Academic literature on the topic 'Biomolécules – Propriétés physico-chimiques'

Depuis la découverte de l’insuline en 1921, les protéines et peptides thérapeutiques sont de plus en plus étudiés en vue du développement de nouveaux médicaments. Dans la plupart des cas, ces molécules biologiques sont administrées par voie parentérale. Cependant, elles sont souvent sujettes à des instabilités sous forme liquide, nécessitant un stockage à basse température, impliquant une logistique complexe. Pour remédier à ces contraintes, les industries pharmaceutiques travaillent activement sur le développement de comprimés contenant des biomolécules, visant à réduire les instabilités lors du stockage. La première étape pour fabriquer des comprimés à partir de formulations liquides consiste à sécher les formulations afin d’obtenir une poudre, qui sera ensuite comprimée. Plusieurs techniques de séchage telles que la lyophilisation ou l’atomisation permettent d'obtenir une poudre à partir d'une formulation liquide. Toutefois, pour stabiliser les biomolécules durant ces procédés, les formulations doivent intégrer des excipients tels que des lyo ou cryoprotecteurs comme le tréhalose et le saccharose (sucres non réducteurs), le lactose (sucre réducteur), des agents de masse comme le mannitol, des surfactants, des agents tampons, etc. Dans le cadre de cette thèse, nous avons étudié la faisabilité du développement de comprimés contenant une protéine modèle, plus précisément la lactate déshydrogénase (LDH). Différents excipients et conditions de lyophilisation et de compression ont été évalués. Initialement, des formulations placebo contenant du tréhalose, du saccharose, du lactose ou du mannitol ont été lyophilisées, puis leurs propriétés physico-chimiques ont été étudiées. Ces poudres ont ensuite été comprimées, et leur comportement lors de la compression a été caractérisé. Il a été démontré que le tréhalose et le lactose, une fois lyophilisés puis comprimés, étaient amorphes et présentaient des propriétés mécaniques spécifiques telles qu’une résistance mécanique élevée des comprimés obtenus dès les faibles pressions de compression, un comportement fragile très marqué de ces comprimés et des profils de recouvrement élastique spécifiques, différents des profils des poudres cristallines commerciales. En revanche, le mannitol, cristallin après lyophilisation, a montré un comportement en compression différent, avec un profil de compressibilité différent des excipients amorphes et des propriétés mécaniques des comprimés réalisés également différenciées. Finalement, la caractérisation du comportement en compression du saccharose lyophilisé a été difficile à évaluer en raison de son hygroscopicité élevée. La seconde partie de l'étude a impliqué la modification des formulations en augmentant la concentration du tréhalose ou du lactose dans les solutions lyophilisées dans l’objectif d’améliorer les propriétés d'écoulement des poudres obtenues après séchage, afin d’anticiper sur les difficultés de remplissage de la matrice de compression, en vue d’une transposition industrielle. Cette modification s’est avérée insuffisante pour améliorer les propriétés d'écoulement et oriente donc vers d’autres solutions technologiques. Finalement, l'addition de la LDH aux formulations contenant du tréhalose et du lactose a été réalisée dans différentes conditions de concentration et en faisant varier les paramètres procédés[...]
Since the discovery of insulin in 1921, therapeutic proteins and peptides have been increasingly studied for the development of new medications. In most cases, these biological molecules are administered parenterally. However, they are often subject to instability in liquid form, requiring low-temperature storage and involving complex logistics. To address these constraints, pharmaceutical industries are actively working on the development of tablets containing biomolecules, aiming to reduce instabilities during storage. The first step in manufacturing tablets from liquid formulations is to dry the formulations to obtain a powder, which is then compressed. Several drying techniques, such as freeze-drying or spray-drying, can produce a powder from a liquid formulation. However, to stabilize the biomolecules during these processes, the formulations must include excipients such as lyoprotectants or cryoprotectants like trehalose and sucrose (non-reducing sugars), lactose (reducing sugar), bulking agents like mannitol, surfactants, buffer agents, etc. In this thesis, we studied the feasibility of developing tablets containing a model protein, specifically lactate dehydrogenase (LDH). Various excipients and freeze-drying and compression conditions were evaluated. Initially, placebo formulations containing trehalose, sucrose, lactose, or mannitol were freeze-dried, and their physicochemical properties were studied. These powders were then compressed, and their behavior during compression was characterized. It was demonstrated that trehalose and lactose, once lyophilized and then compressed, were amorphous and exhibited specific mechanical properties such as high mechanical resistance of the tablets obtained at low compression pressures, a pronounced fragile behavior of these tablets, and specific elastic recovery profiles different from those of commercial crystalline powders. In contrast, mannitol, crystalline after freeze-drying, showed different compression behavior, with a compressibility profile different from the amorphous excipients and differentiated mechanical properties of the tablets produced. Finally, the characterization of the compression behavior of freeze-dried sucrose was difficult to assess due to its high hygroscopicity. The second part of the study involved modifying the formulations by increasing the concentration of trehalose or lactose in the lyophilized solutions with the aim of improving the flow properties of the powders obtained after drying, to anticipate difficulties in filling the compression die for industrial transposition. This modification proved insufficient to improve flow properties, indicating the need for other technological solutions. Finally, the addition of LDH to formulations containing trehalose and lactose was carried out under different concentration conditions and by varying the process parameters. It was shown that it is possible to preserve 100% of the enzymatic activity of LDH after freeze-drying. Conversely, this part of the study showed an almost total loss in the presence of mannitol. Moreover, trehalose and lactose powders containing LDH, obtained after freeze-drying and then compressed at pressures ranging from 12.5 MPa to 250 MPa, maintained the enzymatic activity of LDH entirely, despite the mechanical stresses generated by the compression operation. Finally, a stability study on freezedried LDH in trehalose or lactose matrices, compressed at 50 MPa and stored between 4 °C and 40 °C, confirmed the total preservation of its enzymatic activity for 4 months, regardless of the temperature conditions

Un changement de pH peut induire une modification des propriétés chimiques et physiques des molécules, par exemple leur interaction avec la lumière. La modélisation de tels phénomènes est complexe en raison de l’ensemble statistique des états de protonation microscopiques et de la nature quantique de la propriété étudiée. Dans cette thèse, nous présentons un protocole de calcul qui associe une méthode capable d'échantillonner à la fois ces micro-états et les changements structuraux à un pH donné, et un cadre traitant la partie pertinente de la macromolécule avec des traitements avancés de mécanique quantique et le reste du système avec la mécanique moléculaire classique. Nous rapportons également la validation de ce protocole sur le relativement petit peptide M et son application à la rhodopsine sensorielle d'Anabaena, une protéine microbienne. Nous avons pu révéler quels sont les acides aminés titrables responsables du spectre d'absorption dépendant du pH de cette biomolécule
A change in the pH can modify the chemical and physical properties of molecules such as the way they interact with light. Modeling such phenomena is complex, because of the statistical ensemble of microscopic protonation states and of the very quantum nature of the property of interest. In this thesis, we present a computational protocol which merges a method capable of sampling at the same time these microstates and the structural changes at a given pH, and a framework treating the relevant portion of the macromolecule with advanced quantum mechanics treatments and the rest of the system with classical molecular mechanics. We also report the validation of this protocol on the relatively small peptide M and its application to the anabaena sensory rhodopsin, a microbial protein. We have revealed which are the titratable amino-acids responsible for the pH-dependent absorption spectrum of this biomolecule

Un changement de pH peut induire une modification des propriétés chimiques et physiques des molécules, par exemple leur interaction avec la lumière. La modélisation de tels phénomènes est complexe en raison de l’ensemble statistique des états de protonation microscopiques et de la nature quantique de la propriété étudiée. Dans cette thèse, nous présentons un protocole de calcul qui associe une méthode capable d'échantillonner à la fois ces micro-états et les changements structuraux à un pH donné, et un cadre traitant la partie pertinente de la macromolécule avec des traitements avancés de mécanique quantique et le reste du système avec la mécanique moléculaire classique. Nous rapportons également la validation de ce protocole sur le relativement petit peptide M et son application à la rhodopsine sensorielle d'Anabaena, une protéine microbienne. Nous avons pu révéler quels sont les acides aminés titrables responsables du spectre d'absorption dépendant du pH de cette biomolécule
A change in the pH can modify the chemical and physical properties of molecules such as the way they interact with light. Modeling such phenomena is complex, because of the statistical ensemble of microscopic protonation states and of the very quantum nature of the property of interest. In this thesis, we present a computational protocol which merges a method capable of sampling at the same time these microstates and the structural changes at a given pH, and a framework treating the relevant portion of the macromolecule with advanced quantum mechanics treatments and the rest of the system with classical molecular mechanics. We also report the validation of this protocol on the relatively small peptide M and its application to the anabaena sensory rhodopsin, a microbial protein. We have revealed which are the titratable amino-acids responsible for the pH-dependent absorption spectrum of this biomolecule

L’émollience est un terme définissant la capacité d’une matière première à adoucir, amollir, ou lubrifier la peau. Dans le domaine de la cosmétique, les émollients sont utilisés pour modifier la consistance, la viscosité ou la polarité d’une formulation. Il existe un nombre non négligeable d’émollients pouvant être utilisés en cosmétique. Cependant, les données aussi bien physico-chimiques que sensorielles disponibles dans la littérature sont encore très rares, rendant le choix des émollients complexe. De plus, les analyses sensorielles habituellement réalisées par les fournisseurs constituent une méthode de caractérisation particulièrement chronophage et coûteuse.Parmi les différents types d’émollients, les dérivés siliconés se démarquent par des propriétés bien spécifiques. Il s’agit notamment d’un très bon étalement, un toucher doux, non huileux et non collant, ou encore d’un effet sec sans effet de fraicheur. Cependant, malgré ces propriétés sensorielles exceptionnelles, de récentes études soulèvent la question de la toxicité d’un dérivé cyclique particulièrement utilisé dans les produits cosmétiques : le décaméthylcyclopentasiloxane (D5). Ainsi, deux problématiques font le sujet de ces travaux : une portant sur la recherche d’un substituant biosourcé au D5 et pour laquelle des molécules commerciales et synthétisées ont été caractérisés et comparés par des mesures physico-chimiques et sensorielles. La seconde problématique repose sur la recherche de corrélations entre les données physico-chimiques et sensorielles dans le but de faciliter le travail des formulateurs lors du screening des émollients par la prédiction de certaines de leurs propriétés sensorielles
Emolliency is a word used to define the ability of a compound to soften or lubricate the skin. ln the cosmetic field, emollients are used to modify the consistency, the viscosity or the polarity of a formulation. Many emollients can be used in cosmetic products. However, in the literature both physicochemical and sensory data ar still lacking, making it difficult to choose an emollient. Furthermore, the sensory analysis usually performed to characterize emollients are particularly time-consuming and thus, expensive. Among the different chemical families of emollients, silicone derivatives stand out thanks to their specific properties. Indeed, they are characterized by an excellent spreading on skin and hair, a smooth skin feel, non-greasy and non-sticky, or by a dry skin feel without a fresh effect. However, even though these sensory properties are exceptional, recent studies wonder about the toxicity of a cyclic silicone particularly used in cosmetic products: the decamethylcyclopentasiloxane (D5). Thus, this work deals With two main objectives. The first one consists in the research of a bio-based alternative to the D5 For this purpose, a number of commercial and synthesized molecules were characterized and compared With physicochemical measurements and sensory analysis, allowing the observations of trends between structures and properties. The second objective relies on the study of correlations between physico-chemical and sensory data in order to predict the emollient properties of cosmetic ingredients. This would ease the work of formulators during the screening of ingredients

Les hydrogels sont des réseaux tridimensionnels capables de retenir une grande quantité d'eau. Ils peuvent être formés à partir d'une large gamme de polymères, seuls ou en combinaison, et ont différentes applications en fonction de leur composition et de leurs caractéristiques rhéologiques. Dans l'industrie alimentaire, les hydrogels sont principalement conçus pour fonctionner comme un système porteur de composés bioactifs, ou pour adapter la texture et la rétention d'eau des aliments. La facilité de modulation de la structure et des interactions des micelles de caséine (CM) par l'application de traitements physiques, chimiques ou enzymatiques en font une excellente matrice protéique pour la formulation d'hydrogels. En raison de la bonne digestibilité des caséines, l'utilisation de MC peut être particulièrement intéressante dans le transport de bioactifs par ingestion orale. De plus, l'utilisation d'hydrogels de caséine peut également être un moyen d'incorporer davantage de protéines végétales dans l'alimentation humaine. Les mélanges de protéines végétales avec de la caséine ont été considérés comme une alternative plus durable à un régime basé principalement sur des protéines animales. Car, avec le mélange, les inconvénients des produits à base de protéines végétales pures, tels que le goût de haricot et la faible solubilité, peuvent potentiellement être atténués par la présence de caséines. Cependant, les interactions des CM avec des micromolécules telles que des composés bioactifs ou des macromolécules telles que des protéines, peuvent modifier les caractéristiques du gel. Ainsi, cette étude a proposé l'utilisation de l'hydrogel à base de caséine dans deux applications distinctes: i. en association avec des composés bioactifs extraits du Jabuticaba, utilisant la transglutaminase pour moduler la microstructure des gels; ii. en association avec des protéines de petit pois, dans des proportions différentes, soumises à des conditions de procédé habituellement appliquées dans l'industrie alimentaire telles que le traitement thermique et l'acidification. Aussi, des ultrasons de haute intensité ont également été appliqués pour améliorer les propriétés gélifiantes des systèmes mixtes de CMs : petit pois. L'ajout de l'extrait bioactif dans les gels a diminué l'élasticité du gel et augmenté la taille des pores. Cependant, ces effets ont été contrebalancés en utilisant la transglutaminase comme agent de réticulation, qui pourrait moduler la libération des extraits bioactifs du gel. Dans les systèmes CMs : protéines de petit pois, le traitement thermique a augmenté l'élasticité des systèmes avec un impact plus important dans les systèmes avec plus de protéines de petit pois. Le renforcement du réseau est causé principalement par des interactions physiques entre les protéines de petit pois. Les liaisons disulfure n'apparaissant qu'entre les protéines de la même source. Au cours de l'acidification, le remplacement de 20 et 40 % des CMs par des protéines de petit pois a provoqué des perturbations dans les premiers stades de formation du réseau tridimensionnel des CMs. Cependant, les élasticités finales des gels étaient plus élevées que dans le gel pur de MC, en raison de la gélification des protéines de petit pois. En général, les protéines de différentes sources forment des réseaux protéiques indépendants, même à des concentrations élevées. Malgré l'interaction réduite entre les CMs et les protéines de petit pois, leur distribution dans le gel est responsable de la modulation de la rigidité finale. De plus, l'application d'ultrasons de haute intensité dans les suspensions mixtes a augmenté l'élasticité des gels acides jusqu'à 10 fois, selon le rapport protéique. Cette étude montre que l'association des CMs avec des molécules bioactives ou des protéines de petit pois dans des systèmes gélifiés a le potentiel pour le développement d'aliments fonctionnels ou d'aliments aux caractéristiques rhéologiques totalement nouvelles
Hydrogels are three-dimensional networks able to entrap a high amount of water. They can be formed by a wide range of polymers alone or in combination and have different applications depending on their composition and rheological features such as in tissue engineering, drug delivery, or food application. In the food industry, hydrogels are mainly designed to work as a carrier system of bioactive compounds or to tailor the texture, mouthfeel, and water retention of foods. The facility to modulate Casein micelles (CMs) structure and interactions by application of physical, chemical, or enzymatic treatments, makes it an excellent protein matrix for the hydrogel's formulation. Because of the good digestibility of caseins, the use of CMs can be particularly valuable to deliver bioactive by oral ingestion. Moreover, the use of casein hydrogels can be also a way to incorporate more plant proteins into human food. The mixtures of plant proteins with caseins have been viewed as a more sustainable alternative to a diet based mainly on animal proteins. Since, in the mixture, the drawbacks of pure plant protein products, such as beany taste and low solubility, could be potentially diminished by the presence of caseins. Nevertheless, the CMs' interactions with micro molecules such as bioactive compounds or macromolecules such as proteins can alter the features of the gel. Thus, this study proposed the utilization of casein-based hydrogel in two distinct applications, i. in association with bioactive compounds extracted from Jabuticaba fruit with the use of transglutaminase for modulation of gels' microstructure and ii. in association with pea proteins (in different ratios) submitted to process conditions usually applied in the food industry such as thermal treatment and acidification, in addition, high-intensity ultrasounds also were applied to improve the gelling properties of the mixed systems of CMs: pea. The addition of the bioactive extract in the gels decreased the gel elasticity and increase the pore sizes. However, these effects were contra-balanced by using transglutaminase as the crosslinking agent, which could modulate the release of the bioactive extracts from the gel. In the CMs: pea proteins systems, the heat treatment increased the elasticity of the systems with a higher impact in the systems with more pea protein. The network reinforcement is caused mainly by physical interactions between pea proteins, with disulfide bonds occurring only between proteins of the same source. During acidification, the replacement of 20 and 40% of CMs for pea protein disturbed the initial steps of CMs network formation, however, the final gel elasticity was higher than pure CMs gel due to the formation of the pea's network. In general, the proteins of different sources form independent protein networks even in high concentrations. Despite the reduced interaction between CMs and pea proteins, their distribution in the gel is responsible for modulating the final stiffness. In addition, the application of high-intensity ultrasound in the mixed suspensions increased the elasticity of the acid gels up to 10 times, depending on the protein ratio. This study shows that the association of CMs with bioactive molecules or pea proteins in gelled systems has the potential for the development of functional foods or foods with totally new rheological features

Les solvants sont des produits essentiels dans de nombreux secteurs industriels. Cependant, majoritairement issus du pétrole et présentant des risques pour la santé et l’environnement, quelques-uns d’entre eux ont depuis quelques temps mauvaise presse. C’est pourquoi, actuellement, de nouvelles technologies éco-responsables sont mises places pour remplacer ces composés. Parmi ces solutions alternatives, l’utilisation d’agrosolvants représente une des voies de substitution des solvants d’origine pétrochimique les plus importantes. Ils sont produits à partir de matières premières dont au moins une partie est renouvelable et offrent un bilan environnemental et sanitaire positif (non COV, biodégradables, non toxiques et non éco-toxiques). Dans ce contexte, cette thèse s’inscrit dans le cadre du projet de recherche AGROSOLVANT, financé par les régions Picardie et Champagne-Ardenne et labellisé par le pôle de compétitivité Industries et Agro-Ressources (IAR), dont l’objectif est de substituer des solvants d’origine fossile par de nouveaux solvants « verts » issus de ressources renouvelables et de les utiliser dans deux domaines d’application : le dégraissage des surfaces dures et les formulations phytosanitaires. Les travaux présentés dans ce manuscrit portent sur la caractérisation des propriétés et l’évaluation des performances d’agrosolvants synthétisés à partir de ressources agricoles provenant des co-produits de l’industrie des biocarburants (glycérol, alcools amyliques) et de la production d’acide succinique fermentaire. L’étude est structurée autour d’une démarche de substitution visant à étudier successivement les propriétés physico-chimiques, le pouvoir solvant et les propriétés applicatives des molécules. A chaque étape, une comparaison est établie avec des solvants d’origine pétrochimique. Dans le contexte de substitution, une dernière partie s’intéresse à des solutions aqueuses composées d’agrotensioactifs et se concentre sur l’étude des mécanismes physico-chimiques impliqués dans les processus de dégraissage en phase aqueuse
Solvents are essential products in many fields of applications. However, their use is now prohibited because they mostly derive from petroleum and they are toxic to health and the environment. Therefore, currently, eco-responsible technologies are developed to replace these compounds. Among these alternatives, agrosolvents represent one of the most important ways to substitute petrochemical solvents. They are produced by at least one part of renewable raw materials and they are eco-friendly (non-VOC, biodegradable, non-toxic and non eco-toxic). In this context, this thesis is part of the AGROSOLVANT project, supported by the Region Picardie and the Region Champagne-Ardenne and accredited by the world-scale competitive cluster Industries and Agro-Resssources (IAR). The objective of the project is to substitute solvents derived from petroleum by new green solvents derived from renewable resources, in order to use them in two different applications: degreasing and agrochemical formulations. This work is dealing with the evaluation of properties and performances of agrosolvents synthesized from agricultural products which allow the valorization of biofuels co-products (glycerol, amyl alcohols) and the fermentative succinic acid production. The study is structured around a substitution process in order to examine the physico-chemical properties, the solvent power and the application performances of the molecules. At each step, a comparison is made with petrochemical solvents. In the context of substitution, the last part concerns agrosurfactant aqueous solutions and focuses on the physico-chemical mechanisms involved in aqueous degreasing processes

L'Hibiscus sabdariffa (hibiscus) est une plante dont les calices comestibles, contiennent des polyphénols et des molécules d'anthocyane qui sont à la fois des composés antioxydants et responsables de leur couleur rouge attrayante pour le consommateur. Ces particularités constituent un fort potentiel santé qui répond aux demandes actuelles du marché et un atout économique pour les industries. Cependant, cette plante tropicale et saisonnière dont les calices riches en eau, sont très périssables, sensibles à l'humidité et à la chaleur, et les molécules d'intérêt (anthocyanes) sont thermosensibles et instables en milieu aqueux. Dans ce contexte, la transformation des calices en poudre permet, en plus d'optimiser le coût du transport et l'espace de stockage, de stabiliser les calices en assurant une longue durée de conservation du produit, de faciliter l'accessibilité aux biomolécules et donc à ses bienfaits pour la santé, ceci, à condition que le procédé soit maîtrisé. L'un des meilleurs moyens de préserver les propriétés nutritionnelles d'origine (teneur en anthocyanes, activité antioxydante) des calices est d'obtenir des produits peu transformés ou « minimally processed products » en combinant le séchage à l'étuve (contrôlé), le broyage et le fractionnement par tamisage. Ce procédé a été étudié dans ce travail et les propriétés physicochimiques (granulométrie, forme, structure, porosité, proportion de fibre, teneur en anthocyanes, activité antioxydante) et fonctionnelles des poudres (écoulement, reconstitution, extractibilité des biomolécules) ont été systématiquement évaluées dans un but de formulation de boisson. L'intérêt d'un tel procédé est la facilité de sa mise en œuvre, applicable à tous végétaux, la facilité d'usage de la poudre, l'amélioration de la disponibilité et l'accessibilité des biomolécules. Ce travail a permis d'identifier l'impact du séchage solaire et du broyage sur les propriétés physicochimiques des poudres, ces dernières impactant directement les propriétés fonctionnelles. La substitution du séchage solaire par le séchage contrôlé à l'étuve et un fractionnement par tamisage supplémentaire après le broyage ont permis d'améliorer les propriétés fonctionnelles des poudres. Ces propriétés singulières des poudres ainsi obtenues, ont permis de distinguer des applications qui leur sont propres
Hibiscus sabdariffa (hibiscus) is a plant with edible calyxes containing polyphenol and anthocyanin molecules that are both antioxidant compounds and responsible for their attractive red color for consumers. These particularities constitute a good health potential that meets the current market demands, and an economic potential for industries. However, this tropical and seasonal plant whose water-rich calyxes are highly perishable, sensitive to humidity and heat, and whose the interesting molecules (anthocyanins) are heat-sensitive and unstable in aqueous medium. In this context, the calyx transformation into powder allows, besides optimizing the transport cost and storage space, to stabilize the calyxes by ensuring a long product shelf-life, and to improve the biomolecule accessibility. This allows to benefit to its health assets provided that the process is controlled. One of the best ways to preserve the calyx original nutritional properties (anthocyanin content, antioxidant activity) is to obtain minimally processed products by combining controlled oven-drying, grinding and fractionation by sieving. This process was studied in this work and the powder physicochemical properties (particle size and shape, structure, porosity, fiber proportion, anthocyanin content, antioxidant activity) and functional properties (flowability, reconstitution, biomolecule extractability) were systematically evaluated for drink formulation. The interest of such a process is the ease of its implementation applicable to all plants, the powder ease of use, the improvement of the biomolecule availability and accessibility. This work allows identifying the impact of sun-drying and grinding on the powder physicochemical properties, the latter impacting the functional properties. The substitution of sun-drying by controlled oven-drying and an additional fractionation by sieving preceded by grinding allowed improving the powder functional properties. These powder functional properties were singular and allowed to distinguish specific applications for each powder type (fine or coarse powders)

Les dérèglements dans l'homéostasie du cuivre (Cu) ont été liés à la maladie d'Alzheimer (MA) et au cancer. Dans la MA le Cu se lie au peptide Aβ dans les plaques amyloïdes, impactant sur la production d'espèces oxygénées réactives (ROS). L'augmentation de la présence de Cu a également été impliquée dans la croissance tumorale. Ceci a conduit au développement de thérapies à base de Cu. L'utilisation de complexes de Cu pro-oxydants semble être une stratégie prometteuse pour le cancer. Dans la MA, des chélateurs qui bloquent l’activité redox du Cu sont nécessaires. Dans un environnement biologique, la stabilité d’un complex de Cu par rapport à ses concurrents physiologiques, est un aspect essentiel à considerer. Spécialement, le rôle des biomolécules liant/réductrices de Cu (telles que les métallothioneines, le glutathion et la cystéine) est très important. Cette thèse vise à étudier l’impact de ces molécules sur l’activité redox/stabilité de complexes de Cu médicinaux. Les études montrent que ces molécules sont des acteurs essentiels, car elles peuvent conduire à des réactions de dissociation, transmétallation, supprimant ainsi la production de ROS
Defects in copper (Cu) homeostasis have been linked to Alzheimer’s disease (AD) and Cancer. In AD, Cu has been found to bind to Aβ-peptides in extracellular amyloid-plaques, likely impacting the production of reactive oxygen species (ROS). Increased Cu levels have also been implicated in tumor growth. This has led to the development of Cu-based drugs. Particularly, the use of pro-oxidant Cu-complexes appears to be a promising strategy in cancer. Contrarily, in AD, redox silencing chelators are warranted. In a biological environment, the kinetic/thermodynamic stability of a Cu-complex against physiological competitors, is a key aspect to consider. In particular, the role of Cu-binding and reducing biomolecules (including metallothioneins, gluathione and cystein) is of pivotal importance. Within this context, this thesis aims to investigate the impact of these molecules on the redox-activity and stability of medicinal Cu-complexes. The studies carried out show that these molecules are key players for the fate of a Cu-complex, as they could lead to reactions of dissociation or transmetallation, abolishing the Cu-dependent ROS production

La curcumine est un polyphénol de couleur jaune extrait du rhizome de la plante (Curcuma longa). Identifié comme un principe actif du curcuma, cette épice est largement consommée compte tenu de ses propriétés antioxydantes, antimicrobiennes et antitumorales. Cependant, sa solubilité et sa biodisponibilité restent limitées en raison de son hydrophobicité et diminuent de ce fait les applications potentielles dans les domaines nutraceutique et pharmaceutique. L’objectif de ce travail s’est focalisé sur l’étude des propriétés physico-chimiques de cette molécule vectorisée sous forme liposomale. Différentes formulations de nanovecteurs préparées à partir de lipides polaires plus ou moins riches en acides gras polyinsaturés à longue chaîne variables, issus de source marine ou végétale, ont été utilisées pour modifier la fluidité membranaire des vecteurs. Ces travaux ont permis d’optimiser le pourcentage d’encapsulation de cette biomolécule et d’étudier les effets de cytotoxicité et de sa biodisponibilité sur différentes lignées cellulaires (MCF7, cellules embryonnaires de neurones corticaux). Les résultats montrent des effets significatifs lors de l’utilisation de nanoliposomes formulés avec de la lécithine marine, protégés par un enrobage de polymère de chitosane. Les analyses physicochimiques de taille par diffraction de la lumière (zetasizer, nanosight), de stabilité (mesure de la taille et la mobilité électrophorétique), de structure par microscopie électronique en transmission et la libération de la molécule vectorisée, ont permis de mieux comprendre les effets des interactions polymère-phospholipides et le relargage de la curcumine encapsulée dans les conditions environnementales drastiques de digestion gastrique et intestinale. Une caractérisation multi-échelle est proposée afin d’améliorer la compréhension des différentes propriétés du nanovecteur et du principe actif qu’il vectorise, ainsi que les interactions possibles entre eux. Les techniques utilisées sont la spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier (FTIR), les rayons X, ainsi que la microscopie électronique en transmission
Curcumin, a yellow lipid-soluble natural pigment, a hydrophobic polyphenol derived from the rhizome of Curcuma longa, has been identified as the active principle of turmeric. Curcumin has already become a research focus due to its numerous biological and pharmacological benefits such as antioxidant, antitumor, anti-inflammatory, antimicrobial properties and other desirable medical benefits. However, due to its low absorption, the poor bioavailability of curcumin limits its clinical use. The objective of this work has focused on the study of the physicochemical properties of this molecule encapsulated in form of liposome. Different formulations of nanocarriers prepared from polar lipids more or less rich in polyunsaturated fatty acids with variable long chain, derived from vegetable or marine source, have been used to modify liposomes membrane fluidity. These works have allowed to optimize the encapsulation efficiency of the curcumin and to study its bioavailability and cytotoxicity effects on different cell lines (MCF7, embryonic cortical neurons). The results show significant effects when using nanoliposomes formulated with marine lecithin, protected by chitosan as the coating polymer. The physico-chemical analyses of the size by light scattering (Zetasizer, NanoSight), the stability (measurement of the size and the electrophoretic mobility), the structure by transmission electron microscopy and the release of the encapsulated molecule, allowed to better understand the effects of polymer-phospholipid interactions and the release of encapsulated curcumin in drastic environmental conditions of gastric and intestinal digestion. A multiscale characterization is proposed in order to improve the understanding of the various properties of the active agent (curcumin) and the nanovector, as well as the possible interactions occuring between them. The techniques used are Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), X-rays, Rheometer and Transmission Electron Microscopy