Le séquençage du génome de nombreux organismes, en particulier le génome humain, n'a pas bien élucidé les mécanismes qui relient les génes aux fonctions biologiques et aux divers états pathologiques. Par conséquent, une nouvelle approche en science et en médecine - baptisé analyse protéomique - est émergée pour mieux comprendre la complexité cellulaire, pour la découverte de nouveaux marqueurs des pathologies humaines et pour le développement de nouveaux médicaments. Aujourd'hui, l'analyse protéomique est une discipline scientifique en pleine croissance. La nouvelle tendance à la miniaturisation de l'analyse biologique et des dispositifs associés, constatée depuis environ une décennie, a touché l'analyse protéomique. Cette tendance à la miniaturisation trouve ses justifications dans le gain à attendre en termes de vitesse et de débit d'analyse et en terme d'optimisation des analyses. Un haut débit d'analyse est à espérer du fait de la suppression de manipulation intense pour et entre les différentes étapes et également d'une automatisation des analyses avec l'utilisation d'une interface robotisée qui manipule les systèmes. Par ailleurs, cette miniaturisation s'accompagne d'un gain en sensibilité des analyses. Dans ce contexte général, l'objectif de ce travail de thèse et de développer de nouveaux dispositifs et supports chromatographiques miniatures, basés sur les monolithes à base de monomères méthacrylate pour la préparation des échantillons protéomiques. Cette préparation comporte la digestion, la purification, la séparation et l'enrichissement de certaines espèces, notamment les peptides phosphorylés. / The sequencing of the genome of many organizations, especially the human genome, did not elucidate the mechanisms that Iink genes to biological functions and the various pathological states. Therefore, a new approach to science and medicine-called proteomic analysis - has emerged to better understand the complex cell, for the discovery of new markers of human disease and the development of new drugs. Today, proteomic analysis is a scientific discipline growing. The new trend towards miniaturization of biological analysis and related devices, since nearly a decade, has affect proteomic analysis. This trend towards miniaturization has its justifications in the expected gain in terms of speed and flow analysis and optimization in terms of analysis. A high-speed analysis is to be hoped from the abolition of manipulation and intense for the different stages and also an automated analysis with the use of a robotic interface that handles systems. Moreover, this miniaturization is accompanied by a gain in sensitivity analysis. ln this general context, the objective of this thesis work and develop new devices and materials chromatographic miniatures, based on methacrylate monoliths for the preparation of proteomic samples. This preparation includes digestion, purification, separation and enrichment of certain species, including phosphorylated peptides. This work gives me a chance to participate in the BioChipLab consortium, from the GenHomme program of the Ministry of Economy and Finance assembling teams from Lille and Grenoble. The project is run by the pharmaceutical group Sanofi-Synthélabo

L’analyse des radionucléides est une nécessité pour la gestion des matières et déchets radioactifs liée à l’industrie nucléaire. Pour éviter les interférences et améliorer la précision des mesures, les étapes de traitement de l’échantillon et de séparations restent aujourd’hui incontournables. Elles sont cependant longues, irradiantes, difficiles à mettre en œuvre en boite à gants et produisent un volume de déchets liquides et solides significatif. L’objectif de cette thèse est de proposer une alternative innovante à l’utilisation des colonnes d’extraction sur phase solide dans les protocoles de séparation des radionucléides en milieu nitrique concentré permettant de réduire ces déchets en fin de cycle analytique et d’automatiser ces étapes. Un premier microsystème jetable en plastique (COC) intégrant une micro-colonne séparative de chromatographie d’extraction a été conçu. La phase stationnaire est un monolithe poly(AMA-co-EDMA) synthétisé par photopolymérisation in situ à structure ajustable, fonctionnalisable à façon, résistant au milieu nitrique concentré. Les capacités d’échange obtenues sont de l’ordre de 150 mgU/g de monolithe pour le TBP et le mélange TBP/CMPO et 280 mgU/g de monolithe pour le DAAP. Les valeurs des coefficients de partage des monolithes imprégnés ont été déterminées pour U(VI), Th(IV), Eu(III) et Nd(III) pour les 3 extractants (ainsi que pour Pu(IV) dans le cas de monolithes imprégnés par le TBP). La synthèse du monolithe a été transférée en microsystème centrifuge et après étude hydrodynamique, la séparation U,Th/Eu en milieu nitrique a été réalisée sur colonne imprégnée TBP en microsystème classique puis transférée en microsystème centrifuge. / Radionuclides analysis is a key point for nuclear waste management and nuclear material control. Several steps of sample modification have to be carried out before measurements in order to avoid any interferences and improve measurement precision. However those different steps are long, irradiant and difficult to achieve in gloveboxes. Moreover they produce liquid and solid waste. The goal of the study is to offer a new alternative to the use of solid phase extraction column for radionuclides separation in hard nitric acid medium. The system will decrease the amount of nuclear waste due to the analysis and automatize the different steps of the analysis. A plastic device made of COC containing a micro solid phase extraction column is first designed. Stationary phase is a poly(AMA-co-EDMA) monolith synthetized in situ. Its structure is adjustable and its functionalization versatile with a high resistance to nitric acid medium. Exchange capacity is 150 mg/g of monolith for TBP and TBP/CMPO column and up to 280 mg/g of monolith in case of DAAP. Exchange coefficients are determined for U(VI), Th(IV), Eu(III) and Nd(III) for 3 different extractants (and Pu(IV) in case of TBP column). Monolith synthesis is transferred in centrifugal device and hydrodynamic behavior studied. U,Th/Eu separation was finally carried out in both classic and centrifugal microsystem on TBP column.

Le marché de la cosmétique est l’un des marché les plus porteur actuellement dans le monde. La population française utilise énormément ces produits pour son hygiène quotidienne. Ce sont les shampoings ou autre crème de soins. Pour protéger ces produits, depuis maintenant de nombreuses années, les fabricants ajoutent des agents conservateurs pour augmenter la durée de conservation, ou encore éviter certaines contaminations microbiennes après les contacts avec la peau. Ces dernières années ont également vu les mentalités des consommateurs évoluer et actuellement, ces derniers souhaiteraient des produits cosmétiques le plus naturel possible, sans ajouts de conservateurs. Dans ce contexte, il semble intéressant de travailler sur la protection de ces produits par d’autres moyens. En premier lieu, nous vient immédiatement à l’esprit, la protection par l’emballage. L’idée est de modifier les emballages actuels pour leur conférer des activités antimicrobiennes et ainsi les rendre protecteurs. L’étude présentée s’intéresse à certaines possibilités de mises en oeuvre et modifications de polymères pour apporter une activité antimicrobienne. Deux voies de fabrications ont été étudiées dans cette thèse. Une première a consisté en la réalisation de revêtements antimicrobiens et protecteurs à basse température. Cette technique a montré la possibilité de créer des couches antimicrobiennes par photo-polymérisation à partir de monomères méthacrylates renfermant les agents antimicrobiens. C’est cette couche finale qui va venir s’ajouter à certaines zones spécifiques des emballages finaux pour assurer la protection antimicrobienne du contenu.La seconde voie d’action a étudié une fabrication plus industrielle à haute température. Cette technologie a permis de créer par extrusion des granulés antimicrobiens avec des introductions d’actifs de différentes natures. Ceux sont ces granulés qui sont par la suite injectés sous la forme d’emballages. Pour cette voie d’action, l’idée n’est plus de protéger l’emballage via une couche antimicrobienne, mais de substituer certaines pièces de l’emballage constituées de polymères naturellement antimicrobiens. Ces travaux ont permis la réalisation d’une large gamme de matériaux antimicrobiens. Les différentes solutions étudiées ont également permis de réaliser des prototypes d’emballages, ceci en collaboration avec certaines entreprises partenaires du projet. Tous ces prototypes seront prochainement testés en conditions réelles d’utilisations, c’est-à-dire par des essais de mises en contact avec le consommateur d’un système complet, à savoir le produit cosmétique conditionné dans des emballages protecteurs. Ces tests devront permettre de vérifier si les solutions proposées pourraient aboutir à une adaptation sur une chaine industrielle pour une utilisation à grande échelle / Today the cosmetic market is one of the most popular in the world. French people use many these products everyday as for examples, creams or shampoos. In order to protect the cosmetic products, the manufacturers introduced during these last year additives or conservative agents in cosmetic products to increase the shelf life or avoid a microbial contamination after a direct contact with the skin of consumers. However, recent years have also revealed that the consumer mindsets evolve and now, they would like cosmetics more natural, without addition of additives. In this context, it was interesting to work on the cosmetics protection by other ways. Firstly, we think immediately to the protection by use of packaging. The objective is to modify the current packaging to bring an antimicrobial activity and protect the cosmetics. This work presents different technologies of fabrication and modification of polymers to get an antimicrobial activity. For this, two techniques were studied. A first technology has consisted to develop antimicrobial coating at low temperature. This way has demonstrated possibilities of creation by photo-polymerization under UV radiations. Initially, the antimicrobial agents were introduced in liquid monomers before the polymerization and the fabrication of polymer networks. The final coatings were finally destiny to be added on specific areas of packaging, generally in contact with the consumers and prevent all risks of microbial contaminations from the products. The second technology has studied a way of polymer fabrication more industrial at high temperature. The technique has consisted to create antimicrobial pellets by extrusion with introductions of different natures of additives. The obtain pellets were injected at the end to fabricate certain pieces of the final packaging. This work has allowed the realization of a large range of antimicrobial materials. All the studied solutions have been used to fabricate prototype packaging in collaboration with partner companies of the project. All these prototypes will be tested by antimicrobial tests in real conditions of uses. If these tests prove successful, it will be possible to envisage an industrialization step

L'analyse chimique est indispensable à de nombreuses étapes de la mise au point et dusuivi des procédés de retraitement des combustibles nucléaires usés, de la gestion des déchetsnucléaires, ou encore de l'optimisation des combustibles du futur. Le cycle global d'analysecomprend généralement plusieurs étapes de séparations chimiques longues, manuelles etdifficiles à mettre en oeuvre en raison de leur confinement en boite à gants. Il apparaîtaujourd'hui nécessaire de proposer des solutions innovantes et viables dans le butd'automatiser ces étapes mais aussi de réduire le volume de déchets radioactifs en fin de cycleanalytique. Une solution est alors la conception de plateformes analytiques miniaturiséesautomatisées et jetables.L'objectif de cette thèse est de concevoir un système miniaturisé alternatif à lapremière étape actuelle d'analyse des combustibles usés séparant, par chromatographied'échange d'ions, l'Uranium et le Plutonium des autres éléments constituant l'échantillon. Cesystème doit permettre à la fois de conserver les performances analytiques du processusactuel, de réduire drastiquement l'exposition des expérimentateurs par l'automatisation, ainsique le volume de déchets produits en fin de cycle analytique. Ainsi, la séparation a étéimplantée sur un microsystème jetable en plastique (COC), au design spécialement adapté àl'automatisation : un lab-on-CD.Le prototype développé intègre une micro-colonne séparative d'échange d'anionsremplie d'un polymère monolithique dont la synthèse in-situ ainsi que la fonctionnalisation desurface ont été optimisées spécifiquement pour la séparation voulue. Le développement duprotocole de séparation adapté à ces micro-colonnes a été réalisé à l'aide d'un outil desimulation de l'élution des différents éléments d'intérêts. Cet outil permet de prévoir lagéométrie de la colonne (section et longueur) afin d'obtenir, en fonction de l'échantillon, desfractions de collecte de l'Uranium et du Plutonium pures.Finalement, le prototype actuel est capable de conduire simultanément 4 séparationsde façon automatisée et permet de réduire à la fois le nombre de manipulations, le tempsd'analyse mais aussi de diviser approximativement par 1000 le volume des déchets liquidesgénérés.

Les nanogels hybrides constitués de polymères thermosensibles et de nanoparticules inorganiques stimulables telles que des nanoparticules magnétiques (NPMs) ou des nanobatônnets d’or (AuNRs) sont extrêmement intéressants pour des applications biomédicales. Leur matrice en polymère permet d’encapsuler et de libérer de grandes quantités de molécules actives, alors que les nanoparticules peuvent générer de la chaleur lorsqu’elles sont exposées à un champ magnétique alternatif (AMF) pour les NPMs, et à une irradiation proche infrarouge (NIR-L) pour les AuNRs. Ce manuscrit de thèse porte sur la synthèse et la caractérisation de nanogels biocompatibles, pH- et thermosensibles, à base de monomères en oligo (éthylène glycol) méthyl éther méthacrylate (OEGMAs), d’acide méthacrylique (MAA) et encapsulant des NPMs et/ou des AuNRs pour déclencher de manière contrôlée, par hyperthermie magnétique ou par photothermie, la libération d’une molécule anticancéreuse, la doxorubicine (DOX). Des nanogels hybrides magnétiques, plasmoniques et magnéto-plasmoniques ont été synthétisés. Ces nanogels ont un diamètre hydrodynamique entre 200 et 500 nm et une température de transition de phase volumique comprise entre 30 et 54 °C. Le comportement de gonflement-dégonflement des nanogels peut être induit par plusieurs stimuli (température, pH, AMF, NIR-L). Ces résultats démontrent que les MagNanoGels sont d’excellents nanovecteurs pour accroître l’internalisation cellulaire en augmentant la cytotoxicité de la DOX et qu’il est possible de déclencher à distance la libération intracellulaire de DOX sous AMF dans des conditions athermiques. Par ailleurs, les PlasMagNanoGels peuvent générer efficacement de la chaleur par photothermie pour une thermothérapie. En outre, les propriétés intrinsèques des NPMs, pour le ciblage magnétique et en tant qu’agents de contraste pour l’imagerie par résonance magnétique (MRI), font de ces nanogels des candidats idéaux pour une nouvelle approche thérapeutique (diagnostique et traitement) contre le cancer. / Hybrid nanogels, composed of thermoresponsive polymers and inorganic responsive nanoparticles, such as magnetic nanoparticles (NPMs) and gold nanorods (AuNRs) are highly interesting for biomedical applications. Their polymeric matrix makes them able to uptake and release high quantities of drugs, whereas nanoparticles can generate heat when exposed to an alternating magnetic field (AMF) for NPMs, and to a near-infrared light for AuNRs. This thesis manuscript focuses on the synthesis and the characterization of biocompatible, pH- and thermoresponsive nanogels, based on oligo(ethylene glycol) monomers (OEGMAs), methacrylic acid (MAA) and encapsulating NPMs and/or AuNR for remotely triggered doxorubicin (DOX, anticancer drug) release, by magnetic hyperthermia or phothothermia. Hybrid magnetic, plasmonic and magneto-plasmonic nanogels were synthesized. Theses nanogels have a hydrodynamic diameter between 200 and 500 nm and a volume phase transition temperature (VPTT) from 30 to 54°C. The nanogels’ swelling-deswelling behavior can be induced by several stimuli (temperature, pH, AMF, NIR-L). These results demonstrate that MagNanoGels are excellent nanocarriers for enhancing cellular internalization enhancing DOX cytotoxicity and that DOX release was significantly enhanced upon exposure to AMF in athermic conditions. In addition, PlasMagNanoGels can efficiently generate heat by photothermy for thermotherapy. Therefore, the intrinsic properties of NPMs for magnetic targeting and as contrast agents for Magnetic Resonance Imaging (MRI), make these nanogels ideal candidates for a new therapeutic approach (diagnosis and treatment) against cancer.

L'analyse chimique est indispensable à de nombreuses étapes de la mise au point et dusuivi des procédés de retraitement des combustibles nucléaires usés, de la gestion des déchetsnucléaires, ou encore de l’optimisation des combustibles du futur. Le cycle global d’analysecomprend généralement plusieurs étapes de séparations chimiques longues, manuelles etdifficiles à mettre en oeuvre en raison de leur confinement en boite à gants. Il apparaîtaujourd’hui nécessaire de proposer des solutions innovantes et viables dans le butd’automatiser ces étapes mais aussi de réduire le volume de déchets radioactifs en fin de cycleanalytique. Une solution est alors la conception de plateformes analytiques miniaturiséesautomatisées et jetables.L’objectif de cette thèse est de concevoir un système miniaturisé alternatif à lapremière étape actuelle d’analyse des combustibles usés séparant, par chromatographied’échange d’ions, l’Uranium et le Plutonium des autres éléments constituant l’échantillon. Cesystème doit permettre à la fois de conserver les performances analytiques du processusactuel, de réduire drastiquement l’exposition des expérimentateurs par l’automatisation, ainsique le volume de déchets produits en fin de cycle analytique. Ainsi, la séparation a étéimplantée sur un microsystème jetable en plastique (COC), au design spécialement adapté àl’automatisation : un lab-on-CD.Le prototype développé intègre une micro-colonne séparative d’échange d’anionsremplie d’un polymère monolithique dont la synthèse in-situ ainsi que la fonctionnalisation desurface ont été optimisées spécifiquement pour la séparation voulue. Le développement duprotocole de séparation adapté à ces micro-colonnes a été réalisé à l’aide d’un outil desimulation de l’élution des différents éléments d’intérêts. Cet outil permet de prévoir lagéométrie de la colonne (section et longueur) afin d’obtenir, en fonction de l’échantillon, desfractions de collecte de l’Uranium et du Plutonium pures.Finalement, le prototype actuel est capable de conduire simultanément 4 séparationsde façon automatisée et permet de réduire à la fois le nombre de manipulations, le tempsd’analyse mais aussi de diviser approximativement par 1000 le volume des déchets liquidesgénérés. / The chemical analysis of spent nuclear fuels is essential to design future nuclear fuelscycle and reprocessing methods but also for waste management. The analysis cycle consistsof several chemical separation steps which are time consuming and difficult to implement dueto confinement in glove boxes. It is required that the separation steps be automated and thatthe volume of radioactive waste generated be reduced. The design of automated, miniaturizedand disposable analytical platforms should fulfill these requirements.This project aims to provide an alternative to the first analytical step of the spent fuelsanalysis: the chromatographic separation of Uranium and Plutonium from the minor actinidesand fission products.The goal is to design a miniaturized platform showing analytical performancesequivalent to the current process, and to reduce both the exposure of workers throughautomation, and the volume of waste produced at the end of the analysis cycle. Thus, theseparation has been implemented on a disposable plastic microsystem (COC), specificallydesigned for automation: a lab on a Compact Disk or lab-on-CD.The developed prototype incorporates an anion-exchange monolithic micro-columnwhose in-situ synthesis as well as surface functionalization have been optimized specificallyfor the desired separation. The development of an adapted separation protocol was carried outusing a simulation tool modeling the elution of the various elements of interest. This tool isable to predict the column geometry (length and cross section) suited to obtain pure fractionsof Uranium and Plutonium as a function of the sample composition.Finally, the prototype is able to automatically carry out four separationssimultaneously reducing the number of manipulations, the analysis time and reducing thevolume of liquid waste by a factor of 1000.

L’évolution des lois relatives à l’utilisation de produits biocides impose d’étudier des méthodes innovantes de traitement du bois. Dans ce contexte, les travaux de recherche présentés s’intéressent à une nouvelle alternative dite « non-biocide » impliquant la fabrication de composites bois massif / polymères obtenus par imprégnation de monomères et polymérisation in situ provoquée par chauffage. Le méthacrylate de méthyle, quatre acrylates organiques et trois acrylates hydrosolubles, ainsi que l’alcool furfurylique ont été testés. Les composites fabriqués ont été caractérisés : le polymère est bien présent dans le bois et il peut être résistant au lessivage à l’eau. Le bois a été densifié, les composites sont alors moins hydrophiles et plus stables dimensionnellement ; les propriétés mécaniques sont améliorées. Le traitement peut induire une durabilité conférée élevée. Parallèlement, une méthode d’imprégnation innovante a été testée : l’imprégnation axiale. Ce procédé consiste en l’imprégnation basse pression de billons de bois vert par une solution de traitement transitant via les voies naturelles de circulation de la sève. Des billons ont été imprégnés avec une solution de cuivre, dosé ultérieurement afin de s’assurer de la bonne répartition du produit dans le bois ; cela a permis la validation du procédé d’imprégnation axiale pour le hêtre, le charme et le bouleau. Enfin, des composites ont été fabriqués par imprégnation axiale de solutions aqueuses polymérisables à base d’alcool furfurylique ; ils sont résistants à la lixiviation à l’eau et moins hydrophiles que le bois naturel. Leur durabilité face aux champignons lignivores est améliorée, particulièrement dans le cas du traitement le plus concentré / The evolution of laws on the use of biocide products makes it necessary to explore innovative methods of treating wood. In this context, the presented research focuses on a new alternative called a "non-biocide" treatment method involving the manufacture of solid wood-polymer composites obtained by impregnation of monomers and in situ polymerization caused by heating. Methyl methacrylate, four organic acrylates and three water-soluble acrylates, and furfuryl alcohol were tested. Composites manufactured were characterized: the polymer is present in the timber and may be resistant to leaching in water. Wood has been densified, while the composites are less hydrophilic and more dimensionally stable; the mechanical properties are improved. Treatment can induce high durability. Otherwise, an innovative method of impregnation was tested: axial impregnation. This process consists in the low-pressure impregnation of green wood ridges by treatment solution transiting via natural pathways of sap circulation. Ridges were impregnated with a copper solution, later determined to ensure good distribution of the product in the timber; this allowed the validation of the axial impregnation method for beech, hornbeam and birch. Finally, the composites were produced by axial impregnation of polymerizable aqueous solutions based on furfuryl alcohol; they are resistant to water leaching and less hydrophilic than the original wood. Their durability in the presence of wood-destroying fungi is improved, particularly in the case of the more concentrated treatment