as starting points to introduce several other functional groups using many reactions from organic chemistry, leading to a great number of structures from a common skeleton, including copolymers. This thesis is schematically divided into four parts: (a) a bibliographical presentation of the relationships existing between structures and properties for multifunctional polymers, followed by a more specific analysis on the importance of carboxylic esters positioning alongside a carbon chain backbone, (b) a description of experimental efforts aimed at obtaining poly(trimethylene-1,1-dicarboxylate)s, key intermediates in the synthesis of a large family of polymers described in the next chapters, (c) a depiction of the hydrolysis of the above precursor, yielding poly(trimethylene-1,1-dicarboxylic acid), as well as of the properties and reactivity of this polyacid, (d) a detailed report on the synthesis of poly(trimethylenecarboxylic acid) via the quantitative decarboxylation of the above polyacid, as well as of the properties and reactivity of this polyacid. A special focus is made in the last two sections on the scope and limitations of various post-functionalizing procedures when attempting to obtain a large library of functional polymers from polycarboxylic precursors

La plupart des médicaments anticancéreux sont des substances à marge thérapeutique étroite, les erreurs médicamenteuses peuvent avoir des conséquences majeures pour les patients. Il est de la responsabilité pharmaceutique de garantir le bon médicament à la bonne dose par la mise en place d’un contrôle qualité des préparations avant administration. Par ailleurs, ces molécules potentiellement cancérogènes, mutagènes et reprotoxiques présentent un risque pour les personnes exposées notamment le personnel de santé. L’objectif de ce travail de thèse a été de développer des outils permettant d’optimiser la sécurité du circuit de ces médicaments anticancéreux à l’hôpital tant pour le patient que pour le personnel de santé. Des outils analytiques associés à des méthodes d’interprétation des données issues de la chimiométrie et de la gestion de risque ont été mis en œuvre afin de répondre à cette problématique.Dans le cadre de la sécurisation du personnel, la recherche de traces de molécules anticancéreuses dérivées du platine a permis de mettre en évidence les zones les plus contaminées. Sur la base de ces contaminations et des conditions de travail, une méthodologie d’analyse de risque multicritère a été développée pour évaluer le risque d’exposition du personnel. Face au risque encouru, différentes mesures correctives ont été envisagées et des études évaluant plus spécifiquement l’efficacité détergente des opérations de décontamination des surfaces et des flacons ont été menées.En parallèle, des essais visant à sécuriser les préparations avant administration ont été conduits sur deux molécules anticancéreuses : le 5-fluorouracile et la gemcitabine. Au regard de leur caractère non destructif, non invasif et de ce fait, plus sécurisé, les spectroscopies vibrationnelles Raman et proche infrarouge ont été explorées. Les données spectrales (zones spectrales et prétraitements) ont été optimisées par des analyses multivariées ComDim pour développer des modèles de régression PLS prédisant la concentration en principe actif en solution. Les résultats ont montré la faisabilité et la complémentarité des techniques de spectroscopie Raman et proche infrarouge pour la détermination quantitative des molécules anticancéreuses. / Most of the anticancer drugs are defined by a narrow therapeutic margin; therefore medical errors can have major consequences on patients. Thus, it’s necessary to guarantee the good drug at the good dose by the implementation of a quality control of the preparation before administration. These potentially carcinogenic, mutagenic or teratogenic drugs present a risk for exposed people especially healthcare workers.The aim of this study was to develop tools which can optimize the safety of the cytotoxic medication circuit in hospitals, for the patient as much as for healthcare workers. In order to respond to these problematics, analytical tools have been associated with different methods of data interpretation of chemometric and risk management.To improve healthcare workers’ safety, environmental monitoring looking for traces of platinum compound cytotoxic drugs were performed to identify the most contaminated areas. Based on these contaminations and working conditions, a methodology of multi-criteria risk analysis has been developed to quantify the risk of exposure of healthcare workers. Regarding the risk, various corrective measures were considered. Thus, studies based on the detergent efficiency of decontamination protocols used to clean workplace surfaces and cytotoxic vials were conducted.In parallel, assays were performed on two anticancer molecules to secure cytotoxic preparations before administration: 5-fluorouracile and gemcitabine. Regarding their non-destructive, non-invasive properties and therefore, more secured handling, Raman and near infrared spectroscopy were explored. Spectral data (spectral zones and pretreatments) were optimized by multivariate analyses ComDim to develop models of regression PLS predicting the concentration of the active ingredient in solution. Results showed the feasibility and the complementarity of these two spectroscopies in the quantitative determination of the cytotoxic drugs.These works participate in the continuous approach of quality assurance implemented in numerous health institutions. We hope that they will contribute to durably decrease risks associated to cytotoxic drugs for both patients and healthcare workers.

L’évaluation des risques environnementaux et sanitaires liés à la présence de résidus de médicaments dans l’environnement, représente un enjeu majeur en particulier au regard de la gestion du cycle des usages de l’eau. Les effluents des établissements de soins représentent une source non négligeable de pollution et justifient le développement de techniques spécifiques de mesures des émissions de résidus de médicaments dans leurs eaux usées. Dans le cadre de ces développements de méthode, l'échantillonnage représente une des difficultés majeures car la matrice brute des eaux en sortie des hôpitaux est très chargée en matières organiques, les débits sont extrêmement variables, les sites de prélèvement sont difficiles d'accès et il existe une forte variabilité des dispensations des traitements jour/nuit et semaine/week-ends. Les échantillonneurs intégratifs apparus récemment, offrent une alternative intéressante aux stratégies d’échantillonnage existantes, permettant d'effectuer un suivi moyenné sur de longues périodes d'observation associé à une simplicité d'usage et une réduction des coûts. Ce travail porte sur l’étude de l’applicabilité des échantillonneurs intégratifs POCIS (Polar Organic Chemical Integrative Sampler) au dosage des résidus de médicaments dans les effluents hospitaliers. Ce dispositif a principalement été utilisé dans les eaux de surface et les effluents de STEP et son application dans les eaux usées reste rare. 6 molécules déjà identifiées comme représentatives des grandes familles de médicaments utilisés à l'hôpital (Aténolol, Prednisolone, Méthylprednisolone, Sulfaméthoxazole, Ofloxacine, Kétoprofène) ont été retenues.Les cinétiques d’adsorption des molécules sur les POCIS ont été suivies en laboratoire en condition de maitrise des paramètres les plus influents : température, vitesse de l’eau, charge en matière organique, colmatage…Ce calibrage a pour but de déterminer le coefficient d’échantillonnage Rs (L/j) spécifique à chaque molécule et nécessaire au calcul de la concentration dans le milieu d’exposition du POCIS. Nous avons observé une augmentation des Rs quand la vitesse de l'eau augmente ou quand la température augmente. Dans les eaux usées, la valeur de Rs est plus faible et la durée de la phase linéaire est réduite comparée à l'eau du robinet. Pour ce type d'application, la période d'exposition ne devra pas dépasser 4 à 5 jours en raison du colmatage des membranes et d'une teneur élevée en particules organiques dissoutes. Après calibrage dans l’eau du robinet et dans l’eau usée, les POCIS ont été exposés in situ dans un effluent hospitalier pour mesurer les concentrations en 6 molécules ciblées. Cinq ont pu être quantifiées et les concentrations calculées à partir des extraits des POCIS sont concordantes avec celles obtenues par prélèvement direct d’un échantillon moyenné d’eaux usées. Le facteur limitant réside dans les difficultés d’accès au site et la présence de solides dans le collecteur d'eaux usées. Ce travail ouvre des perspectives quant à l'application des POCIS pour les effluents hospitaliers et pourra à terme contribuer à l'acquisition de données pour une meilleure surveillance des rejets. / The assessment of the environmental and public health risks due to pharmaceutical residues, is a main issue particularly in the light of water cycle management and water resources. Hospitals are supposed to be a main source of pollution and the assessment of their contribution to the overall pharmaceutical pollution is necessary. Monitoring the pharmaceutical loads in hospital sewage is a great challenge because of the difficulties which have to be overcome to obtain representative samples: high organic content and suspended solids, wastewater flow variations, difficult access to sampling sites, variations of pharmaceutical release throughout the day resulting from hospital activities. An interesting alternative way is to use passive samplers, which allow for the measurement of Time Weighted Average (TWA) concentrations, overcoming many shortcomings of the spot sampling techniques. The aim of this work is to evaluate the applicability of POCIS for the monitoring of pharmaceuticals in hospital wastewater. This tool is mainly used for surface water or WWTP effluent and its application for wastewater sampling remains scarce. This study was conducted on six compounds already selected as representative of some of the main class of pharmaceuticals used at the hospital (Atenolol, Prednisolone, Methylprednisolone, Sulfamethoxazole, Ofloxacin, Ketoprofen). POCIS were calibrated for the analytes of interest in tap water and wastewater in laboratory conditions close to relevant environmental conditions (temperature, flow velocity, fouling). Sampling rates (Rs) were determined and we observed a significant increase with flow velocity and temperature. Whatever the compound, the Rs value was lower in wastewater and the linear phase of uptake was shorter than in tap water. A five-day period was defined as the optimal duration for POCIS exposition in wastewater.POCIS were then deployed in a hospital sewage pipe during four days and the estimated water concentrations were close to those measured in twenty-four hour composite samples, carried out with an autosampler.This work gives encouraging results for the deployment of POCIS in wastewater that could be a useful tool for pharmaceutical pollution management.

Ce travail de thèse est centré sur l’étude d’un nouveau type de matériau, les solideshybrides cristallins MOFs (ou Metal-Organic Frameworks) comme systèmes devectorisation de médicaments.Tout d’abord, les MOFs ont été synthétisés à l’échelle nanométrique (NP), en utilisant desméthodes biocompatibles, quand possible. Leur cytotoxicité, ainsi que celle de leursligands constitutifs, a été évaluée par le test MTT sur des macrophages murins (J774) etdu carcinome cervical (HeLa). Nous avons pu constater: (i) une faible cytotoxicité desMOFs, comparable à celle d’autres particules commercialisées, (ii) une influenceimportante de la composition du MOF (ordre de toxicité: Fe<Zr<Zn; ligandshydrophiles<hydrophobes), (iii) une toxicité plus élevée sur la lignée J774 que sur laHeLa, associée à sa plus grande activité phagocytique et (iv) le MIL-100(Fe)_NPs est uncandidat prometteur pour des bioapplications, montrant une très faible cytotoxicité(IC50=0,7 mg·mL-1) et une internalisation cellulaire rapide, voir immédiate dans les J774.Ensuite, le bioflavonoïde non-toxique génistéine (GEN), avec une activité antitumoralremarquable, a été encapsulé avec succès dans des carboxylates de Fe ou de Zr poreux,obtenant des capacités très élevées (160-340 μg GEN·mg formulation-1) en fonction de lastructure et composition du MOF. Ces capacités sont bien en dessus de celles reportéespar d’autres formulations. En autre, la GEN est libérée progressivement (de 2 jours àquelques semaines) sous des conditions physiologiques simulées, ce qui semble appropriépour son utilisation comme système de libération contrôlée (DDS). L’évaluation de lapharmacocinétique et de la biodisponibilité de la formulation à base du MIL-100(Fe)_NPs, a été réalisée et comparée à celle de la GEN libre après une administrationunique (30 mg·Kg-1) par voie oral aux souris. Nous avons conclu que cette formulationpermet d’y obtenir (i) des niveaux de GEN plus élevés et prolongés, (ii) unebiodisponibilité relative supérieure et (iii) une meilleure biodisponibilité orale et un tempsmoyenne de résidence. Les niveaux de GEN dans les organes ont été davantage plus élevéset prolongés, suggérant que le MOF puisse protéger la GEN de la métabolisation.Finalement, un nouveau MOF biologiquement actif (BioMIL-5), a été synthétise par unevoie totalement biocompatible à basé de deux composants antibactériens etdermatologiques, l’acide azélaïque (AzA) et le Zn. La libération progressive des deux aumilieu (l’eau ou le milieu bactérien) à travers de la dégradation du BioMIL-5, conduit a uneffet antibactérien sur S. aureus et S. epidermidis. En prime, un effet antibactérien additifa été mis en évidence, avec cependant des concentrations minimales inhibitoires (MIC) etminimales bactéricides (MBC) assez élevées et en accord avec celles des composants isolés. Enfin, le BioMIL-5 a montré une activité bactéricide (4.3 mg·mL-1) etbactériostatique (0.9 et 1.7 mg·mL-1) prolongée (7 jours) sur S. epidermidis. / In this work, a new type of particles denoted as MOFs or Metal-Organic Frameworks, havebeen studied as a new drug carriers.First, they were synthesised at the nanoscale (NPs) using, when possible, biofriendlymethods. Their cytotoxicity, as well as that from their constitutive linkers, was evaluatedby the MTT test in murine macrophage (J774) and in cervix carcinoma (HeLa) cell lines,observing: (i) a low cytotoxicity of MOFs, comparable with other described particulatedsystems, (ii) a strong influence of the composition (toxicity order: Fe<Zr<Zn;hydrophilic<hydrophobic linkers), (iii) a higher cytotoxicity in J774 than HeLa, due totheir higher phagocytosis activity and (iv) MIL-100(Fe)_NPs was an excellent candidatefor bioapplications (IC50=0.7 mg·mL-1). MIL-100(Fe)_NPs are rapidly cell-uptaken, beingimmediately internalised in J774 cells.Next, the non-toxic bioflavonoid genistein (GEN) with antitumoral properties wassuccessfully encapsulated in porous Fe or Zr carboxylate MOFs, achieving GEN payloads(160-340 μg GEN·mg formulation-1), higher than other existing formulations anddependent on their composition and topology. Furthermore, GEN was progressivelyreleased under simulated physiological conditions from 2 days to several weeks, beingappropriate as long release drug delivery systems (DDS). Finally, the pharmacokineticsand bioavailability evaluation of MIL-100(Fe)_NPs’ formulation was carried out incomparison with the free drug after its oral unique administration (30 mg·Kg-1) to mice,depicting (i) higher and longer plasmatic levels, (ii) an increase in the relative and (iii) abetter oral bioavailability and a mean residence time. Furthermore, higher and moreprolonged drug levels were detected in organs, suggesting that the MOF worked as a drugshelter, protecting GEN from metabolisation.Finally, a new biologically active MOF (denoted BioMIL-5), based on the antibacterial anddermatologically active azelaic acid (AzA) and Zn, was successfully synthesised by a totallybiofriendly route. Both active components BioMIL-5 were slowly released to the media,either pure water or bacteria medium, upon its structural degradation. Its antibacterialactivity was evidenced in S. aureus and in S. epidermidis, observing an interestingadditive effect with however high minimal inhibitory (MIC) and minimal bactericidalconcentrations (MBC), in agreement with the isolated components. Finally, BioMIL-5exhibited a lengthened bactericidal (4.3 mg·mL-1) and bacteriostatic (0.9 and 1.7 mg·mL-1)in contact with S. epidermidis for one week. / En este trabajo, se han estudiado un nuevo tipo de partículas denominadas MOFs oMetal-Organic Frameworks como transportadores de fármacos.Primero, se sintetizaron en escala nanométrica (NP) sustituyendo los disolventes tóxicoscuando fuese posible. Se evaluó su citotoxicidad, así como la de sus ligandos, mediante eltest de MTT en las líneas celulares J774 (macrófagos murinos) y en HeLa (carcinoma decérvix), observando: (i) una baja citotoxicidad de los MOFs, comparable a otros sistemasparticulados, (ii) una fuerte influencia de su composición (orden de toxicidad: Fe<Zr<Zn;ligandos hidrofílicos<hidrofóbicos), (iii) una toxicidad mayor en J774 que en HeLa,debido a una actividad fagocítica mayor y (iv) MIL-100(Fe)_NPs resultó ser un candidatoexcelente para bioaplicationes (IC50=0,7 mg·mL-1). Asimismo, éstas partículas seinternalizaron inmediatamente en J774.A continuación, se encapsuló satisfactoriamente un bioflavonoide no tóxico denominadogenisteína (GEN), con actividad antitumoral en unos carboxilatos porosos de Fe o Zr,alcanzando unas cargas (160-340 μg GEN·mg formulación-1) mayores que cualquier otraformulación y que dependían de su composición y topología. Además, GEN se liberóprogresivamente bajo condiciones fisiológicas simuladas desde 2 días a varias semanas,siendo un tipo de DDS (sistema de liberación controlada) adecuado. Finalmente, laevaluación farmacocinética y de biodisponibilidad de la formulación de MIL-100(Fe)_NPs, se realizó tras su comparación con GEN libre tras su administración única(30 mg·Kg-1) por vía oral a ratones, mostrando (i) unos niveles de GEN más elevadosdurante más tiempo, (ii) un aumento en la biodisponibilidad relativa y (iii) en labiodisponibilidad oral, así como del tiempo medio de resistencia. Además, se observaronniveles de fármaco más elevados y durante más tiempo en órganos, sugiriendo que elMOF servía como una protección al fármaco, protegiéndolo de su metabolización.Por último, se sintetizó satisfactoriamente y en condiciones biológicamente favorables, unnuevo MOF biológicamente activo (denominado BioMIL-5), basado en dos componentescon propiedades antibacterianas y para el cuidado de la piel, que son el ácido azelaico(AzA) y el Zn. Ambos componentes se liberaron de forma sostenida en solución (agua omedio de cultivo bacteriano), como consecuencia de la degradación del BioMOF. Suactividad antibacteriana se evidenció en S. aureus y en S. epidermidis, observandoasimismo un efecto sumatorio interesante con unas concentraciones mínimas inhibitorias(MIC) y mínimas bactericidas (MBC) altas, en concordancia con los componentes aisladosdel BioMOF. Finalmente, BioMIL-5 mostró una actividad bactericida (4.3 mg·mL-1) ybacteriostática (0.9 y a 1.7 mg·mL-1) prolongada durante una semana en S.epidermidis.