Les gels sont des solides mous constitués d'un réseau de molécules emprisonnant une phase liquide. Certains gels constitués de polymères biologiques sont appelés biogels. Biocompatibles, biorésorbables et déformables, ils possèdent une structure similaire à la matrice extracellulaire. De plus, la phase aqueuse d'un gel représente 95% de sa masse. Il est donc possible d'inclure des molécules au sein du réseau gélifié et de les faire diffuser vers l'extérieur. Ces qualités confèrent aux biogels de grandes potentialités en tant que biomatériaux innovants et systèmes de délivrance thérapeutique.Durant cette thèse, nous avons étudié la diffusion des molécules à partir de différents gels de gélatine.Dans un premier temps la diffusion à partir d'un gel chimique à été caractérisée grâce à l'utilisation de différentes molécules modèles. Elles balaient une large gamme de poids moléculaire et de charge ionique. Il a été montré que la diffusion depuis ces gels dépend de la nature du réseau de gélatine et de la nature des molécules diffusantes.Dans un second temps, les gels chimiques de gélatine ont été modifiés afin de contrôler et stimuler la libération moléculaire. Cinq nouvelles matrices gélifiées ont donc été synthétisées puis testés en diffusion. La phase sol du gel a tout d'abord été modifiée à l'aide d'un polymère viscosigène : l'alginate. Celui-ci limite la diffusion de certaines molécules. De plus son hydrolyse progressive induit la libération graduelle de molécules piégées. Le réseau de gélatine a ensuite été modifié. La synthèse d'un deuxième réseau au sein du gel de gélatine augmente ses capacités de rétention. Enfin l'utilisation de la technologie enzgel permettant la resolubilisation enzymatique contrôlée et programmée du gel de gélatine permet la libération massive et totale des molécules.Dans un troisième temps, l'ensemble des résultats de diffusion a permis la mise au point d'un unique modèle mathématique de diffusion pour l'ensemble des matrices. Ce modèle repose sur la deuxième loi de Fick et prend en compte l'encombrement stérique au sein du réseau de gélatine. Ainsi, il est possible de prévoir la diffusion en fonction de la nature du réseau et de la molécule diffusante.Enfin les résultats ont été utilisés dans le but de développer un pansement actif permettant de stimuler la cicatrisation des plaies chroniques. / Gels are soft matter composed of a liquid phase entrapped in a polymer network. Biopolymers can form gels, and then called biogels. Biocompatible, bioresorbable, these structures are really closed to extracellular matrix. Furthermore, aqueous phase represents 95% of the whole gel. Its possible to include molecules inside this liquid phase. Molecules are then released from the gel to the external environment.During this PhD project, we have studied the molecular release from different gelatin matrices.First, the release of a large range of molecules from chemical gelatin gel was studied. Different molecular weights and ionic charges were compared. The results show that the release depend on both the network structure and the include molecule characteristics. Moreover, the simultaneous release of two different compounds is possible.In the second part of the manuscript, gelatin gel was modified in order to control or stimulate the release. Five matrices were synthesised and tested. At first, alginate, a viscous polymer was introduced into the aqueous phase. Alginate is able to limit diffusion and its hydrolysis stimulates molecular release. Then, the gelatin network itself was modified. The synthesis of a second network within gelatin gel increases the entrapment of molecules. On the contrary, the use of ephemeral gels, where gelatin network hydrolysis is programmed and timed-controlled, leads to stimulate the molecular release.Then, a simple model elaborated from Fick's second law was constructed to describe these different delivery systems. The originality of the model resides in the consideration of the steric hindrance inside the gel. This unique model is able to predict correctly the release kinetics of small and large molecules, with or without interaction with the solid network, the concomitant release of two molecules and the release from ephemeral gels.Finally, all results were used in order to develop a new wound dressing able to deliver drugs and stimulate chronics wound healing.

Les pansements dits " hydrocolloïdes " sont très couramment utilisés dans le traitement des plaies à forte exsudation. Ils permettent de réguler l'hygrométrie au sein d'une plaie tout en évitant une accumulation d'eau susceptible d'entrainer la prolifération de bactéries entre le pansement et la peau. Deux propriétés antagonistes apparaissent alors nécessaires : une fonction d'adhésion pour assurer le maintien du pansement sur la peau, et de fortes propriétés d'absorption et de perméabilité à l'eau pour réguler l'humidité et favoriser la cicatrisation de la plaie. Pour satisfaire ces deux fonctions, des systèmes hétérogènes sont utilisés : l’adhésion est apportée par une matrice adhésive hydrophobe, composée d’un élastomère modifié par un plastifiant et des résines tackifiantes, la régulation de l’humidité est assurée par de fines particules hydrophiles sèches de carboxymethylcellulose (CMC), dispersées dans la matrice adhésive. Un enjeu majeur de ces pansements est le maintien de l’adhésion cutanée dans le temps. Or une perte de l’adhésion est souvent observée après un long contact avec l’eau. Ces travaux de thèse visent à mieux comprendre l’origine de cette perte d’adhésion, à travers l’étude des propriétés mécaniques de la matrice hydrophobe, de ses interactions avec les particules hydrophiles et des mécanismes de transport d’eau. La substitution de la CMC par des particules d’hydrogels synthétisés au laboratoire a permis l’étude plus systématique de l’effet des propriétés physico-chimiques de la phase hydrophile sur l’absorption, la perméabilité et l’adhésion des pansements hydrocolloïdes ainsi mis en œuvre. / Hydrocolloid wound dressings are commonly used for the care of highly exuding wounds. They allow to control the wound moisture, while avoiding the water accumulation which could lead to bacterial proliferation between the dressing and the skin. Two antagonist properties appear to be required: an adhesive function to maintain the dressing on the skin, and high water absorption and permeability to control the humidity level and promote healing. To achieve both properties, heterogeneous systems are used : the adhesion is ensured by an hydrophobic adhesive matrix, made of an elastomer modified by plasticizers and tackifying resins, the regulation of the humidity relies on fine dry hydrophilic particles, made of carboxymethylcellulose (CMC), dispersed within the matrix. A major issue of these wound dressings is to maintain a long term skin adhesion. However a loss of adhesion is often observed after a long contact with water. This PhD work aims at a better understanding the origin of this loss of adhesion through the study of the hydrophobic matrix mechanical properties, its interactions with the hydrophilic particles and water transport. Replacing the CMC by tailor-made hydrogel particles allowed to a systematic study of the impact of the physico-chemical properties of the hydrophilic phase on the absorption, the permeability and the adhesion of the hydrocolloid-based adhesives.

Les plaies chroniques représentent un problème de santé publique dont la prévalence augmente avec l'âge, l'état de santé du patient et la sédentarité. En effet, 1,69% des personnes âgées de plus de 65 ans est atteint d'ulcères de la jambe dans les pays occidentaux. De plus, l'apparition de plaies chroniques augmente chez les patients atteints de diabète avec une probabilité de développer un ulcère du pied de 2,2%/an pour les patients diabétiques atteints de neuropathie (diabète de type I et II confondus). Le risque d'infection des plaies chroniques augmentant avec le temps de guérison de la plaie, il est donc nécessaire d'apporter des soins réguliers afin de prévenir ou lutter contre l'infection de ces plaies jusqu'à leur complète guérison. En cas d'infection, la colonisation critique ou infection localisée peut conduire, en cas d'absence de traitement adapté, à la nécessité d'une intervention chirurgicale afin de prévenir l'infection systémique voire la mort du patient. Cependant, la plaie chronique représente un site de colonisation favorable pour les agents pathogènes qui s'y développent rapidement. La prolifération des bactéries peut alors aboutir à la formation d'un biofilm protecteur diminuant l'efficacité des défenses de l'organisme et des agents antimicrobiens. L'objectif de ce travail de thèse est donc de concevoir un dispositif médical sous forme de pansement capable de libérer de façon prolongée un principe actif antibactérien à large spectre d'action. Le dispositif textile utilisé dans ce projet est un textile non-tissé à base de polyéthylène téréphtalate (PET) fonctionnalisé par le chitosane (CHT) par la méthode "Pad-Dry-Cure". La fonctionnalisation du CHT est réalisée par l'utilisation de deux agents réticulants, la génipine (Gpn) ou l'acide citrique (CTR), qui permet de créer un réseau de chitosane réticulé à la surface des fibres textiles. Le coating apporte ainsi des fonctions ioniques à la surface du PET; positives lorsque l’agent réticulant est la Gpn, positives ou négatives en fonction du ratio de CTR introduit dans la solution quand l’agent réticulant est le CTR.Les charges ioniques du support PET fonctionnalisé par le CHT réticulé par la Gpn (PET-Gpn/CHT) ont été utilisées pour la construction d'un système multicouche (MC) "Layer-by-Layer" auto-assemblé. Les polyélectrolytes (PE) utilisés pour la construction de ce MC par "Dip-Coating" sont le chitosan en tant que PE cationique et un polymère de cyclodextrine (CD) en tant que PE anionique, élaboré et étudié par le laboratoire lors de travaux précédents. La capacité de formation de complexe d'inclusion des CD, apportée par le polymère de CD incorporé au revêtement multicouche, a ensuite été utilisée afin de charger un antiseptique à large spectre d'action, la chlorhexidine (Chx). La construction du système MC a d'abord été optimisée puis une évaluation physico-chimique, biologique et microbiologique a été réalisée sur les textiles PET-Gpn/CHT recouvert d'un système MC chargé par la Chx. Une étude a aussi été menée sur le PET fonctionnalisé uniquement par le CHT réticulé par le CTR (PET-CTR/CHT). Ce système anionique ou cationique en fonction de la quantité d’agent réticulant introduite, a été chargé respectivement par l'argent (Ag+) ou l’'iode (I3-). Une évaluation physico-chimique et microbiologique a été réalisée sur ces supports textiles pour évaluer leur efficacité antibactérienne. Finalement un système multicouche a été construit sur le système PET-CTR anionique chargé d’argent afin de limiter sa libération hors du système MC. Ceci a été ensuite vérifié à travers une évaluation chimique complétée par des tests microbiologiques. / The chronic wounds represent a public health problem health which the prevalence increases with age, patient health and sedentary lifestyle. Indeed, in the occidental countries, 1.69% of the elderly person aged over 65 years is suffering from leg ulcers . Moreover, the chronic wounds appearance increases for the diabetic patients who suffering neuropathy (diabetic type I and II together) with 2.2%/years of probability to developp a leg ulcer. The infection of the chronic wounds increases with wound healing delay, thus, cares need to be repeated to prevent or fight wound infection until their complete healing. In the case of infected wound, the critical colonization or localized infection can result without adapted treatment to surgery operation in order to prevent systemic infection or death. Nevertheless, the chronic wound represents a favourable site for the rapid developpment of the pathogen agents. The bacterial proliferation can lead to the biofilm formation which increases the bacterial protection against the body\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\'s natural defences and antimicrobial agents. So, the aim of this work is elaborate a medical device as wound dressing for extended broad spectrum antibacterial drug release. The textile device used in this project is a non-woven textile based on polyethylene terephtalate (PET) functionalized with Pad-Dry-Cure method with chitosan (CHT). In the present work, two crosslinking agents are evaluated, genipin (Gpn) and citric acid (CTR), which allows obtaining a CHT network coated at the surface of the textile fibers. Thus, there are ionic functions at the surface of the PET; positive charges when the crosslink agent is Gpn, positive or negative charges in function of the amount of the CTR used in the solution.The ionic charges from the PET functionalized by CHT crosslinked by Gpn (PET-Gpn/CHT), are used to build a multilayer system layer-by layer self-assembly. The polyelectrolytes (PE) used to build this multilayer system by dip-coating are: the CHT, as cationic PE, and cyclodextrin (CD) polymer, as anionic PE (it was developed and studied by the team in previously work). The ability of the CD to form inclusion complex, from the CD polymer included in the multilayer coating, is used in the case of PET-Gpn/CHT to load one antiseptic with broad spectrum, the chlorhexidine (Chx). This Chx loaded multilayer system is optimized and evaluated physic-chemically, biologically and microbiologically. The study is also realized on the functionalized PET-CTR/CHT. This system, anionic or cationic, in function of the quantity of the crosslinking agent used, is loaded respectively by silver (Ag+) or iodide (I3-). A physico-chemical and microbiological evaluation are realized to evaluate their antibacterial efficiency. Finally, the multilayer system is built-up on the anionic PET-CTR/CHT loaded by silver to reduce its release out of the multilayer system. Chemical completed by microbiology tests are realized to verify the influence on the antibacterial activity and the kinetic of the release of the multilayer system

Dans ces travaux de recherche, la préparation de fibres d'alginate de calcium revêtues de chitosane par un procédé de filage par mouillage et la caractérisation de ces fibres dont leur activité antibactérienne sont présentées. Un métier à filer à l'échelle pilote a été conçu et développé au cours de ces travaux de thèse pour l'élaboration de fibres d'alginate de calcium. Ces dernières, préalablement fabriquées, sont immergées dans une solution d'acétate de chitosane. Trois méthodes de coagulation de l'enduit de chitosane ont été explorés dont deux consistent en l'immersion des fibres dans un bain neutralisant : une solution de dihydroxyde de calcium ou une solution d'hydroxyde de potassium. La dernière méthode consistait à neutraliser le chitosane par séchage sous air chaud soufflé. Une caractérisation structurelle, mécanique et d'absorption des fibres, ainsi qu'un dosage du chitosane revêtu ont été réalisés. De plus, une évaluation antibactérienne a été accomplie par une méthode de comptage des UFC (Unité Formant Colonie) après 6 h d'incubation à 37 °C. L'incorporation de chitosane aux fibres d'alginate de calcium apporte une activité antibactérienne contre Staphylococcus epidermidis, Escherichia coli et divers Staphylococcus aureus tels que MSSA (Methicillin Sensitive Staphylococcus aureus), CA-MRSA (Community Associated Methicillin Resistant Staphylococcus aureus) et HA-MRSA (Healthcare Associated Methicillin Resistant Staphylococcus aureus). Ces fibres revêtues sont alors des candidats de choix pour l'élaboration de tissus destinés à la cicatrisation des plaies. Développer des compresses avec les propriétés hémostatiques et cicatrisantes de l'alginate de calcium combinées aux propriétés antibactériennes du chitosane peut être envisagé pour lutter contre les infections et plus particulièrement les maladies nosocomiales / In this work, the preparation of chitosan-coated alginate fibers by a wet spin process and the characterization of these fibers, particularly their antibacterial activities are presented. A pilot scale spinning machine was developed during this thesis for the elaboration of calcium alginate fibers. These last, preformed produced were immersed in chitosan acetate solutions. Three coagulation methods of the chitosan coating were explored two of which consist to the immersion of the fibers in a neutralizing bath: a calcium hydroxide solution or a potassium hydroxide solution. The last method is to neutralize chitosan by drying under hot air blown. Structural, mechanical and absorption characterization of fibers and a dose of the coated chitosan have been made. Furthermore, the antibacterial evaluation was achieved by a CFU (Colony-Forming Units) counting method after 6 h of incubation at 37 °C. The incorporation of chitosan on calcium alginate fibers brings antibacterial activities against Staphylococcus epidermidis, Escherichia coli and various Staphylococcus aureus strains namely MSSA (Methicillin Sensitive Staphylococcus aureus), CA-MRSA (Community Associated Methicillin Resistant Staphylococcus aureus) and HA-MRSA (Healthcare Associated Methicillin Resistant Staphylococcus aureus) which make these chitosan-coated fibers potential candidates for wound dressing materials. Developing a wound dressing with the haemostatic and healing properties of alginate combined with antibacterial properties of chitosan can be envisioned for fighting against the infections and more particularly nosocomial infections