La méthanisation est un procédé biologique au cours duquel la matière organique est convertie en un gaz riche en méthane (biogaz). Parmi les technologies industrielles, les procédés de digestion par voie sèche (taux de matière sèche supérieur à 15 %) sont de plus en plus utilisés car ils présentent des avantages concurrentiels important par rapport aux procédés classiques par voie humide. Cependant, la nature très pâteuse du milieu de digestion lui confère des propriétés mal connues et non étudiées (comportement rhéologique, équilibres, transferts, cinétiques biologiques). Cette thèse comporte deux axes de recherche : i) la nature des équilibres chimiques (sorption, diffusion) intervenant dans les milieux de digestion, ii) la mise en place et l'application d'un modèle cinétique adapté à l'étude des milieux secs. Sur le premier volet, nous avons mis en évidence que le transfert diffusionnel est fortement réduit avec l'augmentation de la teneur en matière sèche des milieux en absence d'agitation. Une des conséquences est l'importance du transfert liquide-gaz pour la production de biogaz. Sur le deuxième volet, nous avons développé un modèle cinétique dédié qui nous a permis, par comparaison avec l'expérience, de mieux cerner la variabilité de la cinétique en fonction de la teneur en matière sèche des milieux. Les répercussions de ce travail se situent aussi bien à l'échelle du laboratoire, en particulier pour l'exploitation des essais d'activité méthanogène, qu'à l'échelle industrielle, avec la nécessité de contrôler le taux de matière sèche des procédés pour une efficacité optimale, et d'adapter l'agitation à ce taux pour améliorer les rendements de dégradation. Le modèle développé pourra constituer une base pour le dimensionnement et la conduite des installations.

Le béton projeté est une méthode de mise en place consistant en la projection pneumatique de béton sur une surface à grande vitesse. Dans le cas de la méthode par voie sèche, le mélange granulats-ciment est introduit sec en machine, l'eau est ajoutée à la fin du transfert. Cette technique, très employée, est néanmoins génératrice de pertes importantes par rebond, pouvant s'élever jusqu'à 40% de la masse projetée. L'enjeu de la réduction des pertes est à la fois économique et environnemental. Les facteurs influents sur le rebond sont liés aux techniques de projection et à la formulation. Ce travail de thèse a pour objectif l'optimisation de la formulation du béton afin de réduire les pertes par rebond, mais également d'améliorer la durabilité. L'étude porte en particulier sur l'influence sur le rebond : du squelette granulaire, de la teneur en eau et de l'emploi d'additifs et/ou d'additions de substitution. Une approche modélisation du phénomène de rebond est également abordée. / Sprayed concrete is a concrete pneumatically projected onto a surface at high velocity. Dry-mix shotcrete is a process in which dry constituents are introduced into the machine and conveyed through a hose to the nozzle, where the water is added. This process is used in various civil engineering or construction projects; unfortunately, it can lead to high losses of concrete due to rebound (up to 40% of the total mass of material). Such losses induce overconsumption of material, which is damaging for the cost of the work and for the environment. Rebound depends on technicals parameters and mix design. The present work focuses on rebound reduction and also on durability enhancement by modification of the mix design. The influence of aggregate size distribution, water content and supplementary cimentitious material is studied. An analytical approach of rebound phenomenon is also implemented.

Nous avons introduit, dans cette thèse, une représentation physique du soulèvement des poussières désertiques sur le Sahara, basée sur les travaux de Marticorena and Bergametti (1995) pour le calcul du flux horizontal des poussières et de Alfaro and Gomes (2001) pour le calcul du flux vertical de poussières optimisé par Menut et al.(2005). Pour valider le calcul du soulèvement de poussières dans le modèle LMDZ, nous avons utilisé la version”Chimere-dust” du modèle de chimie-transport Chimere. Les vents horizontaux des réanalyses ERA-I sont également utilisés pour guider le modèle LMDZ. L’ émission dépend de façon très non linéaire des tensions de vent en surface. Des simulations menées avec les versions ”physique standard” LMDZ5A et nouvelle physiqueLMDZ5B du modèle basée sur des développement récents des paramétrisations de la couche limite convective et de la convection nuageuse. Cette dernière version améliore la représentation du cycle diurne du vent par rapport aux réanalyses utilisées pour le guidage. Le cycle diurne du vent dans les observations et dans les simulations LMDZ montre un maximum marqué en fin de matinée. L'impact sur le soulèvement des poussières de la meilleure représentation du cycle diurne dans la « Nouvelle Physique » se traduit par un accroissement des émissions d'un facteur 2 à 3, venant confirmer l'importance des émissions matinales de poussières dans cette région du globe. La version LMDZ5B inclut également une paramétrisation des poches froides ou courant de densité créés sous les orages par ré-évaporation des pluies. Ces courants de densité sont connus pour contribuer largement au soulèvement des poussières au Sahel et au Sahara en période de mousson, au travers de la formation de haboobs.On montre ici comment une prise en compte relativement simple des bourrasques de vents associées aux poches(diagnostiquées dans le modèle au travers de la « Available Lifting Energy ») permet d'augmenter de façon significative le soulèvement de poussières, et de réconcilier le cycle saisonnier des simulations des concentrations de surface de la poussières et des épaisseurs optiques (sensibles elles à la colonne intégrée) avec les observations. / We have introduced in this thesis, a physical representation of the desert dust lifting over the Sahara, based on the work of Marticorena and Bergametti (1995) to calculate the horizontal flow of dust and the calculation of the vertical flux of dust following Alfaro and Gomes (2001) but optimized by Menut et al. (2005). To validate the calculation of dust emission in the LMDZ model, we used the "Chimere-dust" version of the chemistry-transport model Chimere. Horizontal winds from the ERA-I reanalysis are also used for nudging. The dust emission depends very nonlinearly on the surface wind shear. Simulations conducted with the version "physical standard"LMDZ5A and the version "new physic" LMDZ5B of the model LMDZ based on recent developments in the parameterization of convective boundary layer and cloud. This new version improves the representation of the diurnal cycle of wind relative to the reanalysis used for nudging. The diurnal cycle of wind from the observations and simulated by the version LMDZ5B show a maximum at the end of the morning. The impact of the better representation of diurnal cycle of wind on the dust lifting is the increasing emissions by a factor 2 to 3, that confirm the importance of dust emissions in the morning at this region of the globe. The version LMDZ5B also includes a parameterization of “cold pools” or density current resulting from the re-evaporation of rainfall in the base of the clouds. These density currents are known to contribute significantly to the dust lifting in the Sahel and the Sahara monsoon with the formation of “haboobs”. In this work, we show how a relatively simple consideration of density current's associated wind gusts (diagnosed in the model through the “Available Lifting Energy” ) allows to significantly increase dust lifting, and reconcile the simulations of the seasonal cycle of surface concentrations and the Aerosol Optical Thickness (AOT) of dust with observations.

Un mur de soutènement en pierre sèche (MSPS) est un ouvrage vernaculaire construit par empilement de blocs rocheux sans liant. Ce type de mur a fortement sculpté les campagnes françaises mais a aussi été utilisé par le passé dans des ouvrages de soutènement que ce soit routier ou ferroviaire. Pourtant, l’utilisation de cette technologie a disparu au cours du 20e siècle au profit de solutions industrialisées comme le béton armé. Face à ce patrimoine vieillissant, il est très difficile de proposer des protocoles de réparation alors que la réglementation associée à ces ouvrages est inexistante. Pour les mêmes raisons, alors que cette technologie répond parfaitement aux questions soulevées par le développement durable, elle est rarement envisagée ou retenue par les prescripteurs. La rupture des MSPSs neufs peut apparaître à cause de : (1) une poussée excessive du remblai soutenu par le mur, (2) un effort concentré excessif présent sur la surface du remblai et proche de la tête du mur. Ces deux causes induisent deux types de rupture très différents, respectivement : (1) rupture en déformation plane, (2) rupture par apparition d’un ventre. Trois expériences récentes à l’échelle 1 des MSPSs chargés par : (1) une poussée hydrostatique, (2) un remblai, (3) un remblai avec une force concentrée sur la surface de ce dernier, ont permis d’identifier certains phénomènes mis en jeu dans ces ruptures. Ce travail de thèse contribuera alors au développement de nouveaux outils scientifiques mais aussi à valider des outils existants pour dimensionner les MSPSs. Les expériences réalisées à l’échelle 1 serviront alors de cadre à ce travail pour valider les outils développés. Nous avons choisi d’utiliser une approche aux éléments discrets (MED) où chaque bloc de pierre du mur est modélisé individuellement, respectant ainsi la nature-Même de l’ouvrage réel. Dans un premier temps, une rupture de type déformation plane est modélisée par une approche discrète pure et une approche discrète-Continue. Les atouts et inconvénients de chacune des méthodes sont mis en avant. Une validation quantitative des modèles numériques est faite en comparant la hauteur critique de chargement avec les expériences à l’échelle 1. Ensuite, on étudie la sensibilité de plusieurs paramètres géométriques et mécaniques sur la hauteur critique de chargement, tout comme l’influence de la cohésion du remblai. Enfin, une première modélisation 3D de type qualitative sur la rupture des MSPS par un chargement concentré en surface du remblai est présentée. Les problèmes de modélisation sont soulevés et l’influence de la forme des blocs dans le processus de rupture est étudiée. / A dry-Stone retaining wall (DSRW) is a vernacular structure constructed by stacking the stone blocks without using any binder. In the past, this wall has been extensively used, shaping the French countryside area, built either for road or railroad retaining wall. However, the use of this technology has disappeared during 20th century, due to the emergence of more industrialized materials such as reinforced concrete. Confronted by these ageing heritage structures, it is very difficult to propose a proper reparation procedure since the building codes associated with this structure are nonexistent. For the same reason, though this technology perfectly answers the questions raised by the concept of sustainable development, in practice this structure is rarely considered or used by the engineering advisors. The failure of the newly built DSRWs can be attributed to the following reasons: (1) an excessive pressure of backfill retained by the wall, (2) a presence of an excessive concentrated load on the backfill surface, close to the top part of the wall. These two types of loading lead to two very different types of failure, respectively: (1) plane strain failure, (2) bulging failure. Three recent experimental campaigns of DSRWs loaded with: (1) hydrostatic pressure, (2) backfill, (3) backfill with a concentrated on its surface, provided a better understanding of phenomena involved in these failures. The work presented in this PhD thesis contributes to the development of new scientific tools capable to help design the DSRWs, as well as validating existing tools. The recent full-Scale experimental campaign will serve as a basis to the validation of the developed numerical tools. We have chosen to use a discrete element method (DEM) where each stone block of the wall is modeled individually, complying with the nature of real DSRW. In the first place, the plane strain failure is modeled by a purely discrete approach and a discrete-Continuum approach. The advantage and inconvenient of each method will be presented in advance. A quantitative validation of numerical models is provided by comparing the critical height of loading with results derived from the full-Scale experimental campaign. Thereafter, a 3D qualitative model of DSRWs loaded with a concentrated load on the backfill surface is presented. The modeling problem is noted and the influence of the block form in regards of the related failure mechanism is studied.

Dans la fabrication de cellules photovoltaïques en silicium, certaines étapes cruciales utilisant des procédés humides pourraient être remplacées par des procédés secs. En effet des gains significatifs de rendement de conversion peuvent être obtenus avec la texturisation, le polissage de la face arrière et la gravure du BRL (Boron Ritch layer) par plasma. Cette thèse présente le développement d'un procédé de texturisation par voie sèche adapté au silicium multicristallin et monolike hybride (mono-multi). Pour cela un réacteur plasma de type direct a été conçu et breveté par la société SEMCO ENGINEERING. Ces travaux se divisent en trois parties distinctes. Tout d'abord la technique de texturisation par plasma, l'optimisation des paramètres du réacteur et les avantages de cette dernière par rapport à la texturisation classique ont été abordés. Le développement d'un réacteur compatible avec une ligne industrielle est ensuite abordé : optimisation des différents paramètres du réacteur afin d'obtenir les meilleurs résultats cellules. Enfin d'autres applications ont été démontrées possibles avec l'utilisation de notre réacteur, avec notamment le polissage de la face arrière des wafers de silicium et de la gravure du BRL (Boron Ritch Layer) sur des substrats de type n. La comparaison des résultats avec celles humides nous a montrée des résultats très encourageants. A terme, une amélioration du rendement de conversion de l'ordre de 0,2 à 0,3% a été obtenue sur du silicium multicristallin et du monolike et une amélioration esthétique des cellules sur panneau solaire avec notre technique de texturisation plasma. Ces résultats permettent de démontrer la compatibilité de l'utilisation de cet équipement dans une ligne industrielle de fabrication de cellule solaire. Mots-clés : Cellules solaire, Silicium multicristallin, monolike hybride, procédés plasma, polissage, BRL (Boron Ritch Layer). / A significant efficiency gain for crystalline silicon solar cell can be achieved by the use of dry process. Indeed significant gains in conversion efficiency can be achieved with texturing, polishing the back face and burning the BRL (Boron Ritch layer) by using plasma process.In this paper Dry plasma processing for industrial crystalline silicon solar cell was studied.This thesis focuses on the replacement of wet processes by dry processes in the manufacture of silicon photovoltaic cells. This work is divided into three distinct parts. First Technique texturing plasma, parameter optimization of the reactor and the advantages thereof with respect to the conventional texturing has been discussed. The development of a compatible with an industrial line reactor is then discussed: optimizing different parameters of the reactor in order to obtain the best results cells. Other possible applications have been demonstrated with the use of our reactor, including polishing the backside of silicon wafers and etching BRL (Boron Ritch Layer) on n-type substrates.An improvement of the conversion efficiency on the order of 0.2 to 0.3 % has been demonstrated on multicristalline and monolike silicon wafers and Aesthetic of solar panel was improved. Key words: Silicon wafer, Plasma texturing, multicristalline wafer, monolike wafer……………

Les solides divisés telles que les poudres pharmaceutiques nécessitent souvent des processus d'agrandissement de taille par agglomération pour améliorer leur comportement mécanique, notamment la coulabilité. Pour cette raison, le procédé de "granulation en voie sèche" est utilisé dans l'industrie pharmaceutique. Le procédé consiste à comprimer la poudre en la faisant passer entre deux rouleaux séparés par un entrefer, pour produire des plaquettes qui sont ensuite broyées en granulés et comprimés en compacts. Dans ce procédé, l'existence de différents modèles de compacteurs à rouleaux et de systèmes de broyage d’une part, et l'interaction entre les paramètres des procédés et des propriétés des produits (plaquettes, granulés et comprimés) d’autre part, rendent difficile la compréhension des phénomènes et des mécanismes sous-jacents. En particulier, le procédé entraîne une perte de résistance mécanique des comprimés formés à partir de granulés (comparativement à celles des comprimés de poudres non-granulés) et ce phénomène est encore mal compris. Ces aspects sont étudiés dans ce travail de thèse en menant des caractérisations expérimentales et des modélisations numériques permettant de mieux comprendre les modifications micro et macro structurales des poudres mises en forme par granulation sèche. Le but ultime est de progresser dans la compréhension des relations "propriétés des poudres - paramètres des procédés". Enfin, la compréhension des différences de comportement en compression de poudres granulées et non-granulées est menée à l’aide d’une modélisation du comportement dans le cadre de la mécanique des milieux continus poreux. / Particulate solids such as pharmaceutical powders often require size enlargement processes to improve the manufacturing properties like flowability. For that reason, dry granulation by roll compaction has been widely used in the pharmaceutical industry. The process consists of compressing powders between two counter-rotating rolls to produce ribbons that will be subsequently milled into granules. The obtained granules are tableted for oral dosage. In this process there are two main limitations: the existence of different designs of the roll compactors, milling systems and the interaction between process parameters and raw material properties are still a challenge and the roll-compaction process leads to an inferior tensile strength of tablets compared with direct compression. These aspects are investigated in this work. In the first part of this thesis, an analysis on the effect of different roll-compaction conditions and milling process parameters on ribbons, granules and tablet properties was performed, highlighting the role of the sealing system and the ribbon density distribution characteristics. In the second part, die compaction of roll-compacted powders, as the last stage of the process, is further investigated in terms of experimental analysis (effect of the granule size and composition and stress transmission measurements) and modelling the compaction behavior of granules.

La déficience en potassium dans les parcelles de cotonnier est un phénomène répandu et en recrudescence. Le problème est d’autant plus marqué en Afrique sub-saharienne que les sols sont pauvres et les systèmes de culture peu intensifs. Les principaux effets de la carence en potassium référencés dans la littérature sont une réduction de la surface foliaire, une réduction de l’assimilation et une modification des règles de répartition des assimilats entre les compartiments de la plante (tiges, racines, fruits et feuilles). Les connaissances à l’échelle cellulaire sur le rôle du potassium sont nombreuses mais paradoxalement peu de modèles permettent l’intégration de ces résultats à l’échelle du plant et du peuplement. La raison provient de la multiplicité des mécanismes affectés et de la complexité à les intégrer à l’échelle du plant ou du peuplement. L’objectif de notre travail est de caractériser les effets de la carence en K sur la croissance et le développement du cotonnier avec suffisamment de variables intermédiaires explicatives pour pouvoir proposer un schéma conceptuel compatible avec les concepts utilisés dans les modèles de croissance de cette plante. Cet objectif implique ainsi de porter nos investigations à plusieurs échelles (peuplement, plante, organes, organites) et sur des variables-clés du fonctionnement physiologiques des plantes utilisées dans la modélisation courante telles que la photosynthèse ou le statut hydrique. Nos recherches nous ont aussi amené à mesurer d’autres variables non inclues dans les modèles courant, afin d’affiner notre compréhension du fonctionnement des plantes carencées (teneurs en sucres, vitesses de carboxylation, ouvertures stomatiques …). Pour satisfaire à ces objectifs, deux types complémentaires d’expérimentations ont été menés : 1) des essais en pleins champs, en condition pluviale strictes ont été conduits au Bénin, deux années de suite, sur deux sites différents : à Aplahoué en 2004 et à Savalou en 2005. Il s’agit d’essais comparant différents niveaux de fertilisation en potassium. L’objectif de ces essais était d’étudier les effets de la carence à l’échelle du peuplement. 2) Par la suite, une expérimentation en serre et en hydroponie a été conduite (Bordeaux, 2006) dans l’objectif d’analyser finement les processus affectés à l’échelle du plant et de l’organe. Les essais en peuplement comme l’essai en serre ont permis d’obtenir des gammes de teneur en potassium variées, grâce à des niveaux d’alimentation variés (3 niveaux au champ, 4 en serre). Les teneurs planchers des plantes les plus carencées se situaient aux alentours de 8 à 10 mg Kg-1, ce qui contraste avec les teneurs maximum mesurées qui avoisinaient les 30 mg g-1. L’indice foliaire des traitements carencés des essais en peuplement est inférieur aux témoins en raison d’un moins grand nombre de feuilles et d’une taille individuelle réduite. Dans les essais en serre, une importante réduction de la surface foliaire est aussi observée mais la part de la réduction de la surface individuelle dans la réduction de la surface totale est plus prononcée. L’analyse des dynamiques de croissance des surfaces foliaires montre que l’accroissement relatif des feuilles est identique quel que soit les niveaux de carence mais que la taille des organes à l’émergence est plus petite pour les plants carencés. En revanche, les entrenœuds des plants carencés ont à la fois une taille réduite à l’émergence et une croissance relative plus faible. A l’échelle du peuplement aucune différence d’efficience de conversion de la lumière n’est observée en conséquence, les réductions de biomasse sèche observée sont entièrement dues à une diminution de l’efficience d’interception du rayonnement. En revanche, l’efficience de conversion du rayonnement interceptée de l’essai en serre est affectée par la carence en K mais uniquement pour le traitement le plus carencé. / Potassium deficiency is a common phenomenon in cotton parcels. This problem is quite important in sub-Saharan Africa, where soils are poor and cropping systems are very low intensive. The main effects of potassium deficiency referenced in scientific literature are: (a) a reduction in leaf area, (b) a decrease in nutrient assimilation, and (c) a modification of nutrient repartition amongst compartments (i.e. stems roots, fruits, and leaves). Even though knowledge at the cellular level on the role of potassium is wide, ironically, only but a few models integrate results at the plant or stand levels. The reason comes from the multiplicity of mechanisms used and the complexity of integrating them throughout the plant or stand. The objective of our work is to characterize the effects of K-deficiency on the growth and development of cotton plants by including sufficient intermediate explanatory variables to provide a comparable scheme with the concepts used in growth models for this plant. This objective implies that our research focuses on different scales (i.e. stand, plant, organ, cell) and on physiological variables used in current models such as photosynthesis or water status. Our research had also led us to measure other variables not included in current models, to refine our understanding of the mechanisms of how deficient plants grows (i.e. sugar rates, carboxylation speed, stomata opening…). To meet these objectives, two complementary types of experiments were conducted: (i) field trials were performed in Benin on two different sites, Aplahoué in 2004 and Savalou in 2005, with strict rainfall conditions to compare different levels of potassium-fertilization and describe the effects of K-deficiency at the stand level. (ii) and a greenhouse hydroponic experiment was done in Bordeaux, France in 2006 to analyze the processes used throughout the plant and the organ. The field and the greenhouse tests had different levels of potassium fertilisation (2 to 3 levels in the field, 4 in the greenhouse) and gave us wide ranges of potassium contents in leaves. The minimum value of the leaf K content for the deficient plants were around 8 to 10 mg kg-1, which contrasts with the maximum values measured that were around 30 mg g-1. Potassium levels for the most deficient plants were around 8 to 10 mg Kg-1, while the highest levels measured were 30 g Kg-1. The leaf area index of deficient treatments is inferior to that of controls due to a lower number of leaves and smaller leaf sizes. In the greenhouse test, an important decrease of leaf area is observed but the proportion of the reduction due to a reduction in individual leaf size is more pronounced than in the filed experiments. The temporal analysis of the leaf area growth shows that the relative increase in size of the individual leaves is the same whatever the level of K-deficiency but that the size of the organs at emergence from apical buds is smaller for K-deficient plants. In counterpart, internodes of K-deficient plants have smaller lenght at emergence and a decreased relative growth rate. At stand level, no difference of light conversion efficiency is observed. As a result, observed reductions of dry biomass are essentially due to a decrease in light interception. However, radiation use efficiency in greenhouse tests are affected by K-deficiency but only for the most K-deficient treatment. Measures on gas exchanges made in greenhouse experiment also shows that photosynthesis is affected only for the most K-deficient treatments. This reduction is due to two concomitant effects: poor stomatal opening and a reduction in the maximum velocity of carboxylation. The relative distribution in biomass for all the tests is modified by the potassium-deficiency, benefiting leaves at the expense of the heterotrophic organs. This effect is observed at the plant level through an increase in the specific leaf weight and a relative decrease in stem and root biomass.

La digestion anaérobie est un processus de transformation de la matière organique en biogaz riche en méthane. Les déchets solides sont le plus souvent traités par une technologie par voie sèche qui est caractérisée par des teneurs en matières sèches supérieures à 20%. Du fait de la faible teneur en eau, la digestion sèche présente de nombreuses inconnus scientifiques, tant au niveau microbiologique et physico-chimique. Le but de cette thèse est de comprendre l'influence des parametres opératoires spécifiques à la digestion anaérobie par voie sèche sur les performances et le comportement des communautés microbiennes de ce processus. Les résultats obtenus montrent que l'augmentation de la teneur en matières sèches au-delà de 30% et la diminution de la surface spécifique d'échange ont un effet négatif sur le processus de digestion anaérobie. En effet lorsque la teneur en matière sèche est supérieure à 30%, le transfert des gaz dissous du milieu réactionnel vers le ciel gazeux peut limiter la méthanisation. L'analyse des populations microbiennes montre la présence de bio-indicateurs bactériens liés au non fonctionnement de la digestion anaérobie. Ces bio-indicateurs sont des clostridium et sont présents quel que soit l'inoculum utilisé. L'étude des populations méthanogènes montre une sensibilité de ces microorganismes à leur environnement : des shifts de populations méthanogènes ont été observés en fonction de la concentration en matières sèches. Ce travail a permis d'accroître les connaissances dans le domaine de la digestion anaérobie sèche, ces connaissances pouvant contribuer à améliorer les performances des procédés. / Anaerobic digestion is the transformation of organic matter into biogas rich in methane. Solid waste is treated by dry anaerobic digestion process with a total solid content higher than 20%. The high solids content make the process difficult to control. The aim of this work is to study the influence of operating parameters specific to dry anaerobic digestion on performances and behavior of microbial communities. The results show that increasing the solids content higher than 30% and decreasing the specific surface area of change have a negative effect on the anaerobic digestion process. Indeed, when the solids content exceeds 30%, the transfer of dissolved gas from the reaction mixture to the headspace can limit anaerobic digestion. The analysis of microbial populations demonstrates the presence of bacterial bio-indicators related to no-functioning anaerobic digestion. These bio-indicators correspond to the clostridium genus and are present regardless of the inoculum source. The study of methanogenic Archaea shows a sensitivity of these microorganisms. Shifts in the methanogenic populations related to the concentration of total solids were observed. This work has improved the fundamental knowledge of dry anaerobic digestion which can help improve the performance of this process.

La pyrazinamide est le seul anti-tuberculeux de première intention actif sur la formedormante de Mycobacterium tuberculosis. Sa prescription par voie orale permet de réduire la durée du traitement de 9 à 6 mois. Nous avons développé des formes galéniques de pyrazinamide administrables directement au niveau des poumons afin d'augmenter localement la concentration de pyrazinamide au site pathologique afin de réduire la durée du traitement. Deux formes galéniques de pyrazinamide ont été optimisées: une poudre sèche pour inhalation et des nanoparticules polymères administrables par nébulisation liquide ou sous forme de poudre sèche.La poudre sèche pour inhalation est composée de particules obtenues par atomisation-séchage. La pyrazinamide a été solubilisée dans un mélange 70/30 v/véthanol/eau. Après atomisation-séchage de cette solution, nous avons obtenu des particules cristallines instables et non adaptées à l'administration pulmonaire du fait de leur grande taille. Afin d'obtenir des poudres adaptées à une administration pulmonaire dans le poumon profond, et stables en termes de taille et de caractéristiques physico-chimiques, nous avons passé en revue toute une série d'excipients: phospholipides, bicarbonate d'ammonium, leucine, acide hyaluronique.Nous avons montré qu'en associant tous ces excipients au principe actif, on pouvait obtenir des particules d'environ 6 microns, de faible densité tassée et stables pendant 4 semaines dans des conditions de stockage classiques.L'évaluation aérodynamique in vitro de la poudre optimisée a révélé l'existence de deux populations de particules: de grosses particules pauvres en pyrazinamide et de petites particules riches en pyrazinamide. Ces deux populations proviennent d'une ségrégation des différents composants lors du processus de séchage. Pour remédier à ce phénomène et obtenir des particules de composition homogène, la vitesse de séchage a été diminuée. En conséquence, nous avons obtenu des poudres homogènes avec de bonnes propriétés aérodynamiques pour délivrance dans les poumons: fraction de particules fines de 40,1 ± 1,0% et fraction alvéolaire de 29,6 ±3,1%. Cette poudre a alors été évaluée in vivo chez le rat sain et nous avons mesuré les concentrations de pyrazinamide dans le plasma et le liquide de lavage bronchoalvéolaire après insufflation intratrachéale de la poudre, par comparaison avec une administration intraveineuse d'une solution de pyrazinamide. L'insufflation intratrachéale de poudre et l'administration intraveineuse conduisent à des paramètres pharmacocinétiques similaires prouvant que les particules se dissolvent rapidement lors du dépôt et que la molécule traverse efficacement la barrière pulmonaire pour atteindre la circulation systémique. De manière surprenante, la pyrazinamide est éliminée plus rapidement du liquide pulmonaire lorsqu'elle est administrée par insufflation intratrachéale que par voie intraveineuse. La délivrance pulmonaire de pyrazinamide apparaît comme une alternative intéressante à l'administration orale de la molécule et doit maintenant être testée dans un modèle d'animal infecté pour évaluer son efficacité contre Mycobacterium tuberculosis.En parallèle, nous avons optimisé l'encapsulation de pyrazinamide dans des nanoparticules polymères de poly(lactide-co-glycolide) PLGA monodisperses de taille inférieure à 200nm, grâce un plan d'expériences. Les nanoparticules de PLGA chargées en pyrazinamide ont été préparées par la méthode d'émulsion double. La méthode de Taguchi a été utilisée pour optimiser les paramètres de formulation. Le type de solvant, le rapport en poids pyrazinamide/ PLGA et le rapport des volumes des phases aqueuse et organique étaient les paramètres pertinents. La méthode de Taguchi s'est avérée efficace pour optimiser les nanoparticules d'environ 170nm avec un indice de polydispersité ˂ 0,1, un potentiel zêta d'environ -1mV et une efficacité d'encapsulation de 7-8% soit 3% de taux de charge de la pyrazinamide. / Pyrazinamide is the only first intention anti-TB drug active on the dormant form ofMycobacterium tuberculosis. Its oral prescription reduces treatment duration from 9to 6 months. We have developed dosage forms of pyrazinamide to administer directlyto the lungs to locally increase the concentration of pyrazinamide at the diseased siteand further reduce the duration of treatment. Two dosage forms of pyrazinamidewere optimized: a dry powder for inhalation and polymer nanoparticles administrableeither by liquid nebulization or as a dry powder.The dry powder for inhalation is composed of particles obtained by spray-drying.Pyrazinamide was dissolved in a mixture 70/30 v/v ethanol/water. After spray-dryingthe solution, we obtained large crystalline particles that were unstable and notsuitable for pulmonary administration because of their large sizes. To obtain powderssuitable for pulmonary delivery to the deep lungs, and stable in terms of size andphysico-chemical characteristics, we reviewed a variety of excipients: phospholipids,ammonium bicarbonate, leucine, hyaluronic acid. We have shown that by combiningall these excipients with the drug, one could obtain particles of about 6 microns, witha low tapped density and stable for 4 weeks under conditions of conventionalstorage.The in vitro aerodynamic evaluation of the optimized powder showed the existence oftwo populations of particles: large particles with a low content of pyrazinamide andsmall particles with high pyrazinamide content. These two populations derived fromthe segregation of different components during the drying process. To obtainparticles of uniform composition, the drying rate was decreased. As a result, weobtained homogeneous powders with good aerodynamic properties for delivery intothe lungs: fine particle fraction of 40.1 ± 1.0% and alveolar fraction of 29.6 ± 3.1%.This powder was then evaluated in vivo in healthy rats and we measured theconcentrations of pyrazinamide in plasma and bronchoalveolar lavage fluid afterintratracheal insufflation of the powder in comparison with intravenous administrationof a solution of pyrazinamide. The intratracheal insufflation of the powder and theintravenous injection lead to similar pharmacokinetic parameters proving that theparticles dissolve rapidly after deposition and pyrazinamide crosses efficiently thelung barrier to reach the systemic circulation. Surprisingly, pyrazinamide disappears4faster form lung lining fluid when administered by pulmonary insufflation than afterintravenous administration. Pulmonary delivery of pyrazinamide appears as anattractive alternative to oral administration of the drug and must now be tested in ananimal model of infection to assess its efficacy against Mycobacterium tuberculosis.In parallel, we have optimized the encapsulation of pyrazinamide in polymericnanoparticles of poly (lactide-co-glycolide) PLGA lower than 200 nm andmonodisperse, using experimental design. The pyrazinamide-loaded PLGAnanoparticles were prepared by the double emulsion method. The Taguchi methodwas used to optimize the formulation parameters. The type of solvent, thepyrazinamide / PLGA weight ratio and aqueous to organic phases volume ratio wererelevant parameters. The Taguchi method has proven effective to optimizenanoparticles of about 170nm with a polydispersity index < 0.1, a zeta potential ofapproximately -1mV and an encapsulation efficiency of 7-8% or 3% pyrazinamide drugloading.

Les tourteaux de colza et de tournesol, principalement utilisés en alimentation animale pour leur forte teneur en protéines, représentent des sources d’acides phénoliques aux propriétés antioxydantes et bioacives variées mais peu valorisées à ce jour. Par ailleurs, les procédés de séparation de ces composés sont basés sur des extractions par solvants qui génèrent des effluents et impactent l’intégrité des autres composants des matières premières.La première partie de ce travail de thèse a été consacré au développement de nouveaux procédés de séparation de la fraction phénolique des tourteaux de colza et de tournesol. Après un broyage adéquat des tourteaux, le fractionnement par tri électrostatique et turbo-séparation a permis d’obtenir des fractions enrichies en protéines et les composés phénoliques. Dans les deux cas, l’état granulométrique des tourteaux broyés a été déterminant. Le tri électrostatique a conduit au plus forts taux d’enrichissement en protéines et composés phénoliques (jusqu’à deux fois la concentration dans les tourteaux) avec des rendements de l’ordre de 30% après recyclages. Cette étape a été suivie par l’extraction de la fraction phénolique par des mélanges hydro-alcooliques « verts » à base d’éthanol, en substitution au méthanol.Dans la deuxième partie, nous nous sommes intéressés à la production enzymatique des acides sinapique et caféique, à partir des tourteaux ou de leurs extraits. Trois cinnamoyl estérases recombinantes d’A. niger aux activités et spécificités différentes ont été testées. L’hydrolyse des tourteaux non traités thermiquement s’est traduite par une dégradation des composés phénoliques par des enzymes endogènes. Le problème a pu être contourné en réalisant l’hydrolyse sur l’extrait phénolique des tourteaux avec néanmoins, dans le cas du colza, l’existence de réactions secondaires néfastes au rendement en acide sinapique.La dernière partie a consisté en la synthèse de mono- et di-esters d’acide sinapique et caféique avec différents α,ω-diols aliphatiques, puis l’évaluation de leur capacité antioxydante en milieu émulsionné et en milieu homogène. Un effet négatif de la mono-estérification des acides phénoliques a été observé en milieu hétérogène montrant ainsi l’influence négative du groupement hydroxyle situé à l’extrémité de la chaîne alkyle. Un effet de seuil a été observé, en revanche, avec les deux familles de di-esters d’acides phénoliques, indiquant une amélioration de la capacité antioxydante jusqu’à un optimum correspondant à une longueur de chaine alkyle particulière. Enfin, tous les mono- et di-esters testés en milieu homogène ont montré une capacité antiradicalaire plus faible que celle des acides phénoliques de départ correspondants. / Rapeseed and sunflower meals are highly abundant and protein-rich by-products mainly dedicated to animal feed. Besides, they also represent an interesting source of phenolic compounds with various bioactive and antioxidant properties, but widely untapped so far. In addition, the recovery processes of phenolic compounds are based on the use of solvents that generate effluents and may negatively affect the integrity of other meal constituents.The first part of this work was devoted to the development of new separation processes of rapeseed and sunflower meal phenolic fractions. After an appropriate milling of the meals, the dry fractionation by electrostatic sorting or air classification allows the recovery of proteins and phenolics enriched fractions. In both cases, the particle-size distribution of milled meals has been of paramount importance on process efficiency. Electrostatic sorting lead to the highest enrichments in proteins and phenolics (up to two times more than in starting meals) with recovery yields around 30% after recycling. This step was followed by the extraction of phenolics using green hydro-alcoholic mixtures based on ethanol as substitutes to methanol.In the second part, we investigated the enzymatic production of sinapic and caffeic acids from rapeseed and sunflower meals or their extracts. Three recombinant cinnamoyl esterases from A. niger exhibiting different activities and selectivities were tested. Owing to the presence of active endogenous enzymes, the hydrolysis of non-thermally treated meals has lead to a significant loss of phenolics. The issue was overcomed by performing hydrolysis on the corresponding phenolic extracts. However, in case of rapeseed extract, acyl transfer reactions were detrimental to sinapic acid formation and yield.Finally, in the last part, we synthesized mono- and di-esters of sinapic and caffeic acids with aliphatic α,ω-diols of increasing chain length, then we evaluated their antioxidant capacities in emulsion and in homogenous medium. A negative impact of the mono-esterification of the phenolic acid with the different aliphatic diols was observed in the heterogeneous media, implying the negative influence of the hydroxyl group at the end of the alkyl chain. Conversely, a “cut-off” effect was observed for the two di-esters series showing an improvement of the antioxidant capacity until an optimum was reached for a particular alkyl chain. Finally, all the esters showed lower antiradical capacities in the homogenous media compared to the corresponding starting phenolic acids.