La vertébroplastie percutanée est une intervention non chirurgicale et peu invasive qui consiste à injecter, sous contrôle radioscopique, un ciment orthopédique dans le corps vertébral. Malgré son efficacité, celle-ci présente quelques inconvénients non négligeables. Le premier est dû au ciment orthopédique qui est injecté pendant sa polymérisation. Au début, sa faible viscosité augmente le risque de fuite hors de la vertèbre traitée, ce qui peut provoquer de lourdes complications. Ensuite, la variation rapide de viscosité limite la durée. Le second désagrément concerne le contrôle par fluoroscopie à rayons X qui expose le praticien de manière prolongée. Ainsi, l’enjeu de ce projet est de proposer aux radiologues un nouveau système d’injection à distance avec retour d’effort sur lequel la viscosité du ciment est régulée pendant l’injection. Le développement de ces aspects permettra la radioprotection des praticiens, une réduction des risques de fuite et une durée d’injection allongée. / Percutaneous vertebroplasty is a minimally invasive intervention that involves injecting bone cement, under fluoroscopic guidance, into the vertebral body. It consolidates the fractured vertebra and reduces pain. However, some inconveniences must be considered. The major difficulties are related to the cement that is injected during its curing phase. It is very liquid at the beginning of the injection, which introduces a high risk of leakage outside the vertebra and, thus, potential dramatic complications. During the injection, the reaction progresses and the cement hardens suddenly, leaving a short working phase. Finally, the operator is permanently exposed to harmful X-rays. This work aims to provide a new teleoperated injection device with haptic feedback that allows a fine supervision of the cement injection by including a viscosity control system. This device will allow the radioprotection of the medical staff, a reduction of the leakage risks and an extended injection phase.

Aujourd'hui le béton est l'option la plus attrayante pour le secteur de la construction. Ceci est du au fait que le béton est un matériau peu couteux et que sa fabrication nécessite peu d'énergie et a un faible impact environnemental En outre, les structures en béton sont durables et performantes mais le béton nécessite d’être associé à des armatures d’acier, car le il présente une faible résistance à la traction.Du point de vue de la chimie, le point faible provient de l’origine de la cohésion du ciment utilisé pour la fabrication du béton. Des expériences à l’échelle nanométrique et des simulations numériques ont montré que la cohésion de la pâte de ciment résulte de forces de courte portée qui s'exercent entre les surfaces de silicates de calcium hydratés (C-S-H) dans la solution interstitielle.Cette thèse explore l'ingénierie de la liaison entre les grains de ciment en vue d'améliorer les propriétés mécaniques des matériaux cimentaires. Nous visons à introduire en plus de celles déjà existantes, des forces de cohésion à longue portée entre les grains à l’aide de liaisons chimiques pour conduire à une augmentation de la résistance à la traction et de la ténacité. La stratégie choisie a été de greffer différents silanes organo-fonctionels sur le ciment anhydre. Deux méthodes possibles de silanisation ont été étudiées et les produits modifiés ont été caractérisés.La première méthode a consisté à mélanger directement la poudre de ciment avec les silanes. Il a été montré que, ce faisant, pâtes de ciment et de mortiers présentent une maniabilité améliorée. En outre, il a été observé que les silanes influent fortement l'hydratation, principalement en retardant l'hydratation des silicates et en réduisant leur degré d'hydratation. En conséquence, une perte sévère de résistance a été constatée dans tous les tests mécaniques standards effectués. Ceci est lié à la dose excessive de silane incorporée au ciment pour atteindre l'homogénéité du mélange au cours de l’hybridation.Une deuxième méthode de silanisation a été développée afin de permettre la diminution du dosage des silanes en gagnant en homogénéité. Elle consiste à mélanger le ciment dans une solution de silane dans un solvant non aqueux. Cette méthode à permis en outre d’obtenir des données quantitatives relatives à l’adsorption des silanes utiles à une meilleure compréhension des interactions silane-ciment. Elles constituent en effet des moyens indirects aidant à caractériser les substrats modifiés. Il a été constaté que les interactions silane-ciment dépendent fortement du type de solvant utilisé. La couverture de la surface a également été calculée et est loin d'être une monocouche. Elle est constituée d’espèces chimiquement et physiquement adsorbées qui influencent les propriétés des ciments modifiés.En termes de vitesse d'hydratation, les plus forts effets de ralentissement sur l’hydratation des silicates sont toujours associés aux silanes affichant une plus faible affinité avec la surface, mais fortes de liaisons avec cette dernière. En termes de rhéologie, tous les silanes améliorent grandement la capacité des pâtes à résister à une charge au-dessus de la limite élastique. Il en résulte une augmentation de résistance à la flexion jusqu'à 35% par rapport au ciment pur. / Nowadays concrete is the most attractive option for the construction sector. This is because concrete itself is a low cost, low energy and low environmental impact material. Moreover, concrete structures are very durable and high load bearing. This is achieved by incorporating steel, because concrete itself is a very low tensile strength material. Chemically, the weakness originates in the cohesive nature of cement used for concrete making. Nanoscale experimental investigations and numerical simulations showed that cohesion of cement paste is caused by short range surface forces acting between calcium silicate hydrates (C-S-H) in the interstitial solution. This thesis addresses the possibility of engineering the bonding between hydrates in order to tune the mechanical properties of cementitious materials. We aim at introducing long range cohesion forces between hydrates in addition to the existing ones. This should potentially lead to an increase in strength and toughness. The strategy chosen was to hybridize the cement prior to hydration with organofunctional silanes. Two possible methods of silanization were investigated and the modified products have been characterized. The first method consisted in dry blending cement powder to silanes. It is shown that by doing so, cement pastes and mortars exhibit improved workability. In addition, we have observed that silane agents strongly affect the hydration kinetics, mainly by retarding the hydration of silicates and reducing their degree of hydration. As a consequence, severe strength loss was evidenced in all standard mechanical tests. This was related to excessive dosage of silane to cement imposed to reach good mix homogeneity during hybridization.A second silanization methodology was developed in order to allow diminishing the dosage of silane without facing inhomogeneity mix issues. It is shown that by adsorbing silane from organic solvents we gain a better understanding of silane-cement interactions. In addition, the adsorption data provide indirect means to help characterize the modified substrates. It was found that silane-cement interactions strongly depend on the type of the solvent used as vehicle media. The surface coverage has also been calculated and is far from being monolayer because both chemically bonded and physically adsorbed species are assumed to be present. This further influences the properties of the modified cements. In terms of hydration kinetics, stronger retarding effects of silicates hydration are always associated to silanes displaying lower surface affinity, but stronger surface bonding. In terms of rheology, all silanes greatly improved the ability of pastes to withstand load above the critical deformation. This results in increased bending strength by up to 35% compared to neat cement.

Lorsque des particules actives, des particules pouvant se mouvoir par elles-mêmes, sont mises en suspension dans un fluide, celles-ci peuvent avoir un comportement collectif. Dans ce document, nous présentons des travaux expérimentaux utilisant des Escherichia Coli, une particule biologique, des techniques microfluidiques, ainsi que des simulations numériques. Ceux-ci nous ont permis de caractériser les comportements collectifs de ces nageurs, leur modification en présence d'un cisaillement extérieur ainsi que l'impact de ces comportements microscopiques sur sa viscosité. Nous avons ainsi mis au jour le caractère progressif de l'apparition des mouvements collectifs avec la concentration, l'existence d'un taux de cisaillement critique commun pour les comportements individuels et collectifs des nageurs, ainsi qu'une rhéologie non-newtonienne de ces suspensions. / If we put active particles, ie. motile particles, in suspension into a _uid, collective behaviors can occur. In this document, we present experimental works using Escherichia Coli, a biological particle, micro_uidic devices, and numerical simulations. By these ways, we caracterized these swimmers, their collective motions, the impact of an external shear on their behavior, and rheological behavior of this kind of suspensions. We show that the typical size of these collective motions increases smoothly with the volume fraction, and that a critical shear rate exist and is the same for individual and collective motion under shear. We also show for that bacterial suspensions have a non-newtonian viscosity and describe their rheological behavior.

Le but de cette thèse est de contribuer au domaine des matériaux de construction pour l'industrie de la construction, en développant la recherche sur les matériaux de construction renouvelables qui sont respectueux de l'environnement. Matériaux fabriqués avec un peu de ciment et en utilisant des matériaux locaux tels que l'argile et des déchets de fibres naturelles. Formation dans le processus de la technologie d'extrusion. Objectif à long terme de trouver de nouveaux matériaux de construction respectueux de l'environnement à partir de matériaux locaux pour améliorer la qualité de la performance, d'accélérer le développement et de réduire les coûts de construction. La première étude a examiné la structure de microphysique, mécanique, thermique et de fibres naturelles de noix de coco qui est largement disponible en Indonésie. Puis, en termes de rapport en fibres de coco et que grâce à un traitement non traités. En outre, le développement de modèles de Weibull pour obtenir des modèles d'une seule résistance à la traction de la fibre de coco. La deuxième étude, la formule conçue de coco matériaux composites de ciment renforcés de fibres et de l'argile doit être formée par un processus de technologie de l'extrusion en spirale. Après cela, le test rhéologique rhéomètre utilisé pour examiner l'incidence sur le comportement de la pâte de ciment de fibres stabilisé avec de l'argile. Ensuite, analysé pour obtenir des modèles prédictifs de la limite d'élasticité des matériaux composites. La troisième étude, inspecter les performances du produit d'extrusion mécanique, en utilisant destructrice système de test mécanique (MTS) et en utilisant des méthodes d'essais non destructifs avec corrélation d'image numérique (DIC). Ensuite, développé des modèles micromécaniques des fibres mécaniques et composites. Pour obtenir la caractérisation des tests micro composants par microscope électronique à balayage (MEB). L'évolution de l'échec et de dommages matériels observé microfissures. Les résultats obtenus de cette étude, la performance de la fibre peut être améliorée par un traitement et ont obtenu un seul des modèles de résistance à la traction de la fibre. En outre, les produits d'extrusion de la formule mortier obtenu des matériaux composites de fibres peuvent être extrudés sans défauts sur la surface. Aussi obtenu modèles rhéologiques pour prédire le rendement des composites de fibre de contrainte. Ajout de la fibre de coco augmente la résistance à la compression et à la traction que sans fibres. L‘évolution de défaillance et de la destruction du matériel de fibre composite est plus résistant que le matériau normal. De même dérivé des effets de modèles et des modèles de micromécanique robinet de fibres et traînée de composites de fibres mécaniques. Le modèle résultant est comparé avec les résultats des données expérimentales MTS et DIC, donnant les résultats de leur pertinence. Le matériau de construction qui en résulte est des matériaux écologiques, ductiles et très approprié pour les bâtiments dans les zones sismiques / The purpose of this dissertation is to contribute to the field of building materials for the construction industry, by developing research on renewable building materials that are environmentally friendly. Materials are made with low cement and using local materials such as clay and waste natural fiber, formation through the process of extrusion technology. The long-term goal is finding new materials environmentally friendly building made from local materials to improve the quality of performance, speed up the building and reduce construction costs. The first study examined the physical, mechanical, thermal and microstructure of natural fibers of coir fiber that is widely available in Indonesia. Then, in terms of coir fiber ratio treated and untreated. Furthermore, it is developing Weibull models to get models tensile strength of the single coir fiber. The second study, designed the formulation of coir fiber reinforced cement and clay of composite materials to formed through a process of the extrusion technology spiral. After that, rheological testing rheometer used to examine the impact on the behavior of fiber cement paste stabilized with clay. Then, it analyzed to derive predictive models of the yield stress of composite materials. The third study, inspect mechanical extrusion product performance, using destructive mechanical testing system (MTS) and using non-destructive testing methods with digital image correlation (DIC). Then, develop mechanical models and micromechanical models of fiber composites. To get the characterization of micro-components are testing by Scanning Electron Microscope (SEM). The evolution of failure and damage observed micro cracks. The results obtained from this study, the performance of coir fiber can be improved through treatment and obtained a single fiber tensile strength models. Furthermore, the formula obtained extrusion products fiber composite materials can extrude without defects on the surface. Also, it obtained rheological models to predict the yield stress fiber composites. The addition of coir fiber increases the compressive strength and tensile strength than plain mortar. Failure and damage evolution of fiber composite is more resilient than the plain mortar. Similarly, it obtained mechanical models of the fiber effects and micromechanical models of compressive strength and tensile strength of the fiber composite. The resulting model compared with experimental data results of MTS and DIC, are giving significant results. The resulting building material is environmentally friendly materials, ductile and highly suitable for buildings in earthquake areas.

Dès les premières utilisations des matériaux cimentaires, l'ajout de fibres a permis de renforcer ces matrices fragiles. Ces fibres, comme pour tout autre type d'inclusions, modifient les propriétés rhéologiques du matériau à l'état frais. Dans un premier temps, nous étudions spécifiquement l'influence de l'ajout des fibres sur le seuil d'écoulement de matériaux cimentaires. Nous considérons des écoulements suffisamment brefs pour que l'orientation des fibres soit négligeable. Nous montrons que, comme dans le cas d'inclusions sphériques, il existe une fraction volumique critique de fibres pour laquelle un réseau percolé de contacts directs entre inclusions se forme. Nous déduisons de ce constat une méthode permettant de prédire la quantité de fibres pour laquelle une augmentation de plusieurs ordres de grandeurs du seuil du matériau a lieu. Nous dérivons de cette étude des critères de formulation utilisables dans la pratique industrielle. Nous étendons dans un deuxième temps notre étude aux systèmes anisotropes de façon à prédire l'évolution de l'orientation des fibres lors de coulages industriels standards. Pour cela nous construisons et comparons des outils expérimentaux, analytiques ou numériques permettant respectivement de mesurer et de prédire l'orientation des fibres en fonction des caractéristiques des fibres, du comportement rhéologique du mélange et du procédé de mise en œuvre. Nous montrons que la majorité des écoulements industriels peut se réduire à des écoulements simples pour lesquels le processus d'orientation est décrit en première approximation par les travaux de Jeffery. Des zones mortes dans lesquelles la contrainte est inférieure au seuil du matériau conservent leur isotropie initiale. Nous montrons qu'à l'échelle d'un coulage industriel, l'orientation des fibres peut être considérée comme instantanée. Les méthodes étudiées s'avèrent capables de prédire l'orientation induite par les écoule ments expérimentaux / Fibers have always been added to cementitious materials in order to reinforce the brittle nature of the matrix. As for any other type of inclusions, fiber addition modifies the rheological behavior of the material in the fresh state. In a first part, we focus on the influence of fiber addition on the yield stress of cementitious materials. We only consider flows which are too short or with no steady streamlines for orientation to affect the behavior of the material. We show that, as for spherical inclusions, a critical fiber volume fraction leads to the formation of a percolation network between all the inclusions. Predictions of this critical volume fraction can be derived from experimental measurements, leading to a sudden increase of several orders of magnitude in yield stress. Industrial mix design criteria are finally proposed. This work is extended in a second part to anisotropic systems. We then focus on the prediction of fiber orientation during standard industrial castings. Tools are built and compared from experimental, analytical and numerical approaches in order to measure and predict fiber orientation as a function of fiber characteristics, suspension rheological behavior and casting process. It is shown that most industrial flows can be considered as simple flows during which fiber orientation process is, as a first approximation, described by the Jeffery theory. In plug flow zones, where stress is lower than the material yield stress, the initial isotropy is conserved. We show that, at the time scale of the casting process, fiber orientation can be considered as instantaneous. It is finally concluded that analytical and numerical methods used in this work enable to predict orientation induced by the flows experimentally validated

En 2010, la plus grande catastrophe de l’histoire de l’industrie pétrolière s’est produite dans le golfe du Mexique avec l’explosion du puit de pétrole Macondo. Les causes de l’accident sont connues : la couche de ciment dans l’espace annulaire du puit qui est supposée empêcher les fuites, a cédé. Ces fuites sont dues à la présence de boue (la boue est utilisée lors du forage du puit avant sa cimentation) dans l’annulaire dégradant la prise du ciment. Nous utilisons la microfluidique afin d’étudier la question des films de boue qui restent sur les parois de l’annulaire. Le ciment et la boue sont modélisés par des suspensions de microgel qui ont des propriétés rhéologiques similaires. Des nombres sans dimension comparables entre la microfluidique et la situation réelle permettent d’extraire de cette étude des informations pertinentes pour l’industrie pétrolière. Nous menons des expériences de déplacements de suspensions de microgel par d’autres fluides et nous mesurons l’évolution de l’épaisseur du film laissé derrière l’interface en fonction du temps et de la vitesse de l’interface. Nous testons différentes géométries dans lesquelles les propriétés de surface sont modifiées afin d’empêcher ou de permettre le glissement des fluides dans le système. Nous montrons que le glissement est un paramètre crucial de l’expérience. De plus, nous avons aussi étudié l’écoulement de fluides de Herschel-Bulkley en systèmes confinés. Cette étude a mis en évidence un nouvel effet associé à une longueur caractéristique qui n’avait pas encore été mentionnée dans la littérature. Cette étude fondamentale révèle la richesse de la dynamique des fluides de Herschel-Bulkley. / In 2010, in the Gulf of Mexico, the blow out of the Macondo well was the largest accident in the history of the petroleum industry. It appeared clearly that the cement sheath in the annular gap of the well that is supposed to hinder leakages failed. Leakages are due to the presence of mud (the mud is used during the well fabrication) in the annular gap that damage cement hardening. We use the microfluidic tool to address the question of the mud film left in the annular gap during the cementing process. The cement and the mud will be modelled by microgel suspensions, which turn out to have similar rheological characteristics. Important dimensionless numbers can be made comparable so that useful information can be extracted from studies performed in microfluidic environments. We perform experiments in which we displace microgel suspensions by another fluid. We image the film left behind the finger and we observe its evolution over time and as a function of the front velocity. Various geometries are tested in which the walls chemistry are tuned to allow or prevent slippage. We show that slippage is a crucial parameter of the experiments. Additionally to this approach, we have also performed a study on the flow of Herschel-Bulkley fluids in confined systems. This study revealed a novel effect associated to a characteristic length that has not been reported before. This fundamental study reveals the richness of Herschel-Bulkley flow dynamics.

Les fibres naturelles sont une alternative aux fibres de verre pour renforcer les polymères. Lors de la mise en œuvre par injection, la taille, l'orientation et la distribution de fibres évoluent en fonction de l'écoulement, et cela conditionne les propriétés des pièces injectées. L'objectif de cette thèse est de caractériser la microstructure de composites à base de deux types de fibres, le lin et Tencel®, et d'établir une corrélation avec leurs propriétés. Les fibres et matrice ont été mélangées en extrusion bivis et les composites obtenus injectés. La rupture de fibres est plus importante lorsque leur concentration augmente. La casse est principalement pendant la phase de mélange. Une nouvelle approche de caractérisation permettant la quantification des orientation, distribution et courbure de fibres a été développée. Les composites présentent une structure cœur-peau dans l'épaisseur de la pièce injectée. Les propriétés rhéologiques des composites ont été étudiées en modes dynamique et capillaire. Les fibres Tencel®, qui sont les plus flexibles, conduisent à une augmentation plus grande des viscosités, modules et seuil d'écoulement. Les propriétés mécaniques en traction et au choc ont été déterminées dans des éprouvettes prélevées dans des boites injectées avec différentes orientations par rapport à l'axe d'écoulement. Les propriétés d'impact des composites à fibres Tencel® sont supérieures à celles à base de lin et de verre. Des modèles ont été testés en prenant en compte l'orientation de fibres. Lors des campagnes d'injection, les pressions sur des capteurs situés dans la cavité ont été mesurées. Les pressions calculées avec le logiciel Rem3D sont en assez bon accord avec la mesure. Le modèle d'orientation de fibre rigide utilisé dans Rem3D donne des résultats corrects pour les fibres de lin, mais il s'est avéré inapproprié pour prédire l'orientation des fibres Tencel® extrêmement flexibles. Ce travail est réalisé dans le cadre de la Chaire Industrielle Bioplastiques financée par Mines ParisTech et Arkema, l'Oréal, Nestlé, PSA et Schneider Electric / Natural fibres are an alternative to glass fibres for reinforcing polymers. During injection, fibre size, orientation and distribution evolve as a function of flow and determine composite properties. The goal of this thesis is to characterize the microstructure of composites based on two types of fibres, flax and Tencel®, and to correlate with composite properties.The composites were prepared by extrusion and injection. Fibre rupture was higher at higher fibre concentrations. There was practically no breakage during injection. A new approach allowing quantification of fibre orientation, distribution and curvature was developed. The composites with cellulosic fibres have core-skin structure along the part thickness. The rheological properties of composites were studied in dynamic and capillary modes. Tencel® fibres, which are the most flexible, showed the highest viscosity, moduli and yield stress. Tension and impact were measured for samples cut from the moulded part at different orientations towards the main flow direction. Impact properties of Tencel®-based composites were the highest compared to flax and glass fibre composites. Models taking into account fibre orientation were tested. Pressure in the mould during injection was recorded. Pressure calculated with Rem3D software showed a reasonable agreement with the experiment. Modelling of fibre orientation with Rem3D gave results comparable with experiment for flax but turned out to be not applicable for Tencel® which are flexible.The work was performed within the Industrial Chair in Bioplastics supported by MINES ParisTech and Arkema, L'Oréal, Nestlé, PSA and Schneider Electric.

L’objectif de cette thèse était d'étudier les propriétés physico-chimiques de réseaux interpénétrés formés par auto-assemblage de copolymères à blocs amphiphiles stimulables. La première partie du travail a consisté à élaborer des hydrogels interpénétrés IPSAN (InterPenetrated Self-Assembled Network) à partir d’un simple mélange de copolymères triblocs associatifs. Ainsi, l’IPSAN correspond à une combinaison des deux réseaux polymères. Le premier réseau est formé par un copolymère tribloc à base de poly(oxyde d'éthylène) (tPOE) porteur de blocs hydrophobes polymérisables sous UV. Le deuxième réseau est constitué d’un copolyélectrolyte tribloc pH sensible à base de poly(acide acrylique) (TH50).L’influence des concentrations en copolymères et du pH sur la structure et les propriétés mécaniques des hydrogels IPSAN a été systématiquement étudiée. Dans une deuxième partie, nous nous sommes intéressés à l'influence de la formation d'un réseau transitoire sur la séparation de phases dans des mélanges de tPOE et de polymères linéaires en solution aqueuse. Cette étude a mis en évidence une augmentation de l'incompatibilité entre les deux polymères induite par l’association du copolymère tribloc. Ce système a permis l'élaboration d'hydrogels macroporeux photo-réticulables.Enfin, la diffusion de polymères linéaires et de particules solides micrométriques dans des réseaux de copolymères pH-sensibles a été étudiée par des techniques de recouvrement de fluorescence après photobleaching (FRAP) et de diffusion dynamique de la lumière. La formation du réseau transitoire ralentit le mouvement de traceurs linéaires de petite taille de la même manière que dans le cas d'hydrogels covalents. Le contrôle de la structure et de la dynamique du réseau par le pH est un levier puissant pour contrôler la diffusion dans ces hydrogels. / The objective of this thesis was to investigate the physical chemical properties of interpenetrating networks formed by self-association of responsive amphiphilic block copolymers. The first part of the work was to develop IPSAN hydrogels(InterPenetrated Self-Assembled Network) simply by mixing two triblock copolymers. Thus, the IPSAN corresponds to a combination of the two polymer networks. The first network is formed by a triblock copolymer based on poly(ethylene oxide) (tPEO) bearing UV-cross-linkable hydrophobic blocks. The second network consists of a pH-sensitive triblock polyelectrolyte based on poly(acrylic acid) (TH50). The influence of the concentration of the copolymers and of the pH on the structure and the mechanical properties of the IPSAN has been systematically studied. In the second part we investigated the influence ofthe formation of a transient network on the phase separation in mixtures of tPEO and linear polymers in aqueous solution. This study revealed an increase of the incompatibility between the two polymers induced by the association of the triblock copolymer. This system enabled the elaboration of photo-cross-linked macroporous hydrogels. Finally, the diffusion of linear polymers and solid particles in pH-sensitive networks was studied by fluorescence recovery after photobleaching (FRAP)and dynamic light scattering. The formation of a transient network restricts the movement of small linear tracers in the same way as a covalent hydrogel would. The control of the structure and dynamics of the network by the pH is a powerful tool to control the diffusion in this hydrogels.

Le relargage contrôlé est un enjeu industriel auquel l'encapsulation peut répondre. Une méthode prometteuse pour fabriquer des micro-capsules consiste à déposer couche après couche des polymères à la surface de goutte d'huiles ou de bulles d'air. Cette thèse a pour objet ces assemblages en multicouches de polymères aux interfaces liquides. A partir d'expériences menées sur des interfaces modèles entre deux fluides non miscibles et leur modélisation, nous avons étudié l'effet des interactions à l'échelle des chaînes de polymère sur les propriétés rhéologiques de l'interface. Dans un premier temps nous avons utilisé la géométrie modèle qu'est la goutte pendante pour étudier indépendamment les différents phénomènes impliqués dans l'assemblage des multicouches et dans leur déformation. Nous avons revisité différents modèles classique pour décrire l'adsorption de nos polymères à l'interface, puis nous avons mesuré les modules interfaciaux de différents systèmes de polymères. Pour cela, à l'aide de mesures complémentaires, nous avons établi un cadre pour les mesures de modules élastiques en goutte pendante. Dans un second temps, nous avons utilisé la microfluidique pour fabriquer différents types de micro-capsules et pour mesurer leurs propriétés mécaniques. Celles-ci résultent des différents phénomènes étudiés dans la première partie de cette thèse. Nous avons établi un modèle et effectué des simulations numériques qui nous permettent d'extraire les principales propriétés interfaciales de nos capsules à partir de la mesure de leur déformation dans les canaux microfluidiques. / In order to improve control over the delivery of chemicals, industries seek a way to encapsulate them. A promising method to produce artificial micro-capsules consists in assembling several layers of polymer at the interface of an oil droplet or an air bubble. This thesis focuses on these multilayer assemblies of polymers at liquid interfaces. Through experimental observations on model interfaces and modeling, we studied the effect of the molecular interactions of polymer chains at an interface between two immiscible fluids on the rheological behaviour of this interface. In a first part, we used the model macroscopic geometry of the pendant drop to study independently the different phenomena taking place during the assembly and the deformation of the multilayers. We revisited classical models to describe the adsorption dynamics of our polymers, and we measured the interfacial dilational modulus of various systems. To this aim, by performing independent measurements, we delimited the range of validity of the pendant-drop apparatus. In the second part, we used microfluidics to create micro-capsules of different kinds and to probe their mechanical properties resulting from all the phenomena studied in the first part. We developed a model and we performed numerical simulations to extract the main interfacial properties of our capsules from the measurement of their deformation in the channels.

Le poly(acide méthacrylique) (PMAA) est un polyélectrolyte relativement peu étudié qui présente cependant des caractéristiques physico-chimiques variées et très intéressantes. La présence d'un groupement méthyle en alpha du groupement acide carboxylique lui confère un comportement très différent de son homologue beaucoup plus étudié : le poly(acide acrylique). En solvant aqueux et à faible taux d'ionisation, la synergie entre les interactions hydrophobes provenant des groupements méthyle et les liaisons hydrogène intramoléculaires entre les groupements acides carboxyliques sont à l'origine de la conformation très compacte adoptée par la chaîne polymère. Néanmoins, au-delà d'un taux d'ionisation critique, la chaîne de PMAA adopte une conformation très étendue semblable à celle adoptée par un polyélectrolyte classique à taux de charges élevé. L'objectif principal de ce travail est de relier les propriétés rhéologiques à la structure de solutions semi-diluées de PMAA.Le comportement rhéologique des solutions de PMAA a été étudié en fonction du régime de concentration et du taux d'ionisation. Les solutions semi-diluées suffisamment concentrées de PMAA présentent un comportement antithixotrope lorsque les macromolécules sont dans leur état globulaire. Le cisaillement entraîne la formation de liaisons intermoléculaires à l'origine de la formation d'un gel physique. Cette évolution a été reliée à une valeur de contrainte critique de cisaillement indépendante de la concentration pour laquelle le gel se forme. Ce phénomène présente des caractéristiques analogues à celles observées pour des suspensions colloïdales nanométriques.En solution aqueuse, les chaînes de PMAA non ionisées présentent une température critique inférieure de solubilité (LCST) située autour 67 $^{circ}$C. Une étude de ce phénomène par RMN a permis de sonder la mobilité des molécules d'eau au cours de la transition et de mettre en évidence un phénomène de déshydratation des macromolécules. Des mesures de diffusion de neutrons aux petits angles en température ont également montré la formation d'interfaces entre domaines riches et pauvres en polymère. L'emploi de ces différentes approches expérimentales a permis d'identifier un mécanisme de transition de phase très semblable à celui du poly(N-isopropylacrylamide) (PNIPAM). La température de point de trouble coïncide également avec une température de gel pour laquelle un gel viscoélastique se forme.La compréhension du comportement rhéologique et en température du PMAA est une étude nécessaire préalablement à l'élaboration de nanocomposites à base de PMAA et de nanoparticules de silice. Les nanocomposites sont préparés en solution et la fonctionnalisation des particules de silice permet d'augmenter les interactions polymère/silice. Le choix des groupements fonctionnels greffés à la surface des particules de silice a permis de rendre ces interactions variables par le pH de la solution. Une perspective à ce travail sera de corréler les propriétés structurales du nanocomposite à ses propriétés rhéologiques au cours du séchage / Poly(methacrylic acid) (PMAA) is a polyelectrolyte which has been rather scarcely investigated in the literature, despite its various and very interesting physical properties. The behavior of PMAA solutions is drastically different from the one displayed by the extensively studied poly(acrylic acid), due to the methyl group located in the alpha position of the carboxylic acid function. At low ionization degrees in aqueous solvent, synergetic effects resulting from both hydrophobic interactions (methyl groups) and intramolecular hydrogen bonds between acidic groups are responsible for the hypercoiled conformation of the PMAA chains. Nevertheless, above a critical ionization degree, the PMAA macromolecule behaves as an extended chain similar to a usual highly charged polyelectrolyte. The main purpose of this work is to correlate the rheological properties to the structure of the chains for semi-dilute solutions of PMAA.In the semi-dilute regime, above a critical concentration, PMAA solutions display a sharp increase in their viscosity over time under shear. This phenomenon known as antithixotropy occurs only when the macromolecules adopt a hypercoiled conformation. The influence of both concentration and ionization degree on the rheological behavior of PMAA solutions was studied. Shear induces the formation of intermolecular bonds which are responsible for the formation of a physical gel. We have demonstrated that the critical shear stress at which the gel is formed does not depend on the concentration. Interestingly, the results obtained remind some features observed in the case of the shear thickening of charged colloids.Neutral PMAA chains in water also display a Lower Critical Solution Temperature (LCST) around 67 $^{circ}$C. The reorientational dynamics of water molecules above the LCST was studied by means of NMR experiments, which evidenced the dehydration of the polymer coils during phase separation. The formation of interfaces between polymer-rich and polymer-poor domains was investigated by small-angle neutron scattering experiments. A possible mechanism describing the transition at the molecular level was derived from the results obtained throughout the use of complementary experimental approaches. This mechanism is very similar to the one proposed for the LCST transition of poly(N-isopropylacrylamide) (PNIPAM). The cloud point temperature of PMAA solutions is the same as the gel temperature at which a viscoelastic gel is formed.The understanding of the behavior of PMAA solutions under shear as well as under temperature is an essential prerequisite to the design of PMAA/silica nanocomposites. These nanocomposites were are prepared in the solution state. The interactions between PMAA chains and silica were clearly increased by the functionalization of the silica particles. Such interactions between PMAA and filler particles were found to be related to the pH of the solutions, due to the nature of the chemical groups at the surface of the functionalized silica. A possible perspective to this work would be the correlation between the structural features of the nanocomposites and their rheological properties during the drying process