Rendre possible l'administration orale du docétaxel (Dtx), un puissant agent anticancéreux administré par voie intraveineuse, représente un défi important en cancérologie. Disposer de formulations administrables par voie orale, moins toxiques et mieux tolérées, représenterait une avancée majeure au plan clinique. Toutefois, plusieurs études ont montré que la très faible biodisponibilité du Dtx par voie orale résulte simultanément de : (i) sa faible solubilité aqueuse, (ii) son faible passage transépithélial au niveau intestinal, (iii) son efflux par les pompes d'efflux (P-gp) et son métabolisme par le cytochrome P450. Nous avons conçu une formulation capable de répondre simultanément à ces différents problèmes. Ainsi, nous avons tout d'abord fait appel aux cyclodextrines (CDs) pour augmenter la solubilité apparente du Dtx. La complexation du Dtx avec la méthyl-β-CD a permis d'augmenter la solubilité apparente du Dtx d'environ 5000 fois. Ce complexe a ensuite été associé à des nanoparticules(NPs) polymères composées d'un coeur de poly(cyanoacrylate d'alkyle) et recouvert en surface de chitosane thiolé afin de leur conférer des propriétés mucoadhésives et de diminuer localement le métabolisme. Ces NPs ont montré in vitro et ex vivo leur capacité à arriver intactes au niveau de l'intestin, d'y adhérer et de libérer le Dtx de manière contrôlée dans le temps, et finalement d'améliorer son absorption intestinale. Une évaluation de la toxicité de cette formulation vis-à-vis de la muqueuse intestinale suggère que l'encapsulation du Dtx dans les NPs assure une certaine protection de la muqueuse. Au final, la formulation orale proposée offre en perspective la possibilité de moduler la dose administrée, donc d'ajuster finement la posologie et finalement d'offrir au corps médical et aux patients les bénéfices d'une thérapie personnalisée.

Les technologies actuellement utilisées pour les moteurs diesel conduisent à la dégradation accélérée des constituants chimiques des lubrifiants, notamment des additifs non polymériques de type antioxydants, anti-usures, modificateurs de friction et de détergence.Nos travaux visent à identifier la nature des modifications chimiques de ces additifs au cours du fonctionnement moteur. Ainsi, un protocole analytique a été établi afin d’étudier qualitativement et quantitativement ces familles dans les lubrifiants.Ce protocole a ensuite été utilisé pour l’analyse d’huiles vieillies lors de tests sur banc moteur et d’essais réalisés en laboratoire. L'évolution de la composition chimique des lubrifiants, la nature des produits de dégradation formés, et les processus d'altération impliqués ont ainsi été étudiés, et des modèles cinétiques de la dégradation de chaque famille d’additifs ont été établis.Il ressort de notre étude que les processus mis en jeu dans l’altération des additifs en laboratoire ne reproduisent pas ceux existant lors du fonctionnement moteur, ce qui laisse envisager le développement d'expériences de laboratoire mieux adaptées. / Current technologies used for diesel engines lead to an accelerated degradation of the non-polymeric additives from lubricants, such as antioxidants, antiwear, friction modifiers and detergency additives.Our work intends to identify the nature of the chemical modifications undergone by such additives during engine functioning. In this respect, an analytical protocol has been developed in order to investigate qualitatively and quantitatively these compound families in engine oils. Following this, the analytical methodology has then been used to study oils altered during engine bench tests and laboratory experiments. Thus, the evolution of the chemical composition, the nature of the degradation products and the alteration processes have been considered. Furthermore, kinetic models have been established for each family of additives.It appears from this study that the processes implied in the alteration of the additives during laboratory tests do not reproduce those existing while engine running. Further laboratory experiments are needed in order to develop tests mimicking more closely the conditions occurring during engine functioning.

L'extraction du gluten et de l'amidon de la farine de blé est un procédé en pleine expansion avec le renchérissement des usages non-alimentaires de ces deux produits. Ce procédé repose sur l'aptitude des protéines du blé à former un réseau au cours du malaxage de suspensions farine / eau. Une difficulté majeure auquel ce procédé est confronté est la variabilité de cette aptitude selon la farine. L'enjeu de notre étude est de faire émerger les critères de composition des farines qui déterminent leur comportement dans le procédé amidonnier et de proposer des conduites du procédé adaptées. L'étude s'appuie sur un panel de 40 farines provenant de différents génotypes de blés dont on a déterminé la composition biochimique. On utilise un mélangeur planétaire (P600) couplé à une station de contrôle de la vitesse de mélange et instrumenté en couple et température pour développer le réseau de gluten (Plastographe, Brabender). Les essais sont réalisés à 25°C, pour des vitesses variables (50-110 rpm) et des teneurs en eau contrastées (rapports eau/farine de 70 à 120 g/g). Une relation reliant la durée de développement du réseau de gluten à la puissance de mélange a d'abord été établie. Cette relation fait apparaître deux paramètres propres aux farines, la quantité d'énergie et la puissance de mélange minimale pour développer le gluten. Ces paramètres sont fortement associés au locus glu-1D et à la teneur en protéines polymériques non extractibles au SDS. Par ailleurs, l'inclusion de temps d'arrêt dans le procédé et l'étude des effets d'agents chimiques interférant avec les fonctions thiols nous permet d'affirmer que la mise en place du réseau de gluten obéit successivement à un contrôle temporel puis énergétique. Dans la mesure où la viscosité des suspensions impacte également le procédé, une équation prédictive de celle-ci a été réalisée. Elle prend en compte les teneurs en amidon endommagé et en arabinoxylanes solubles, dans des proportions variables selon la teneur en eau de la pâte. Le rendement en gluten s'est enfin révélé sensible uniquement à la teneur en protéine, pour autant que l'extraction soit réalisée à l'atteinte de l'optimum de développement du réseau. De façon à disposer d'outils prédictifs faciles à mettre en œuvre industriellement, on a évalué les performances de plusieurs tests de qualité d'usage des farines (Farinographe, Alvéographe) et d'un mélangeur récemment développé (Gluten Peak Tester, Brabender). On montre qu'il est possible d'accéder à la plupart des paramètres définis dans ce travail à l'aide de cet appareil. Cette étude fournit ainsi un ensemble de relations pour contrôler le procédé et l'adapter à la farine utilisée. / Gluten and starch extraction out of wheat flour is a developing process due to the growing use of these two products for non-alimentary uses. This process is based on wheat protein abilities to form a network when flour and water are mixed. A difficulty that this process has to face is the variability of this ability among flours. The scope of our work is to determine the flour components that determine their behaviour in the gluten/starch separation process and to propose adapted process control.This study is based on a pool of 40 flours from various wheat genotypes and known biochemical composition. A planetary mixer (P600) coupled with a station controlling mixing speed and measuring torque has been used to develop gluten network (Plastograph, Brabender). Tests were performed at 25°C for varying mixing speeds (50-110 rpm) and contrasted dough water contents (water/flour ratio varying from 70 to 120g/g). A relation predicting mixing duration for network formation according to mixing power has been established. From this relation two parameters characterising flours have been isolated, energy demand and minimum mixing power to develop gluten network. Theses parameters are strongly linked with locus glu-1D and to SDS-unextractable polymeric protein content (UPP) in the flour. Besides, the inclusion of mixing stops in the process and the study of the effects of thiol-interfering chemical reactant has demonstrated that gluten development inclusing successively a temporal and an energetic phenomenon.As dough viscosity also strongly impacts process, a predictive equation of viscosity has been determined. Viscosity is obtained from the calculated effects of damaged starch and soluble arabinoxylans contents, varying with dough water content. Finally, it was whown that gluten extraction yield depends only of flour protein content when extraction is performed out of optimally developped dough,.In order to get tools applicable industrially, the predictive performance of two devices measuring flour quality (Farinograph, Alveograph) and of a novel mixer (Gluten Peak Tester, Brabender) was evaluated. Most of the relevant parameters defined in this work could be obtained out of that novel apparatus. This study hence gives relations to control the process and adapt it to the flour.

Dans ce travail, nous avons développé des nanostructures théranostics à base de polypeptides fonctionnalisées avec un photosensibilisateur (PTS) dans le but d’être utilisées en thérapie photodynamique (PDT). La génération d'oxygène singulet et les propriétés de fluorescence du PTS peuvent ainsi à la fois diagnostiquer et traiter une tumeur. Un dérivé asymétrique et multifonctionnel de l'aza-dipyrrométhènes difluorure de bore chélate (aza-BODIPY) fluorogène a été synthétisé pour être utilisé comme photosensibilisateur en raison de ses propriétés non toxiques, son insensibilité à l'environnement biologique externe, sa production d'oxygène singulet élevée et son important rendement quantique de fluorescence. Pour permettre au photosensibilisant d’atteindre la tumeur, quatre copolymères à blocs amphiphiles différents en termes de localisation du PTS et de la longueur de la chaîne PEG ont été synthétisés. Les blocs amphiphiles sont constitués de segments poly(ɤ-benzyl-L-glutamate) (PBLG, DP ~ 50) et poly(éthylène glycol) (PEG, DP = 45 et 113). Ces copolymères sont en outre capables de s’auto-assembler en micelles et en vésicules. Nous avons développé une stratégie de synthèse permettant la liaison covalente du PTS pour les copolymères à blocs amphiphiles, empêchant ainsi une fuite du PTS avant que le nanoparticules atteignent le site de la tumeur. En outre, nous avons étudié l'activité du PTS en fonction de la concentration, de la morphologie des nanoparticules et de la localisation du PTS dans les nanoparticules. Enfin, l'efficacité des nanoparticules a été évaluée in vitro sur des cellules HeLa et B16F1. / In this work, we developed photosensitizer (PTS) functionalized polypeptide-based theranostic nano-assemblies to be used in photodynamic therapy (PDT). The singlet oxygen generation and fluorescence properties of the PTS provide simultaneous diagnosis and therapy of the tumor.An asymmetric and multifunctional derivative of the aza-dipyrromethene boron difluoride chelate (aza-BODIPY) fluorophore was synthesized to be used as a photosensitizer due to its nontoxic properties, insensitivity to external biological environment, high singlet oxygen generation and fluorescent quantum yield. To carry the photosensitizer to the tumor, four different (in terms of PTS localization and PEG chain length) amphiphilic block copolymers consisting of poly(ɤ-benzyl-L-glutamate) (PBLG, DP~50) and poly(ethylene glycol) (PEG, DP=45 and 113) chains, able to self-assembled into micelles and vesicles, were synthesized. We developed a synthetic strategy allowing covalent linkage of PTS to the amphiphilic block copolymers, thus preventing PTS leakage before the nano-assembly reaches the tumor site. Moreover, we investigated PTS activity as a function of concentration, morphology of the nano-assemblies and PTS localization in the nano-assemblies. Finally, the efficacy of the nano-assemblies has been evaluated in vitro on HeLa and B16F1 cells.

L’objectif de cette thèse est de réaliser un agent de contraste vasculaire pour tomodensitométrie utilisable en préclinique. En collaboration avec le laboratoire de biogalénique de Strasbourg, ce travail a permis d’obtenir des nano-émulsions iodées produites par diffusion spontanée de surfactif et des nanoparticules iodées produites par ”émulsion - diffusion de solvant”, comme agent de contraste vasculaire. Ces émulsions et particules polymériques présentent en effet, un temps de rémanence vasculaire de plusieurs heures, un pouvoir contrastant suffisant pour un usage en tomodensitométrie (compris entre 170 et 400 HU), la possibilité de les administrer par intraveineuse et une stabilité de plusieurs mois. Les nano-émulsions, notamment celles produites à partir de Lipiodol®, sont les plus prometteuses comme agents de contraste vasculaire de par leur forte radiopacité (475 ± 30 HU) et leur rémanence vasculaire (T1/2 of 4.1 ± 1.10 h). Les nanoparticules iodées à base de PCL présentent un pouvoir contrastant inférieur (168 ± 13 HU) mais elles sont connus pour leur capacité à modifier la libération du principe actif encapsulé. De ce fait même si les agents de contraste de nature lipidique ou ceux inorganiques sont plus performant, elles restent intéressantes pour une visualisation rapide de la distribution du principe actif dans l’organisme. Cette thèse par ailleurs, apporte plusieurs éléments pour la compréhension de la formulation des nano-émulsions obtenues par diffusion spontanée de surfactif et celle des nanoparticules produites par ”émulsion - diffusion de solvant”. Concernant les nano-émulsions, l’influence de l’iodation des huiles et du surfactif a été étudiée autant sur le plan pharmacotechnique que ceux toxicologique et pharmacocinétique. Concernant les nanoparticules à base de PCL, nous avons montré que l’impact du type d’huile et de l’iodation, des polymères PCL et PCL-mPEG et de diverses méthodes de concentration sur la formulation / The aim of this thesis is to formulate a blood pool contrast agent for preclinical X-ray imaging application. In collaboration with the galenic laboratory of Strasbourg, this work has allowed to obtain iodinated nano-emulsions produced by spontaneous diffusion of surfactant and nano-particles produced by iodine ”emulsion - solvent diffusion” as blood pool contrast agent. These emulsions and polymer particles present indeed a vascular persistence of several hours, a sufficient contrast to be use in computed tomography (between 170 and 400 HU), the ability to be administered intravenous and stability of several months. Nano-emulsions, including those produced from Lipiodol®, are the most promising as blood pool contrast media by their high radiopacity (475 ± 30 HU) and vascular persistence (T1/2 of 4.1 ± 1.10 h). Iodinated nano-particles of PCL have a lower X-ray attenuation (168 ± 13 HU), but they are known for their control release of the encapsulated substances. Therefore even if inorganic or lipidic contrast agents show a better contrast, they remain attractive for rapid visualization of the co-encapsulated substance distribution in the body. This thesis also introduced several features for understanding the formulation of nano-emulsions obtained by spontaneous diffusion of surfactant and the nano-particles produced by ”emulsion - solvent diffusion.”

La prise en charge en urgence des pathologies ischémiques repose dans un premier temps sur la thrombolyse et/ou l’angioplastie puis dans un second temps sur des mesures hygiéno-diététiques. L’angioplastie consiste en la destruction de l’obstacle situé dans l’artère et elle est souvent suivie (dans 70 % des cas) par la pose d’une endoprothèse ou stent afin que le vaisseau lésé retrouve son diamètre. Malgré des innovations thérapeutiques (stents libérant des principes actifs), des problèmes de thrombose et de resténose au niveau du site lésé sont observés. Or, le monoxyde d’azote, NO, un gazotransmetteur de l’organisme, possède des propriétés intéressantes (antiagrégant plaquettaire, effet de recrutement des cellules endothéliales, effet antiprolifératif sur les cellules musculaires lisses) pour lutter contre ce phénomène, à concentration physiologique. Dans ce travail, nous avons développé une formulation innovante pouvant recouvrir un stent et étant capable de délivrer du NO. Il s’agira d’incorporer des nanoparticules d’or caractérisées par une capacité de greffage par un donneur de NO (AuNP@RSNO) très importante au sein des couches d’un film constitué de polyélectrolytes (polycations et polyanions interagissant de façon électrostatique). Ici, les AuNP sont considérées comme une matière première pharmaceutique. Une méthode de dosage et un contrôle qualité de ces dernières ont donc été développés. Les films créés présentent une stabilité importante (> 1 an) et sont capables d’immobiliser un grand nombre d’AuNP (1012 AuNP/cm²/cycle). Pour augmenter le taux de chargement des AuNP au sein des films, l’optimisation de leur construction a été réalisée. Plusieurs polycations ont été testés (chlorhydrate de poly(allylamine), poly(éthylène glycol) et poly(méthacrylate d’ester)) ainsi que deux milieux de dissolution différents (tampon phosphate et tampon Tris, à pH et concentrations identiques). Le meilleur rapport stabilité/taux de chargement a été atteint avec l’utilisation du chlorhydrate de poly(allylamine) et le tampon Tris. Enfin, les films ont présenté une inertie face à des protéines, des cellules et du sang total. Le système développé représente donc une forme adaptée pour être déposé à la surface de stents / Emergency management of ischemic pathologies is initially based on thrombolysis and / or angioplasty and secondly on hygiene-dietetic measures. Angioplasty consists of the destruction of the obstacle located in the artery and is often followed (in 70% of cases) by placing a stent so that the damaged vessel regains its diameter. Despite therapeutic innovations (drug eluting stents), problems of thrombosis and restenosis in the injured site are often observed. However, nitric oxide, NO, has interesting properties (platelet antiaggregant, endothelial cell recruitment effect, antiproliferative effect on smooth muscle cells) against this phenomenon at physiological concentration. In this work, we developed an innovative formulation that can deposited on a stent and that will be able to deliver NO. AuNP grafted with a high density of NO donors (AuNP@RSNO) will be incorporated in layer-by-layer films composed of polyelectrolytes (electrostatic interactions between polycations and polyanions) Here AuNPs are considered as a pharmaceutical raw material. A quantification method and a quality control of them were therefore developed. Created films created showed an important stability (> 1 year) and were able to immobilize a large number of AuNP (1012 AuNP/cm²/cycle). In order to increase the loading rate of AuNP films, optimization of their construction was carried out. Several polycations were tested (poly (allylamine hydrochloride), poly (ethylene glycol) and poly (methacrylate ester)) as well as two different dissolution media (phosphate buffer and Tris buffer, same pH and concentrations). The best stability/loading ratio was achieved with the use of poly (allylamine) hydrochloride and Tris buffer. Finally, the films showed inertness when they were exposed to proteins, cells and whole blood. The developed system is therefore well suited to be deposited on the surface of stents

Les nanoparticules polymériques fluorescentes apparaissent comme des outils importants pour l'imagerie en temps réel des processus biologiques au niveau moléculaire et cellulaire. L’objectif de mon projet de doctorat a été d’optimiser les nanoparticules polymériques fluorescentes pour l’imagerie biologique. Premièrement, nous avons pu, en faisant varier la chimie des polymères, obtenir un très bon contrôle de leur taille. Ceci a permis de mettre en évidence l’importance de la taille des NPs pour des applications intracellulaires avec une taille maximale de 23 nm pour une distribution dans tout le cytosol. Deuxièmement, nous avons pu montrer que la simple adsorption d’un amphiphile PEGylé de type Pluronic permet la stabilisation des nanoparticules dans des milieux biologiques. Le nombre de molécules incorporées et leur stabilité ont été étudiés en combinant des techniques de FRET et de FCS. Les meilleures formulations résultent en une stabilité des nanoparticules in vivo, ce qui a permis leur imagerie en tant que particules individuelles dans les vaisseaux sanguins du cerveau de souris. Troisièmement, le transfert d’énergie entre différents fluorophores encapsulés dans les NPs a été étudié et optimisé. / Fluorescent polymeric nanoparticles appear as important tools for real-time imaging of biological processes at the molecular and cellular level. The objective of my PhD project was to optimize fluorescent polymeric nanoparticles for biological imaging. First, by varying the chemistry of the polymers, we have been able to obtain a very good control of their size. This made it possible to highlight the importance of NPs size for intracellular applications with a maximum size of 23 nm for optimal distribution throughout the cytosol. Secondly, we have shown that simple adsorption of a PEGylated amphiphiles pluronic family allows the stabilization of nanoparticles in biological media. The number of incorporated molecules and their stability has been studied by combining FRET and FCS techniques. The best formulations result in nanoparticle stability in vivo, which allowed their imaging as individual particles in the blood vessels of the mouse brain. Third, energy transfer among different fluorophores encapsulated in NPs has been studied and optimized.

Différents effets de nanotubes de carbone (NTC) sur des diatomées benthiques ont été évalués via des approches microscopiques et biochimiques. Il a été montré que la structure du frustule, paroi silicifiée propre aux diatomées, est déterminante sur l'entrée ou non des NTC dans les cellules. Une internalisation des NTC dans la cellule a conduit à des effets génotoxiques et tératogènes. L'interaction des NTC avec les substances polymériques extracellulaires (SPE) produites par les diatomées a aussi été évaluée. Les SPE ont favorisé l'agglomération des NTC entre eux, ainsi que leur isolement physico-chimique vis-à-vis des diatomées. Une réponse des diatomées à la présence des NTC par la surproduction de SPE explique partiellement le retard de croissance observé. De plus, Des interactions entre SPE et NTC, majoritairement hydrophobes, ont été révélées. Ces interactions ont permis de réduire considérablement les effets des NTC sur les diatomées au cours du temps. / Various effects of carbon nanotubes (CNTs) on benthic diatoms were assessed via microscopic and biochemical approaches. It has been shown that the structure of the specific to diatoms silicified frustule has a key role in the entry or not of CNTs into the cells. Moreover, Internalization of CNTs in the cell led to genotoxic and teratogenic effects. The interaction of the CNTs with the extracellular polymeric substances (EPS) produced by diatoms was also evaluated. EPS favored agglomeration of CNTs between them as well as their physico-chemical isolation for diatoms. A response of diatoms in the presence of CNTs by the overproduction of EPS partially explains the observed growth retardation. In addition, interactions between the EPS and CNTs, mainly hydrophobic, have been revealed. These interactions significantly reduced the effects of CNTs in diatoms over time.

Thèse numérisée par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal.

L’utilisation de nanoparticules (NPs) dans divers domaines industriels est de plus en plus fréquente ce qui génère leur propagation dans l’environnement. Selon leur persistance, mobilité, bioaccumulation et toxicité, des risques inconnus pour la santé et pour des écosystèmes peuvent en résulter. En effet, la caractérisation et la quantification sont des défis analytiques très complexes en raison de la nature dynamique (petite taille, grande réactivité et instabilité) des nanomatériaux. L'objectif de cette étude est donc de caractériser par ultracentrifugation analytique (AUC) des nanoparticules polymériques (Allosperse® dites allosphères) qui sont destinées à des fins agricoles. Pour y parvenir, différentes NPs métalliques (argent, quantum dot), oxydes métalliques (dioxyde de titane, oxyde de zinc) et NPs de polystyrène ont d’abord été mesurés par AUC à l’aide des différents systèmes de détection (absorbance, fluorescence et interférence). Dans le cas des allosphères, un grand nombre d'essais préliminaires ont été réalisés afin d'optimiser la vitesse d'ultracentrifugation, le temps d'ultracentrifugation, le nombre de numérisations et la concentration de l'échantillon. Un protocole optimisé a été utilisé pour la détermination du diamètre hydrodynamique (dh) des NPs. Les différentes analyses qui ont été réalisées dans cette étude révèlent que l’AUC permet de déterminer la taille de très petites NPs. Par ailleurs, une étude du comportement de ces allosphères pour des pH entre 4-8, des forces ioniques de 0 à 500 mM, en présence ou absence de matière organique naturelle a été entreprise. Les travaux ont montré que le dH était d’environ 7,0 nm avec de petites augmentations à faible pH, ou à très grande force ionique ou dureté. Ces résultats indiquent la grande stabilité physique et chimique des allosphères qui auront, ainsi, une grande mobilité dans les sols. La diffusion de lumière dynamique et la spectroscopie de corrélation de fluorescence ont été utilisées afin de valider les résultats obtenus par l’AUC. / The use of nanoparticles (NPs) in numerous industrial fields is becoming more common, which increases their propagation in the environment. Their generally unknown persistence, mobility, bioaccumulation and toxicity all contribute to increased risks to human health and to ecosystems. Unfortunately, their characterization and quantification are complex analytical challenges due in large part to their dynamic nature (small size, high reactivity and instability). The objective of this study was to characterize polymeric nanoparticles (Allosperse®), which are intended for the dispersion of the nanopesticides using analytical ultracentrifugation (AUC). To achieve this goal, the sizes of various metallic nanoparticles (nAg, QD), metallic oxides (nTiO2, nZnO) and polystyrene nanoparticles (nPS) were first determined by AUC using different detectors (absorbance, fluorescence and interference). In the case of polymeric nanoparticles, a number of preliminary tests were carried out in order to optimize the speed and duration of the ultracentrifugation, the number of scans and the concentration of the NPs for the determination of their hydrodynamic diameter (dh). The analysis indicated that the AUC was able to measure the sizes of the smallest nanoparticles. In addition, evaluations of the behavior of these nanoparticles between pH 4-8, ionic strengths from 0 to 500 mM, in the presence and absence of natural organic matter (NOM) showed that they had a dh of about 7.0 nm with small increases at low pH or for large ionic strengths or hardness. These results strongly demonstrated a high physical and chemical stability of allosphères, which implied that they would have a high mobility in soils. Dynamic light scattering (DLS) and fluorescence correlation spectroscopy (FCS) were used to validate the results obtained by the AUC.