Ce travail traite du problème du bouchage des pipelines par des particules d'hydrates de gaz dans la production de pétrole. Les hydrates de gaz sont des composés cristallins qui se forment à partir de l'association d'eau et de molécules de gaz à haute pression et basse température. De telles conditions thermodynamiques sont rencontrées pendant la production et le transport de pétrole, particulièrement en offshore profond ou dans des zones froides. A cause de ce processus d'agglomération, l'apparition d'hydrate peut mener à la formation de bouchons.<br /><br />Cette étude à pour but d'améliorer la compréhension de ce mécanisme d'agglomération, dans le cas d'une émulsion eau dans huile. Par conséquent, l'agglomération des particules de glace et d'hydrate est comparée. L'agglomération des particules de glace et d'hydrate de trichlorofluoromethane ou fréon (CCl3F) dispersées dans le xylène avec des asphaltènes comme tensioactif est choisie comme système modèle. Comme les hydrates de trichlorofluoromethane (CCl3F) sont stables à pression atmosphérique, ils permettent d'utiliser des techniques d'analyses sans être limité par les conditions de pression. La technique de Résonance Magnétique Nucléaire RMN est utilisée. La grande différence entre le temps de relaxation des solides et des liquides est utilisée afin de contrôler in situ le rapport entre la quantité d'entités (hydrogène ou fluor) solides et total en fonction du temps et des conditions contrôlées de cisaillement. Ainsi, une étude cinétique est réalisée, ce qui permet de connaître la quantité de glace ou d'hydrate formée ; La viscosité apparente du système, pendant la cristallisation et le bouchage, est également suivie grâce à des mesures rhéologiques afin de caractériser l'agglomération des particules. Pour compléter cette étude, des observations en microscopie optique avec une cellule thermostatée est utilisée afin d'obtenir des observations directes de l'agglomération. Cette approche expérimentale nous permet de discuter des différents mécanismes d'agglomération de la glace et de l'hydrate dans une phase hydrocarbure et de les modéliser.

Cette étude se situe dans le contexte industriel de l'utilisation de superplastifiants pour la réalisation de bétons haute performance. Pour mieux comprendre le mode d'action des molécules fluidifiantes nous avons utilisé un système modèle constitué de suspensions de particules de carbonate de calcium l'une commerciale et constituée de microparticules et l'autre synthétisée au LPMC et constituée de nanoparticules. L'étude a porté sur cinq molécules organiques : quatre de type polyméthacrylates greffés polyoxyéthylène (PCP) avec des longueurs de greffons différentes et un diphosphonate polyoxyéthylène : OPTIMA100. La caractérisation des grandeurs pertinentes des fluidifiants comme leurs complexations vis-à-vis des ions ; leurs degré d'ionisation, leurs tailles, leurs affinités avec le solvant ou encore leurs capacités d'adsorption sur les surfaces a été effectuée. D'importantes différences d'efficacité de ces fluidifiants vis-à-vis de la rhéologie et de la sédimentation des deux types de suspension ont été mises en évidence. Ces différences de comportements on été interprétées grâce à la caractérisation effectuée sur les fluidifiants et à la modélisation des forces interparticulaires.

L'utilisation de la réfrigération secondaire permet de réduire l'impact environnemental des systèmes frigorifiques grâce à une réduction de l'utilisation de gaz à effet de serre, néanmoins un tel procédé abaisse l'efficacité des systèmes. Afin de rendre ce procédé plus efficace et viable, l'utilisation de fluide à forte densité énergétique ainsi qu'un couplage avec un dispositif de stockage thermique a été envisagé comme réponse à une problématique industrielle de distribution de froid (climatisation, procédés de refroidissement). Un montage expérimental constitué d'une boucle de circulation et d'un réacteur de formation a été utilisé afin d'évaluer les caractéristiques de charge et décharge d'un réseau utilisant des fluides diphasiques. Cette étude a également permis l'élaboration et la validation de modèles prédictifs (réservoir de stockage, échangeur de chaleur, écoulement) de dynamique de stockage et déstockage pour différents matériaux. Ces modèles ont ensuite été appliqués au cas d'un réseau industriel afin d'étudier l'impact du matériau de stockage choisi sur le dimensionnement du système, sur la consommation énergétique mais aussi sur sa viabilité économique. Ainsi, les résultats ont d'abord montré que l'utilisation d'un dispositif améliorait l'efficacité d'un système et que le retour sur investissement dépendait des scénarios de stockage envisagés. Enfin, une forte dépendance sur le choix du matériau a également été soulevée. / The use of secondary refrigeration can reduce cooling system impact on environment by greenhouse gas reduction, nevertheless this kind of technology reduce the system efficiency. The use of high energetic density and thermal energy storage was considered to improve system efficiency and to answer to industrial cooling process issue (air-conditioning, cooling process or temperature preservation). An experimental set-up composed by a stired tank reactor and circulation loop was used in order to evaluate the charging and discharging dynamic of a cooling district using phase change slurry. This experimental study offers the opportunity to elaborate and validate further models (stirred tank reactor, heat exchanger, flow behavior) to predict the charging and discharging behaviors for various storage materials. Then, these models were used in the case of an industrial system to observe the impact of the storage material or system sizing, energy consumption and economic sustainability. Thus, results show that the impact of the storage device on system energy efficiency and the return on investment depends on storage scenarios. Finally the impact of the chosen material on system efficiency was pointed out.

La dynamique et la rhéologie d'une suspension 2D confinée de vésicules (un modèle de RBCs (globules rouges) ) sont étudiées numériquement en utilisant une méthode de Boltzmann sur réseau frontière immergée. Nous analysons d'abord les situations dans lesquelles les vésicules effectuent le mouvement de chenille de char. Des paires de vésicules se placent dans un état d'équilibre avec une distance relative constante et régulée par le confinement. La distance d'équilibre augmente avec l'intervalle entre les parois suivant une relation linéaire. Cependant, aucune distance d'équilibre stable entre deux vésicules en mouvement de tumbling n’est observée. La présence ou l'absence d'une distance d'équilibre entre deux vésicules dicte l'organisation spatio-temporelle de la suspension. L’organisation de la suspension s’accompagne d’assez amples oscillations de la viscosité normalisée variant en fonction de la concentration, tandis que la viscosité effective ne varie pas.Les interactions dans la direction verticale par rapport au plan de cisaillement sont analysées par des simulations en 3D de capsules et des expériences. Nous montrons que dans une suspension confinée de sang, les RBCs s’organisent spontanément en une structure cristalline sous le seul effet de l'interaction hydrodynamique. Il est en outre démontré que lorsque les RBCs sont remplacés par des particules rigides, l'ordre disparait pour laisser place au désordre. Différents ordres cristallins peuvent apparaître selon la concentration et le confinement. La distance intercellulaire de la structure cristalline est une fonction linéaire du confinement. L’ordre apparaît comme une interaction subtile entre la force de portance qui pousse les RBCs des murs vers le centre et l'interaction hydrodynamique dans la verticale du plan d'écoulement de cisaillement. Cette étude introduit un nouveau paradigme dans le domaine des suspensions non-colloïdales diluées où la prévalence des désordres était mise à jour la règle.La répartition des RBCs au niveau d’une bifurcation est abordée dans nos simulations sur ordinateur ainsi que dans des expériences in vitro. Ces études révèlent que la répartition de RBCs dépend fortement du contraste de viscosité entre la viscosité de l'hémoglobine du RBC et le fluide suspendant, tant que l'hématocrite est inférieure à 20%. Pour des dilutions importantes, nos résultats montrent un nouveau phénomène : la branche de faible débit peut recevoir une concentration plus élevé que la branche de haut débit, en opposition à l'effet Zweifach-Fung. Ce phénomène est observé sous confinement modéré et est le résultat d'une structuration particulière de la suspension cellulaire. Nos résultats suggèrent que les différentes propriétés des RBCs doivent être prises en compte et soigneusement analysées afin d'avoir une bonne compréhension de la distribution de RBCs dans la microcirculation et donc de la livraison de l'oxygène dans la microcirculation en général.Enfin, nous réalisons des simulations numériques d'une grande quantité de RBCs, circulant dans un réseau qui est structuré selon un motif en nid d'abeilles. Nos résultats montrent que tant que l'hématocrite est inférieure à 20%, les RBCs dont la membrane est plus rigide présentent un déplacement latéral plus important dans le réseau. En plus, nous découvrons une différence par rapport à la circulation de RBCs dans un tube droit où le débit pour des globules rigides est plus petit. Au contraire, un débit plus important est observé pour les RBCs plus rigides dans le réseau. Enfin, nous présentons la manifestation d'une diffusion longitudinale plus rapide d’une suspension dense de RBCs de faible déformabilité dans le réseau. Nos résultats fournissent des informations intéressantes sur la livraison de RBCs dans le réseau, ce qui pourrait être important non seulement sur la compréhension de la perfusion du sang et le transit de RBC dans la microcirculation, mais aussi sur des applications pratiques. / Dynamics and rheology of a 2D confined suspension of vesicles (a model for RBCs) is studied numerically by using an immersed boundary lattice Boltzmann method (IB-LBM). We pay a special attention to the link between the spatiotemporal organization of the suspension and rheology. We first analyze situations in which vesicles perform tank-treading. The pair of vesicles settles into an equilibrium state with constant relative distance, which is regulated by the confinement. The equilibrium distance increases with the gap between walls following a linear relationship. However, no stable equilibrium distance between two tumbling vesicles is observed. The presence or the lack thereof of an equilibrium distance between two vesicles dictates the spatiotemporal organization of the suspension (order or disorder). Ordering of the suspension is accompanied with quite ample oscillation of normalized viscosity as a function of concentration, while the effective viscosity exhibits plateau. The oscillations amplitude of normalized viscosity is suppressed when disordered pattern prevails.Beside the interactions in the shear plane discussed in 2D framework, the interactions in the vertical direction to the shear plane are also analyzed by 3D simulations of capsules (a model for RBCs) and experiments. We show that in a confined blood suspension RBCs spontaneously organize in a crystalline-like structure under the sole effect of hydrodynamic interaction. It is further shown that when RBCs are substituted by rigid particles order disappears in favor of disorder. Various crystalline orders take place depending on concentration and confinement. The intercellular distance of the crystalline structure is a linear function of confinement. Order appears as a subtle interplay between the lift force that pushes RBCs away from walls towards the center and hydrodynamics interaction in the vertical of shear flow plane. This study introduces a new paradigm in the field of dilute non-colloidal suspensions where the prevalence of disorder was up-to date the rule.The partition of RBCs at the level of bifurcations is addressed in our computer simulations and in vitro experiments, which reveal that the hematocrit partition depends strongly on the viscosity contrast between the viscosities of the RBC hemoglobin and the suspending fluid, as long as hematocrit is less than 20% (which is the normal range in microcirculation). In the extreme hemodilution, our results exhibit a new phenomenon: the low flow rate branch may receive higher hematocrit than the high flow rate branch in opposition to the known Zweifach-Fung effect. This phenomenon is observed under moderate confinement and is the result of a peculiar structuring of the cell suspension. Our findings suggest that the various RBCs properties must be taken into consideration and carefully analyzed in order to have a firm understanding of RBC distribution in microcirculation and thus oxygen delivery in the microcirculation in general.Finally, we carry out numerical simulations of a large number of RBCs flowing in a network that is structured in a honeycomb pattern. Our results reveal that as long as the hematocrit is less than 20% the RBCs with higher membrane rigidity show a larger lateral displacement in the network. Furthermore, we discover a deviation of RBC flux in network from that in straight tube where the more rigid RBCs get the smaller flux. Oppositely, the larger RBC flux is observed for the more rigid RBCs in the network. Finally, we report on the manifestation of a faster longitudinal diffusion of crowded RBCs with smaller deformability in the network. Our results provide interesting information on the RBC delivery in the network, which should be significant not only in the understanding of the blood perfusion and the RBC transit in the microcirculation but also in practical applications such as cell sorting and chemical analysis.

Les mouvements de terrain affectant les matériaux argileux évoluent parfois en coulées et posent des problématiques importantes en termes de protection des populations et des infrastructures. Ce travail de thèse s’intéresse à rechercher de possibles précurseurs géophysiques à la transition solide-fluide qui caractérise ces matériaux argileux, et à comprendre les mécanismes en jeu lors de cette transition. Dans un premier temps, des expériences rhéométriques en laboratoire réalisées sur cinq argiles provenant de glissements-coulées permettent d’apporter plusieurs informations sur le comportement de ces matériaux : 1) l’écart en teneur en eau d’une argile par rapport à sa limite d’Atterberg de liquidité contrôle la contrainte à laquelle le matériau se fluidifie. 2) la fluidification des échantillons testés est accompagnée d’une chute du module de cisaillement élastique (et donc de la vitesse des ondes de cisaillement). 3) cette fluidification n’est pas accompagnée par une variation de la résistivité électrique.Dans un second temps, l’exploitation de données provenant d’un système de surveillance (données sismiques, électriques, météorologiques et géodésiques) installé sur le glissement-coulée du Pont-Bourquin (Suisse) montre que : 1) la cinématique du glissement est corrélée à court terme (quelques jours) à la pluviométrie du site; 2) la rigidité du matériau mesurée par les paramètres sismiques est influencée à court terme (quelques jours) par la pluviométrie et à plus long terme (une centaine de jours) par la température; 3) la résistivité électrique apparente mesurée à partir d’un système d’électrodes placées sur les rives stables du glissement est très sensible à des variations de résistivité électrique en surface et met difficilement en évidence de possibles variations de résistivité en profondeur. / Landslides affecting clay materials sometimes evolve in quick earthflows that can constitute serious threats for populations and infrastructures. This thesis focuses on the search of possible geophysical precursors for the solid-fluid transition that characterizes these clay materials, and also on the understanding of the processes involved in this transition. Firstly, laboratory rheometrical experiments carried out on clays samples coming from five flow-like landslides yield the following results: 1) the water content deviation from the Atterberg liquid limit controls the stress at which the sample fluidizes; 2) sample fluidization is accompanied by a drop in the elastic shear modulus (hence, in the shear wave velocity); 3) fluidization is not accompanied by a change in electrical resistivity.Secondly, processing of data coming from a surveillance system (seismic, electric, geodesic and meteorological data) on the Pont-Bourquin landslide in Switzerland shows that: 1) landslide kinematics is correlated at short term (a few days) with rainfall; 2) material stiffness measured by seismic parameters is influenced at short term (a few days) by rainfall and at longer term (a hundred days) by temperature; 3) apparent electrical resistivity measured with a system of electrodes located on the stables banks of the landslide is very sensitive to changes at the surface and hardly exhibits possible changes at depth.

La formation du caillot de fibrine, processus clé de la coagulation sanguine, implique la polymérisation des monomères de fibrine en un réseau de fibres. Ce réseau contrôle les propriétés mécaniques du caillot et constitue le squelette sur lequel se base la cicatrisation. Si l’influence des conditions de réaction (pH, concentration, …) est bien connue, le rôle de la composition du fibrinogène sur la structure de la fibrine est inexploré. Cet aspect pourrait être important pour les pathologies cardiovasculaires qui présentent toutes une structure de fibrine anormale.Nous avons étudié la relation entre la composition de plusieurs fibrinogènes et les propriétés structurelles nano- et micro-métriques ainsi que la mécanique des caillots de fibrine. La composition en protéines co-purifiées de ces fibrinogènes a peu d’influence, alors que le profil de polydispersité contrôle la structure multi-échelle de la fibrine. Des mesures de diffusion des rayons x, de spectrophotométrie multi-longueur d’ondes et de microscopie confocale ont mis en évidence que les fibres provenant des fibrinogènes monodisperses sont quasi-cristallines, droites et rigides. Les fibres provenant de fibrinogènes polydisperses sont, elles, beaucoup moins organisées, courbées, avec un module de rigidité faible. Enfin, les propriétés mécaniques de la fibrine ont montré que la réponse des caillots aux déformations, aussi que les scenarios de rupture, sont directement liés à sa structure et donc significativement dépendants du profil de polydispersité des fibrinogènes. Ces résultats ouvrent de nouvelles perspectives dans plusieurs domaines, que ce soit pour l’utilisation optimale des fibrinogènes pour les dysfibrinogénémies et hémorragies, mais également pour la reconstruction tissulaire, ainsi que la compréhension du lien entre la structure anormale des caillots et les maladies cardiovasculaires. / Fibrin clot formation is one of the major processes leading to blood clotting. It involves the polymerization of fibrin monomers into a network of fibrin fibres. This network controls the mechanical properties of the clot and serves as a skeleton for wound healing. Environmental factors (pH, concentration, …) have been proved to influence polymerization, however the role of fibrinogen composition on the structure of fibrin remains unexplored. This aspect might be important for the case of cardiovascular pathologies, which present abnormal fibrin structures.We have determined the relation between different sources of fibrinogen with the nano- and micro-metric structural and mechanical properties of fibrin clots. The composition in co-purified proteins of the fibrinogens has no significant importance, however the polydispersity profile controls the multiscale properties of fibrin. Indeed, x-ray scattering, multi-wavelength spectrophotometry and confocal microscopy measurements have proved that fibres from monodisperse fibrinogens are quasi-crystalline, straight and rigid. Fibres from polydisperse fibrinogens are less organised, curbed and less rigid. Finally, the mechanical properties of fibrin showed that the response of clots to deformation, as well as the scenarios of rupture are closely related to the structure, and consequently related to the profiles of polydispersity. This opens outstanding perspectives in many fields such the optimisation of fibrinogen’s use on dysfibrinogenemias or haemorrhages, tissue regeneration or the understanding between the abnormal structure of clots and cardiovascular diseases.

La mesure quantitative de propriétés mécaniques à l’échelle nanométrique en matière molle est un réel enjeu pour de nombreux domaines, en particulier en biologie. Cette thèse propose une technique de microscopie, appelé Force Feedback Microscopy (FFM), permettant de mesurer simultanément la force statique, la raideur G’ (N/m) et la dissi- pation G” (N/m) à une fréquence arbitraire à l’échelle nanométrique.Cette technique utilise un microlevier AFM muni d’une pointe ou d’une sphère. Une contre-force, qui maintient en temps réel la position de la pointe constante, permet de maintenir le système mécaniquement stable et de mesurer la force statique. Dans cette configuration, le régime linéaire de l’interaction et de oscillateur harmonique est obtenu grâce à de petites amplitudes d’oscillation. Dans le formalisme de la réponse linéaire, la raideur G’ et la dissipation G” sont obtenues par une transformation linéaire de l’amplitude et de la phase.Grâce à des cas d’école (couplage électrostatique et confinement hydrodynamique), les performances expérimentales sont démontrées.Grâce au FFM, nous présentons les propriétés viscoélastiques mesurées d’un nanomé- nisque à partir de mesure à différentes fréquences. Nous mettons en évidence un régime hors-équilibre thermodynamique, où le nanoménisque oscille à volume constant avec une ligne de contact ancrée.Une méthode de mesure sans contact direct en milieu liquide de propriétés mécaniques d’échantillon mince et mou à l’échelle nanométrique est présenté. Cette méthode, basé sur le travail E.Charlaix avec le SFA (le Surface Force Apparatus fût le premier instrument à mesurer les forces de Van der Walls), permet de s’affranchir des forces de surfaces qui dominent à faible indentation lors de mesure par contact direct. Le travail effectué pendant ma thèse permet de positionner le FFM comme un nano-SFA.Afin de mettre cette méthode à disposition pour le plus grand nombre, le transfert technologique vers un AFM commercial est effectué. / Quantitative measurement of mechanical properties of soft material at the nanoscale is a real challenge for many areas, particularly in biology. This thesis proposes a microscopy technique called Force Feedback Microscopy (FFM) for simultaneously measuring the static force, the stiffness G’(N / m) and the dissipation G"(N / m) at an arbitrary frequency at the nanoscale.This technique uses an AFM cantilever with a tip or sphere. A feedback force, that maintains in real time the position of the tip constant, ensures the mechani- cally stability and measure the static force. In this configuration, the linear regime of interaction and harmonic oscillator is obtained through small oscillation ampli- tudes. In formalism of the linear response, the stiffness G’ and the dissipation G" are obtained by a linear transformation of the amplitude and phase. Through case study (electrostatic coupling and hydrodynamic confinement), experimental performance is demonstrated.Thanks to the FFM, we present the measured viscoelastic properties of nanomenis- cus for different measurement frequencies. We highlight a thermodynamic system out of equilibrium, where the nanomeniscus oscillates at constant volume with a locked contact line.A method for non-contact measurement in liquid medium of mechanical prop- erties of thin and soft sample at the nanoscale is presented. This method, based on the work of E.Charlaix with SFA (the Surface Force Apparatus was the first instrument to measure the forces of Van der Waals), overcomes the forces of sur- faces that dominate at low indentation during direct contact measurement. The work done during my PhD positions the FFM as a nano-SFA.To put this method available to the greatest number, technology transfer to commercial AFM is performed.

Ce travail de thèse porte sur la synthèse et l'étude physico-chimique de polymères associatifs hydrosolubles à associations complémentaires. Utilisant la chimie covalente réversible, ce système met en jeu l'association d'un poly(diol) et d'un poly(acrylamide) partiellement hydrolysé portant des fonctions d'acide boronique. Ces dernières sont introduites par une technique de greffage qui a été optimisée et finement caractérisée. Le mélange des deux polymères permet d'obtenir des solutions visqueuses et des gels dynamiques et ceci pour de faibles concentrations. La possibilité de viscosifier des formulations en-dessous de la concentration de gélification constitue un résultat marquant qui distingue ce système de nombreux polymères à association hydrophobe. Dans le régime de gel, les propriétés rhéologiques linéaires sont analysées en relation avec l'étude de la force des interactions moléculaires qui ont été mesurées par la RMN du bore et une technique de fluorescence. La rhéologie non-linéaire apporte des informations essentielles sur la relation entre le cisaillement et la structure du réseau réversible formé. L'utilisation d'un système de visualisation de l'échantillon sous écoulement permet l'observation d'effets locaux fortement non-linéaires. L'influence des différents paramètres, comme le pH et la température, sur les propriétés dynamiques des solutions peut être rationalisée et modélisée en termes de lois d'échelles. L'originalité de ce concept de système associatif par associations complémentaires est mise en perspective au travers d'une revue de la littérature rationalisant le lien entre architecture et rhéologie des polymères associatifs hydrosolubles. / This thesis deals with the synthesis and the physical chemistry study of water-soluble complementary associative polymers. Based on reversible covalent chemistry, this system brings into play the association of a poly(diol) and of a partially hydrolyzed poly(acrylamide) bearing boronic acid moieties. The latter are introduced by a grafting technique which has been optimized and finely characterized. The mixing of these two polymers allows obtaining viscous solutions and visco-elastic gels at relatively low polymer concentrations. The possibility to make formulations viscous below the gel point represents a remarkable result, which differentiates this system to numerous associative polymers based on hydrophobic interactions. In the gel regime, the linear rheological properties are analyzed with regard to the strength of molecular interactions which have been measured by boron NMR and a fluorescence technique. Non-linear rheology brings essential information about the relationship between shearing and the structure of the formed reversible network. The use of a visualization setup of samples under flow enables the observation of very non-linear local effects such as wall slip and shear-banding. The influence of various parameters, as pH and temperature, on the dynamical properties of solutions and gels can be rationalized and modeled in terms of scaling laws. The originality of this concept of associative system with complementary associations is put into perspective through a literature review on the relationship between architecture and molecular interactions on one hand, and rheological properties of associative polymers on the other hand.

L’originalité de ce projet consiste au développement et à l’étude de nouvelles structures hybrides à base de nanocelluloses et de polymères stimulables. En particulier, c’est le design d’hydrogels aux propriétés thermosensibles qui est visé. Les nanocelluloses - nanoparticules issues de la cellulose - sont de deux types : les nanocristaux de cellulose (CNCs) et les nanofibrilles de cellulose (CNFs) et possèdent des propriétés bien particulières. Cette étude s’est concentrée sur l’élaboration d’hydrogels de CNCs. Plusieurs polymères thermosensibles ont été utilisés pour leur biocompatibilité et leur température de solution critique (LCST) aux abords de la température du corps humain. Ce travail a consisté en (i) la préparation des systèmes sur les principes de la chimie verte, (ii) l’étude rhéologique de ces gels thermosensibles et (iii) l’élaboration d’applications à forte valeur ajoutée pour ces biomatériaux uniques. A travers l’utilisation de grands équipements (SANS, SAXS), les interactions physico-chimiques CNCs/polymères ont été étudiées. L’utilisation de block copolymères a permis l’obtention de suspension de CNCs aux propriétés rhéologiques spécifiques : de liquide a température ambiante à gel viscoélastique à température du corps. D’un point vue applicatif, les hydrogels ainsi réalisés ont permis le déploiement de systèmes injectables pour le biomédical ainsi que des surfaces thermosensibles.Mots clés : nanocristaux de cellulose, hydrogel, thermosensible, stimulable / This project consists to develop and study new hybrid structures based on nanocelluloses and stimuli-responsive polymers, in particular, thermo-responsive polymers. Nanocelluloses - nanoparticles extracted from cellulose - exist in two forms: cellulose nanocrystals (CNCs) and cellulose nanofibrils (CNFs). This study focused on the design of CNCs hydrogels with stimuli-responsive polymers. Several thermo-responsive polymers have been used for their biocompatibility and lower critical solution temperature (LCST) close to body temperature. This work consisted of (i) preparation of systems using the principles of green chemistry, (ii) the rheological study of these thermo-sensitive hydrogels, and (iii) the development of smart applications for these unique biomaterials. Through the use of state of the art technologies (SANS, SAXS), physicochemical interactions between the polymers and CNCs have been studied. The use of block copolymers made it possible to create CNCs-based hydrogels with specific rheological properties: liquid at ambient temperature to viscoelastic gel at body temperature. These hydrogels can be used in the creation of injectable systems for biomedical applications, as well as thermosensitive surfaces.Key-words: Cellulose nanocrystals, hydrogel, thermo-responsive, stimuli-responsive

L'instabilité de Rayleigh-Plateau est utilisée dans les dispositifs d'impression à jet continu (CIJ) afin de piloter la dynamique de brisure des jets d'encre. Son étude dans ce cas de figure s'inscrit dans un cadre pluridisciplinaire relevant de la mécanique des fluides, de la rhéologie, ou encore de la physique des polymères. Le travail effectué se focalise sur l'influence des propriétés du fluide ainsi que de la géométrie de la buse d'impression sur cette dynamique. Ainsi, la caractérisation expérimentale des propriétés physicochimiques et rhéométriques des encres fait l'objet d'une attention particulière. La dynamique de brisure est ensuite modélisée à l'aide de différents logiciels de simulation numérique puis comparée aux expériences effectuées par ailleurs. Ces simulations prennent en compte lorsque c'est le cas les comportements non newtoniens des encres étudiées telles que leur propriétés rhéofluidifiantes ou viscoélastiques. Un lien étroit entre la dynamique de brisure et la forme du profil de vitesse en sortie de la buse est mis en évidence. Ce lien semble constituer une piste d'investigation particulièrement intéressante dans le cadre de la prédiction des dynamiques de jets obtenues par les dispositifs d'impression industriels. / Rayleigh-Plateau instability is used in continuous ink jet (CIJ) printers in order to drive ink jets breakup. Studies of such mechanisms are based on pluri-disciplinary concepts dealing with fluid mechanics, rheology and polymer sciences. The present work focuses on fluid properties and nozzles designs influences onto breakup dynamics. In this context, the experimental characterization of ink physical and rheological properties are of particular interest. Thereafter, jet dynamics computations are performed using several software and compared with experiences. Potential non Newtonian behaviours such as shear-thinning or viscoelasticity are modelled by computations. A close link between breakup dynamics and velocity profile at the nozzle exit is highlighted. This link is believed to bring crucial information for the prediction of jet dynamics observed in industrial printers.