Ce travail de thèse porte sur l'étude des relations structure/procédés de mise en forme/propriétés finales de matériaux polymères à base de PLA/PBAT. Ces derniers sont destinés à l'emballage alimentaire en vue de remplacer le polyéthylène téréphtalate (PET). Cependant le PLA a certaines limites de processabilité par les technologies de la plasturgie. Le renforcement de ses propriétés à l'état fondu a été obtenu grâce à l'introduction d'un époxyde multifonctionnel capable de réagir avec les bouts de chaînes des polyesters. Aussi, des mélanges à base de PLA/PBAT ont été mis en œuvre en vue de conférer la ductilité au matériau final. La première étape consiste en la compréhension des mécanismes de dégradation thermique et hydrolytique des deux polymères PLA et PBAT au cours des processus de mise en œuvre. En effet, la réaction d'extension des chaînes couplée au branchement induits par l'époxyde multifonctionnel palie cette dégradation. Les mécanismes d'extension de chaînes et de branchements sous-jacents ont été mis en évidence par l'analyse des énergies d'activation, des spectres de relaxation à l'état fondu ainsi que celle des grandeurs physico-chimiques en solution. En outre, les représentations de Van-Gurp-Palmen confirment la co-existence de chaînes macromoléculaires linéaires et aléatoirement branchées. La seconde étape de ce travail a été dédiée à la compatibilisation des mélanges PLA/PBAT par ce même époxyde multifonctionnel. Des études expérimentales modèles basées sur la détermination de la tension interfaciale et la modélisation rhéologique ont montré le rôle majeur de compatibilisant induit par cet agent réactif. Ainsi, la diminution de la tension interfaciale confère à ces matériaux une meilleure cohésion interfaciale et une morphologie fine et homogène de la phase dispersée, accompagnée par l'amélioration des propriétés mécaniques. L'étude des propriétés rhéologiques en cisaillement et en élongation des matériaux modifiés a permis de montrer une meilleure tenue mécanique à l'état fondu. Ainsi, une meilleure aptitude à l'extrusion gonflage a été démontrée en élargissant leurs cartes de stabilité. Parallèlement à ces travaux, des études de bi-étirage des polymères seuls, de leurs homologues modifiés et de leurs mélanges montrent un durcissement structural, dû à la cristallisation induite sous déformation. Les morphologies cristallines ont été analysées finement par des méthodes calorimétriques et spectroscopiques. Enfin, ces études ont été transposées à l'élaboration et à la compréhension des comportements d'une formulation industrielle complexe à base de PLA, PBAT et de farine céréalière plastifiée.

DNA methylation is an important epigenetic mark spanning all of life's kingdoms. In humans, DNA methylation has been associated with a wide range of age-related pathologies, including type II diabetes and cancer. More recently, in humans, changes in DNA methylation at specific positions in the genome have been found to be predictive of chronological age. Interestingly, DNA methylation age is also predictive of health status and time-to-death. A better understanding of what these DNA methylation changes represent and whether they might be causative in the ageing process will be important to ascertain. However, at present there is no animal model system with which this process can be studied at a mechanistic level. Furthermore, it is becoming increasingly apparent that many disease states that increase in prevalence with age are not caused by all cells within the individual, but are often the result of changes to a subset of cells. This underscores the importance of studying these processes at the single cell level. The recent advances in single cell sequencing approaches now mean that we can study multiple layers of biology within the same single cell, such as the epigenome and the transcriptome (scM&T-Seq). Unfortunately, we are still only able to probe these important aspects of single cell biology in a static sense. This is a major limitation in the study of ageing because ageing and age-related disease processes are inherently dynamic. As such, it is incumbent upon us to develop approaches to assay single cell biology in a dynamic manner. 
In this thesis, I describe an epigenetic age predictor in the mouse. This predictor is tissue-independent and can accurately predict age (with an error of 3.33 weeks) and can record deviations in biological age upon interventions including ovariectomy and high fat diet both of which are known to reduce lifespan. Next, I describe the analysis of a homogeneous population of muscle satellite cells (MuSCs) that I have interrogated at the single cell level, using single cell combined transcriptome and methylome sequencing (scM&T-seq). I found that with age there was increased global transcriptional variability and increased feature-specific methylome variability. These findings explain the loss of functionality of these cells with age. Lastly, I describe two imaging approaches to study DNA methylation dynamically in single cells. Using these methods, I demonstrate that it is possible to accurately determine methylation status across a wide spectrum of global methylation levels and that by using such approaches novel information about dynamic methylation processes can be obtained. These methods represent the first to study DNA methylation dynamically.

This study investigated the effect of chain extender epoxy based additive, Joncryl ADR 4368, on the rheological, thermal and mechanical properties of poly(lactic acid) with poly(butylene adipate-co-terephthalate) (PLA/PBAT) blends in the blown films form. Compositions with 40% and 60% by weight PLA were selected for production of such blown films. These dispersed phase content was chosen because the literature does not present mechanical behavior studies of tubular film blends with high concentration of the dispersed phase. Rheological analysis in dynamic oscillatory regime showed the reaction of epoxy group with end chain in both polymers, and a higher reactivity of the chain extender with PLA. The films produced exhibited different morphologies according to the blend composition and chain extender content. Films containing 40% PLA presented the dispersed phase morphology in a fibrillar form; however in the presence of chain extender, the dispersed phase is presented as ellipsoids. This change in morphology resulted in a reduction in the mechanical properties of these films in tensile tests. Films containing 60% PLA had a coarse morphology with dispersed phase in the ribbons-like form. The addition of extender yielded a refinement of the dispersed phase morphology from ribbon to elongated fibril form, which is responsible for the mechanical properties improvement of these films. Despite the low adhesion between matrix and dispersed phase, the proper setting of the morphology of the blends as a function of additive content, allowed to produce films with mechanical properties quite different from each other. / Neste trabalho foi estudado o efeito do aditivo extensor de cadeia à base de epóxi, Joncryl ADR 4368, nas propriedades reológicas, térmicas e mecânicas de filmes tubulares de blendas de poli(ácido láctico) com poli(butileno adipato-co-tereftalato) (PLA/PBAT). Composições com 40% e 60% em peso de PLA foram selecionadas para produção destes filmes tubulares. Estes teores de fase dispersa foram escolhidos pelo fato da literatura não apresentar estudos de comportamento mecânico de filmes tubulares de blendas com alta concentração da fase dispersa. Análises reológicas em regime dinâmico oscilatório evidenciaram a reação do grupo epóxi com finais de cadeia de ambos os polímeros, e evidenciaram uma maior reatividade do extensor com o PLA. Os filmes produzidos apresentaram diferentes morfologias de acordo com a composição da blenda e o teor de extensor de cadeia adicionado. Filmes contendo 40% de PLA apresentaram uma morfologia da fase dispersa na forma fibrilar; já na presença do extensor, a fase dispersa se apresentou na forma de elipsóides. Esta mudança na morfologia acarretou em uma redução nas propriedades mecânicas destes filmes em ensaios de tração. Filmes contendo 60% de PLA apresentaram uma morfologia grosseira com a fase dispersa na forma de fitas. A adição do extensor proporcionou um refinamento na morfologia da fase dispersa com formação de fibrilas alongadas, responsável pelo ganho nas propriedades mecânicas destes filmes. Apesar da baixa adesão entre matriz e fase dispersa, o ajuste apropriado da morfologia das blendas, em função do teor de aditivo, possibilitou produzir filmes com propriedades mecânicas bastante diferenciadas entre si.

Ce travail de thèse porte sur l’étude des relations structure/procédés de mise en forme/propriétés finales de matériaux polymères à base de PLA/PBAT. Ces derniers sont destinés à l’emballage alimentaire en vue de remplacer le polyéthylène téréphtalate (PET). Cependant le PLA a certaines limites de processabilité par les technologies de la plasturgie. Le renforcement de ses propriétés à l’état fondu a été obtenu grâce à l’introduction d’un époxyde multifonctionnel capable de réagir avec les bouts de chaînes des polyesters. Aussi, des mélanges à base de PLA/PBAT ont été mis en œuvre en vue de conférer la ductilité au matériau final. La première étape consiste en la compréhension des mécanismes de dégradation thermique et hydrolytique des deux polymères PLA et PBAT au cours des processus de mise en œuvre. En effet, la réaction d’extension des chaînes couplée au branchement induits par l’époxyde multifonctionnel palie cette dégradation. Les mécanismes d’extension de chaînes et de branchements sous-jacents ont été mis en évidence par l’analyse des énergies d’activation, des spectres de relaxation à l’état fondu ainsi que celle des grandeurs physico-chimiques en solution. En outre, les représentations de Van-Gurp-Palmen confirment la co-existence de chaînes macromoléculaires linéaires et aléatoirement branchées. La seconde étape de ce travail a été dédiée à la compatibilisation des mélanges PLA/PBAT par ce même époxyde multifonctionnel. Des études expérimentales modèles basées sur la détermination de la tension interfaciale et la modélisation rhéologique ont montré le rôle majeur de compatibilisant induit par cet agent réactif. Ainsi, la diminution de la tension interfaciale confère à ces matériaux une meilleure cohésion interfaciale et une morphologie fine et homogène de la phase dispersée, accompagnée par l’amélioration des propriétés mécaniques. L’étude des propriétés rhéologiques en cisaillement et en élongation des matériaux modifiés a permis de montrer une meilleure tenue mécanique à l’état fondu. Ainsi, une meilleure aptitude à l’extrusion gonflage a été démontrée en élargissant leurs cartes de stabilité. Parallèlement à ces travaux, des études de bi-étirage des polymères seuls, de leurs homologues modifiés et de leurs mélanges montrent un durcissement structural, dû à la cristallisation induite sous déformation. Les morphologies cristallines ont été analysées finement par des méthodes calorimétriques et spectroscopiques. Enfin, ces études ont été transposées à l’élaboration et à la compréhension des comportements d’une formulation industrielle complexe à base de PLA, PBAT et de farine céréalière plastifiée. / The ultimate aim of the present thesis focuses on the structure/processing/properties relationship of the PLA/PBAT materials. The latters are intended for food packaging in order to replace poly (ethylene terephthalate (PET). However, PLA has a limited processability in conventional technologies of plastics industry. The strengthening of its melt properties has been achieved through the incorporation of a multifunctional epoxide, able to react with the end chains of polyesters. Furthermore, PLA/PBAT blends were prepared to make the final material more ductile. The first part of the study consists on the understanding of thermal and hydrolytic degradation mechanisms of neat PLA and PBAT polymers upon processing. Indeed, the degradation was overcome through the chain extension reaction coupled to branching, induced by the multifunctional epoxide. The chain extension and branching mechanisms were highlighted by the analysis of the activation energy and the relaxation spectra in the molten state as well as the physico-chemical properties in solution. Moreover, the Van-Gurp-Palmen plots confirm the co-existence of linear and randomly branched macromolecular chains. The second part has been dedicated to the compatibilization of PLA/PBAT blends by the multifunctional epoxide. Experimental models studies, based on the assessment of the interfacial tension, and the rheological modeling showed the major role of the reactive epoxide agent as a compatibilizer. Thus, the decrease of the interfacial tension gives a better cohesive interface with finer and homogenous morphology of the dispersed phase, accompanied with an improvement of the mechanical properties. The study of the shear and elongation rheological properties of modified materials showed an enhancement of their melt strength. Therefore, a better ability to be blown has been demonstrated, by expanding their stability maps. Besides, biaxial stretching studies of neat polymers, their modified counterparts as well as their blends show a structural strain hardening, due to a strain-induced crystallization. The crystalline phases were analyzed thanks to calorimetric and spectroscopic methods. Finally, the present studies have been used to elaborate and understand the behavior of a complex industrial formulation based on PLA, PBAT and thermoplastic cereal flour.