Une forte exigence de robustesse s’est imposée dans tous les domaines d’application des composants de puissance. Dans ce cadre très contraint, seule une analyse fine des phénomènes liés directement ou indirectement aux défaillances peut garantir une maîtrise de la fiabilité des fonctions assurées par les nouveaux composants de puissance. Cependant, ces phénomènes impliquent des couplages entre des effets électriques, thermiques et mécaniques, rendant leur étude très complexe. Le recours à la modélisation multi-physique bien adaptée s’avère alors déterminant. Dans ce mémoire de thèse, nous proposons une méthodologie de modélisation électrique prenant en compte les effets de la température sur les phénomènes localisés qui initient une défaillance souvent fatale. En prévision de la simulation électrothermique couplée impliquant des transistors MOS de puissance, un modèle électrique thermosensible de ce composant et de sa diode structurelle a été développé. Corrélativement un ensemble de bancs expérimentaux a été mis en œuvre pour l’extraction des paramètres et pour la validation du modèle. Une attention particulière a été accordée à l’étude des phénomènes parasites qui pourraient survenir de manière très localisée suite à une répartition inhomogène de la température et à l’apparition de points chauds. Ainsi les fonctionnements limites en avalanche, avec le déclenchement du transistor bipolaire parasite et de son retournement ont été modélisés. Des bancs spécifiques pour la validation du modèle pour les régimes extrêmes ont été utilisés en prenant des précautions liées à la haute température. Enfin, Le modèle électrique thermosensible complet développé a été utilisé par la société Epsilon ingénierie pour faire des simulations électrothermiques du MOS de puissance en mode d’avalanche en adaptant le logiciel Epsilon-R3D / Strong demand for robustness has emerged in all areas of application of power components.Only a detailed analysis of phenomena related directly or indirectly to failures can ensure thereliability of the functions of the new power components. However, these phenomena involvethe coupling between electrical effects, thermal and mechanical, making their study verycomplex. The use of multi-physics modeling is well suited when determining. In this thesis,we propose a methodology for electrical modeling taking into account the effects of temperatureon the localized phenomena that initiate failure is often fatal. In preparation for thecoupled electro-thermal simulation involving MOS power transistors, an electric thermosensitivemodel of the MOS and its body diode has been developed. Correspondingly a set ofexperimental studies was implemented to extract the parameters and model validation. Particularattention was paid to the study of interference phenomena that could occur in a localizedresponse to an inhomogeneous distribution of temperature and hot spots. Thus the workingslimits avalanche, with the outbreak of parasitic bipolar transistor (snapback) and its reversalwere modeled. Benches specific validations of the model for harsh switching conditions wereused by taking precautions related to high temperature. Finally, the complete thermal electricmodel developed was used by the company “EPSILON Ingénierie” for electro-thermal simulationof power MOS mode Avalanche Software adapting Epsilon-R3D.

Nous avons étudié l'utilisation du phénomène de ségrégation de surface afin de fonctionnaliser des matériaux polystyrène (PS). L'incorporation d'un additif copolymère à blocs est réalisée dans une matrice d'homopolymère de polystyrène sous forme de film ou de particule. Quand les mélanges sont recuits dans un environnement humide le copolymère amphiphile migre à la surface pour réduire la tension de surface du matériau. Nous avons synthétisé au laboratoire trois copolymères à blocs de nature chimique différente: le PS-b-PAA (polyacide acrylique), le PS-b-PGA (polyacide glutamique) et le PS-b-PDMA (polyméthacrylate de diméthylaminoéthyle). Ces copolymères nous permettrons d’accéder à des comportements superficiels variés. Les films sont réalisés par spin-coating et les particules par polymérisation par précipitation. Ces matériaux sont ensuite caractérisés par mesure de l'angle de contact, par XPS, AFM, etc…, afin de déterminer leur fonctionnalité et leur structuration en surface. / We describe the use of surface segregation to functionalize the surface of polymeric materials. The incorporation of an additive (amphiphilic block copolymer) in a homopolymer host initially leads to its homogeneous distribution within the matrix. When annealed, directed by the decrease of the surface free energy, the surface is enriched on the additive. In our laboratory, polystyrene thin films and particles were functionalized by following this approach. We employed amphiphilic block copolymers composed of one PS block to compatibilize with the homopolymer matrix, and a second block which will bring the desired function at the surface. Thus, PS-b-poly(acrylic acid), PS-b-poly(L-glutamic acid) or PS-b-poly(L-Lysine) afford pH sensitivity and PS-b-poly(dimethylaminoethyl methacrylate) gives pH and thermo sensitivity. Contact angle measurements, X-ray photoelectron spectroscopy, atomic force microscopy, zeta potential measurement or scanning electron microscopy were carried out to characterize the materials and their responsive behavior.

Ce travail de thèse porte sur la synthèse de (co)polymères thermosensibles présentant une fonctionnalité azlactone par polymérisation radicalaire contrôlée RAFT pour l’ancrage de biomolécules. Trois stratégies différentes ont été étudiées. La première stratégie a consisté en la synthèse d’un nouvel agent de transfert permettant d’obtenir des polymères thermosensibles à fonctionnalité azlactone en position . La seconde approche a permis d’introduire la fonctionnalité azlactone en position ω de copolymères thermosensibles via la combinaison de la polymérisation RAFT et de l’addition de Michaël « thiol-ène ». La dernière stratégie a conduit à des copolymères thermosensibles à fonctionnalité azlactone en position latérale par copolymérisation RAFT de la 2-vinyl-4,4-diméthylazlactone avec d’autres monomères. Enfin, la réactivité de ces copolymères thermosensibles pour l’ancrage d’une protéine modèle (lysozyme) a été mise en évidence. / The synthesis of well-defined azlactone-functionalized thermoresponsive copolymers was performed using the RAFT polymerization and their interaction with primary amines and proteins was studied. Three different strategies have been developed. The first strategy was based on the synthesis of a novel azlactone-functionalized chain transfer agent which was used to target well defined  azlactone-functionalized thermoresponsive polymers. In the second approach, ω-azlactone-terminated thermoresponsive copolymers were prepared by a combination of RAFT polymerization and “thiol ene” Michaël’s addition. In the last strategy, RAFT copolymerization of 2-vinyl-4,4 dimethylazlactone with other monomers has been performed to target well-defined azlactone functionalized copolymers. Finally, the reactivity of such reactive thermoresponsive copolymers was successfully demonstrated by bioconjugation with a model protein (lysozyme).

Les synoviocytes jouent un rôle crucial dans la pathogénèse des maladies articulaires chroniques, et particulièrement dans la phase de destruction ostéoarticulaire en devenant résistants à l’apoptose. Une première étude a mise en évidence une efficacité antiproliférative du cadmium minéral sur ces synoviocytes. Une preuve de concept d’un nouveau produit thérapeutique intra-articulaire à base de cadmium a été élaborée. Cette préparation pharmaceutique innovante, développée pour éviter la dissémination du cadmium minéral dans l’organisme, contenait des nanoparticules à base de cadmium, administrable sous forme liquide à température ambiante et se gélifiait à la température corporelle, en formant des micelles contenant des nanoparticules, ne traversant ainsi pas la cavité synoviale. Initialement, la reproductibilité de l’effet antiprolifératif du cadmium entre la forme minérale et les nanoparticules a été vérifiée dans un modèle in vitro de synoviocytes humains atteints de polyarthrites rhumatoïdes. Une captation différente des nanoparticules selon l’environnement inflammatoire ou pathologique des synoviocytes a été ensuite expliquée par la modification accrue de leurs morphologies. Similairement, l’effet de l’inflammation sur les propriétés physiques des vésicules, sécrétées par les synoviocytes, ont consolidé le choix des caractéristiques de la formulation. Les essais sur des modèles d’arthrite chez le rat ont permis de démontrer l’efficacité de cette nouvelle préparation originale, facilement injectable en intra-articulaire, en réduisant les scores cliniques avec une unique injection. Cette thérapie locale peut être une technique rapide et réalisable en ambulatoire / Synoviocytes play a crucial role in the pathogenesis of chronic joint diseases, particularly in the osteoarticular destruction phase by becoming resistant to apoptosis. A first study has demonstrated an antiproliferative efficacy of cadmium mineral on these synoviocytes. A proof of concept of a new intra-articular cadmium-based therapeutic product has been developed. This innovative pharmaceutical preparation, developed to prevent the spread of mineral cadmium in the body, contained cadmium-based nanoparticles, which can be administered in liquid form at room temperature and gelled at body temperature, forming micelles containing nanoparticles, thus crossing the synovial cavity. Initially, the reproducibility of the antiproliferative effect of cadmium between the mineral form and the nanoparticles was verified in an in vitro model of human synoviocytes with rheumatoid arthritis. A different uptake of nanoparticles according to the inflammatory or pathological environment of synoviocytes was then explained by the massive modification of their morphologies. Similarly, the effect of inflammation on the physical properties of the vesicles, secreted by synoviocytes, consolidated the choice of the characteristics of the formulation.Tests on arthritis models in rats have demonstrated the effectiveness of this new original preparation, easily injectable intra-articular, reducing clinical scores with a single injection. This local therapy can be a quick technique and achievable in outpatient

L’objectif de ce travail était de contrôler les propriétés rhéologiques de solutions aqueuses de copolymères amphiphiles. Dans l’eau, ces copolymères s’auto-associent et leurs propriétés peuvent être contrôlées en partie par leur dynamique d’échange. Il avait précédemment était montré que cette dynamique pouvait être contrôlée par le pH et la quantité d’unités acide acrylique dans des triblocs BAB (THx) où le bloc A est du poly(acide acrylique) (PAA) et les blocs B sont des copolymères statistiques (MHx) d’acrylate de n-butyle (nBA) et d’acide acrylique (AA). Tout d’abord, l’étude de l’auto-association en solution des blocs B seuls (MHx) a montré un lien fort entre leur agrégation et celle des diblocs de type BA (DHx). Cette agrégation est contrôlée par la quantité de charge des blocs B. Par la suite, des mélanges de triblocs (BAB) THx contenant différentes proportions (x) d’unités AA ont permis la formation de réseaux hybrides dont les propriétés rhéologiques sont maîtrisées par formulation plutôt que via la chimie. Des propriétés rhéologiques similaires aux triblocs BAB (THx) ont été obtenues avec des copolymères greffés possédant un squelette hydrophile PAA et des greffons B. Leurs propriétés rhéologiques sont principalement contrôlées par la structure chimique des blocs B, mais aussi par le taux de greffage. Ces copolymères greffés devraient être plus simples à obtenir à l’échelle industrielle que des triblocs. Pour finir, l’approche consistant à incorporer des unités hydrophiles dans les blocs hydrophobes de copolymères amphiphiles pour en contrôler la dynamique d’échange a été appliquée avec succès à des copolymères à base de méthacrylate de diméthylaminoéthyle et de méthacrylate de n-butyle. Leurs propriétés rhéologiques peuvent être contrôlées à nouveau par le pH, mais dans une gamme différente des polymères à base d’acide acrylique, et aussi dans une certaine mesure par la température. / The aim of this work was to control the rheological properties of aqueous solutions of amphiphilic copolymers. In water, these copolymers self-assemble and part of their properties can be controlled by their dynamic of exchange. As previously reported, the exchange dynamics can be controlled by the pH and the acrylic acid (AA) content for BAB triblock copolymers (THx) consisting of a poly(acrylic acid) (PAA) A block and two statistical B blocks (MHx) of n-butyl acryle (nBA) and AA.First, the study of the self-association of B blocks (MHx) alone showed a strong relationship between their aggregation and the one of BA diblocks (DHx). This aggregation was mainly controlled by the amount of charges within the B blocks.Then, mixtures of BAB triblocks (THx) with different contents of AA units, x, formed hybrid networks the rheological properties of which were controlled by formulation rather than chemistry.Similar rheological properties were obtained using graft copolymers consisting of a PAA hydrophilic backbone and B grafts. Their rheological properties were mainly controlled by the chemical structure of the B grafts and by the grafting density. Such graft copolymers should be easier to produce at an industrial scale than triblock copolymers.To finish, the strategy consisting of incorporating hydrophilic units inside the hydrophobic blocks of amphiphilic copolymers to control their exchange dynamics was successfully applied to copolymers made of dimethylaminoethyl methacraylate and n-butyl methacrylate. Their rheological properties were controlled by the pH on a different pH-range than the AA based polymers, and, to some extent, by the temperature.

Les connaissances actuelles indiquent la nécessité d’induire une réponse immunitaire à large spectre et notamment des anticorps multifonctionnels pour protéger de l’infection par le VIH. Les approches vaccinales traditionnelles n’étant pas capables d’induire d’anticorps neutralisants à large spectre (bNAbs) suffisamment puissants contre le VIH-1, des stratégies alternatives sont étudiées afin d’induire ces bnAbs. Les avancées majeures concernent le développement de (i) glycoprotéines d’enveloppe optimisées comme immunogène, (ii) vecteurs transportant et présentant l’immunogène de manière efficace et (iii) la forme galénique permettant d’augmenter la durabilité de la réponse protectrice. Dans ce contexte, l’objectif de ce doctorat est d’évaluer les réponses immunitaires induites par des nanoparticules biodégradables fonctionnalisées avec des glycoprotéines d’enveloppe du VIH et d’optimiser la libération prolongée in vivo de l’immunogène. Dans un premier temps, nous avons comparé plusieurs glycoprotéines et sélectionné une glycoprotéine d’isolat primaire optimisée (SOSIP BG505) pour ses capacités à s’adsorber de manière stable à la surface des nanoparticules biodégradables, tout en exposant les épitopes de neutralisation, et capable d’induire in vivo une réponse immunitaire systémique. Nous avons ensuite conçu un hydrogel thermosensible à base de poloxamers capable d’incorporer ces nanoparticules tout en gardant leur stabilité colloïdale et analysé leur biodistribution par imagerie corps entier chez la souris. L’injection par voie sous cutanée de cet hydrogel permet d’induire une réponse immunitaire humorale forte, stable et des IgGs de forte affinité. Cette nouvelle formulation, innovante et simple à mettre en place, apparait comme une nouvelle stratégie de vaccination applicable à de nombreuses pathologies virales nécessitant l’induction d’anticorps neutralisant de forte affinité et à large spectre / Current knowledge indicates the need to induce a broad-spectrum immune response including multifunctional antibodies to protect against HIV infection. As traditional vaccine approaches are not capable of inducing potent broad-spectrum neutralizing antibodies (bNAbs) against HIV-1, alternative strategies are being investigated to induce these bnAbs. Major advances include the development of (i) optimized envelope glycoproteins as immunogens, (ii) efficiently carrying and immunogenic carriers, and (iii) the dosage form that would increase the durability of the protective response. In this context, the objective of this PhD is to evaluate the immune responses induced by biodegradable nanoparticles functionalized with HIV envelope glycoproteins and to optimize the in vivo sustained release of the immunogen.First, we compared several glycoproteins and selected an optimized primary isolate glycoprotein (SOSIP BG505) for its ability to be adsorbed to the surface of biodegradable nanoparticles, while exposing neutralization epitopes, and capable of inducing a systemic immune response in vivo. We then designed a thermosensitive, poloxamers-based hydrogel, capable of incorporating these nanoparticles while maintaining their colloidal stability and we have analyzed their biodistribution by whole-body imaging in mice. The subcutaneous injection of this hydrogel makes it possible to induce a strong, stable humoral immune response with high affinity IgGs. This new formulation, innovative and easy to implement, appears as a new vaccination strategy applicable to many viral diseases requiring the induction of high affinity neutralizing antibodies and broad spectrum

La délivrance contrôlée de médicaments constitue un enjeu thérapeutique de première importance pour le milieu médical. Elle doit, en effet, permettre de diminuer la toxicité du médicament en limitant sa concentration dans l'organisme et en ciblant son lieu de délivrance. Ce projet de recherche a conduit à la réalisation de nouveaux nano-vecteurs particulaires utilisables pour la délivrance de médicaments par hyperthermie locale. Ces objets sont constitués d'un cœur de polynorbornène et d'une écorce de poly (oxyde d'éthylène) et sont synthétisés par polymérisation par ouverture de cycle de type métathèse (ROMP) en dispersion. L'acide salicylique est encapsulé dans ces particules en tant que molécule modèle. L'originalité de ce sujet pluridisciplinaire réside : dans la nature de la particule, qui permet une libération du principe actif à partir de 35-45°C et dans la technique d'imprégnation des particules par la voie fluide supercritique.

Quand un liquide est refroidi suffisamment rapidement en dessous de sa température de solidification, il peut se former à la place du cristal un solide désordonné et hors équilibre appelé verre, après un ralentissement brutal de la dynamique du liquide. Cette transition vitreuse est très largement répandue, mais la cause du ralentissement reste pour une grande part mal comprise. Les suspensions colloïdales présentent une telle transition quand la fraction volumique en particules croît. Dans cette thèse, la dynamique de suspensions colloïdales de microgels thermosensibles est étudiée expérimentalement à l'approche de la transition vitreuse et au delà. Le diamètre de ces sphères molles dépend de la température du bain, ce qui permet de moduler de façon réversible la fraction volumique et d'étudier ainsi la transition vitreuse continument sur un seul et même échantillon. Dans un premier temps les hétérogénéités de la dynamique qui se développent simultanément au ralentissement de la dynamique, et jouent un rôle théorique majeur dans les tentatives d'explication de la transition vitreuse, sont étudiées en vidéo-microscopie. Sur des temps courts, une hétérogénéité purement spatiale de la dynamique est mise en évidence. Des zones lentes et rapides de dynamique homogène coexistent dans l'échantillon, l'amplitude des variations entre zones croissant à l'approche de la transition et restent grandes dans le verre. Dans un second temps, l'extension spatiale de ces zones homogènes est mesurée en corrélation d'image, et trouvée croissante à l'approche de la transition. Enfin, une méthode de mesure du mouvement brownien rotationnel en trois dimensions d'aiguilles micrométriques est développée et appliquée à la mesure des propriétés microrhéologiques de fluides complexes puis à la comparaison entre fluctuations et fonction de dissipation, mesurée grâce à la réponse des aiguilles superparamagnétiques à des champs magnétiques oscillants, dans des fluides modèles puis dans des suspensions vitreuses.

Les nanocristaux de cellulose (NCC), obtenus par hydrolyse acide des microfibrilles de cellulose native sous forme de suspensions colloïdales aqueuses, sont des nanoparticules biosourcées ayant des propriétés mécaniques et optiques particulièrement séduisantes pour la conception de nanomatériaux à haute performance. Pour éliminer certaines de leurs limitations comme la sensibilité au sel et l'absence de contrôle de leurs interactions, nous nous sommes attachés au cours de ce travail à modifier chimiquement ces NCC par greffage de chaînes de polymère thermosensible de la famille de polyétheramines Jeffamine® sur leur surface. La première méthode de greffage utilisée faisait appel à une oxydation TEMPO suivie d'un couplage peptidique. Après l'optimisation de la réaction de greffage, les nouveaux systèmes (NCC-g-Jeffamine) ont été caractérisés et de nouvelles propriétés ont été identifiées notamment leur insensibilité au sel, leur capacité de redispersion dans des solvants organiques, leur caractère tensioactif, leur stabilité thermique améliorée ainsi que leur thermoagrégation réversible. L'étude structurale par diffusion des neutrons aux petits angles a permis d'avoir des informations sur les épaisseurs des couches de polymère greffé ainsi que sur la conformation des chaînes. De nouvelles caractéristiques de l'auto-organisation en phase chirale-nématique de ces nouveaux systèmes ont été notées concernant leur diagramme de phase et leur pas cholestériques. La deuxième méthode de greffage explorée consistait en une oxydation aux ions métapériodate suivie d'une amination réductrice. Les résultats ont montré un détachement partiel des chaînes de cellulose suite à l'oxydation puis leur détachement complet après le greffage du polymère pour obtenir des copolymères cellulose-Jeffamine ayant éventuellement des propriétés intéressantes à étudier.

Une forte exigence de robustesse s'est imposée dans tous les domaines d'application des composants de puissance. Dans ce cadre très contraint, seule une analyse fine des phénomènes liés directement ou indirectement aux défaillances peut garantir une maîtrise de la fiabilité des fonctions assurées par les nouveaux composants de puissance. Cependant, ces phénomènes impliquent des couplages entre des effets électriques, thermiques et mécaniques, rendant leur étude très complexe. Le recours à la modélisation multi-physique bien adaptée s'avère alors déterminant. Dans ce mémoire de thèse, nous proposons une méthodologie de modélisation électrique prenant en compte les effets de la température sur les phénomènes localisés qui initient une défaillance souvent fatale. En prévision de la simulation électrothermique couplée impliquant des transistors MOS de puissance, un modèle électrique thermosensible de ce composant et de sa diode structurelle a été développé. Corrélativement un ensemble de bancs expérimentaux a été mis en oeuvre pour l'extraction des paramètres et pour la validation du modèle. Une attention particulière a été accordée à l'étude des phénomènes parasites qui pourraient survenir de manière très localisée suite à une répartition inhomogène de la température et à l'apparition de points chauds. Ainsi les fonctionnements limites en avalanche, avec le déclenchement du transistor bipolaire parasite et de son retournement ont été modélisés. Des bancs spécifiques pour la validation du modèle pour les régimes extrêmes ont été utilisés en prenant des précautions liées à la haute température. Enfin, Le modèle électrique thermosensible complet développé a été utilisé par la société EPSILON Ingénierie pour faire des simulations électrothermiques du MOS de puissance en mode d'avalanche en adaptant le logiciel Epsilon-R3D.