Tesi sul tema "Propriétés antibactériennes et antiadhésives"

Les huiles essentielles sont des candidates biosourcées potentielles pour être greffées sur des surfaces polymères afin de lutter contre les infections bactériennes, soit en restreignant la croissance des bactéries (effet bactériostatique), soit en tuant les cellules bactériennes (effet bactéricide). Cette thèse porte sur la modification de molécules terpénoïdes destinées à être greffées sur des surfaces polymères activées. Nous visons à greffer des molécules d’huiles essentielles modifiées sur des surfaces polymères par des liaisons covalentes fortes, facilitées par la technologie de traitement au plasma. Le citronellol (CT) et le géraniol (GR) ont été choisis pour leur activité antimicrobienne et ont été modifiés avec succès afin d’obtenir une meilleure réactivité pour la greffe sur polymère. Ils ont été transformés en CT-oxyde et GR-oxyde grâce à une méthode d’oxydation chimio-enzymatique accessible et respectueuse de l’environnement. Des tests microbiologiques ont été réalisés pour évaluer les effets antibactériens de CT et GR avant et après modification. Trois espèces bactériennes ont été utilisées: Escherichia coli, Staphylococcus aureus et Corynebacterium glutamicum. Les résultats ont montré que les effets antibactériens subsistaient après l’époxydation; les molécules testées ont démontré des activités antibactériennes en ciblant les enveloppes cellulaires bactériennes, en perturbant l’intégrité des membranes et en modifiant l’hydrophobicité. Ces actions ont conduit à l’inhibition de la croissance bactérienne ou à la mort des bactéries, comme l’ont révélé les mesures de potentiel Zeta, les images obtenues par microscopie électronique à balayage et les évaluations de l’énergie de surface. Notre étude a conclu à l’efficacité antibactérienne des CT-ox et GR-ox contre les trois souches bactériennes. En outre, ces molécules terpénoïdes modifiées présentent un potentiel de greffe sur des surfaces polymères, conférant ainsi aux polymères des propriétés antimicrobiennes
Essential oils are potential biosourced candidates to be grafted on polymer surfaces to fight against bacterial infections by either restricting the growth of bacteria (bacteriostatic effect) or killing bacterial cells (bactericidal effect). This thesis deals with the modification of terpenoid molecules intended to be grafted on polymer-activated surfaces. We eager to graft modified EO molecules onto polymer surface through strong covalent bonding, facilitated by plasma treatment technology. Citronellol (CT) and geraniol (GR) were chosen for their antimicrobial activity and were successfully modified to obtain better reactive function towards polymer grafting. They were transformed into CT-oxide and GR-oxide through an accessible and green chemo enzymatic oxidation method. Microbiological tests were undertaken to estimate the antibacterial effects of CT and GR before and after modification. Three bacterial species have been used: Escherichia coli, Staphylococcus aureus and Corynebacterium glutamicum. The results showed that antibacterial effects remained after epoxidation, tested molecules exhibited antibacterial activities by targeting bacterial cell envelopes, disrupting membrane integrity, and altering hydrophobicity. These actions led to the inhibition of bacterial growth or death of the bacteria, as evidenced by Zeta Potential measurements, Scanning Electron Microscopy imaging, and surface energy assessments. Our study conclusively confirmed the antibacterial effectiveness of CT-ox and GR-ox against three bacterial strains. Furthermore, those modified terpenoid molecules have potential to graft on the polymer surface and provide polymer antimicrobial property

Ce travail est dédié à l’utilisation en thérapeutique, plus particulièrement en infectiologie, des propriétés d’organisation spatiale qu’offrent les calixarènes à divers groupements ioniques. Nous avons ciblé le domaine très sensible aujourd’hui de la virologie et la bactériologie pour lesquelles la recherche et la découverte de nouvelles voies thérapeutiques et de nouveaux composés actifs deviennent cruciales. Après leur conception, suivant une hypothèse d’inhibition du processus d’adhésion virus/cellule ou de dénaturation de la paroi bactérienne, nous étudions l’impact de nos composés, hydrosolubles, sur les principales souches bactériennes rencontrées notamment lors des infections nosocomiales, et sur des virus enveloppés (Herpes et virus associé au sida, VIH). Dans un premier temps, nous avons dressé un état des lieux bibliographique sur l’implication des calixarènes en thérapeutique, leur hydrosolubilisation et l’apport d’hétérocycles azotés. Dans une seconde partie, nous présentons et discutons les stratégies et les résultats de synthèses obtenus avec les différentes familles de composés de l’étude, dont trois nouvelles familles calixaréniques anioniques ou cationiques. La troisième partie présente les résultats obtenus en virologie et bactériologie. Nous présentons et discutons les activités antivirales initialement obtenues sur VHS avec les structures développées antérieurement, puis leurs activités anti-VIH complétées par celles des composés nouvellement développés. Enfin, nous présentons et discutons l’ensemble des résultats obtenus concernant les activités antibactériennes sur diverses souches de référence à Gram+ et à Gram- choisies pour l’étude
The present work is integrated in a research dedicated to the role that calixarene macrocycles can play in the medicinal field particulary infectiology, throught their spatial organizing properties for various ionic groups. We have notably targetted the very sensitive virology and bacteriology domains, for which the research and the discovery of new therapeutical approaches and of new lead compounds become crucial. Once designed, according to the inhibition of virus/cell adhesion process or the denaturation of bacterial membrane, we estimate the impact of our compounds, all hydrosoluble, on the main bacterial strains involved in infections, notably the nosocomial ones, and enveloped viruses such as Herpes and virus associated to AIDS, HIV. These water soluble compounds bearing or not heterocyclic groups being always rare, led us to establish a state-of-the-art on the hydrosolubilisation of calixarenes, introduction of nitrogenous heterocycles, as well as their therapeutical implications. In a second part, we present and discuss the synthetic strategies and results obtained with three new anionic or cationic calixarene families. The third part presents the antiviral and antibacterial properties of the above-mentioned compounds. We present the antiviral activities on HSV obtained with previously developed compounds, then their anti-HIV activities and those of compounds prepared during the present work. Finally, we present and discuss the results concerning their antibacterial activities obtained on various Gram+ and Gram- bacterial strains

Le sujet de cette thèse concerne la synthèse de nouvelles fluoroquinolones et l’évaluation de leur potentiel en tant qu’antiparasitaires (sur Toxoplasma gondii et Plasmodium spp) et antibactériens (sur Mycobacterium tuberculosis). Parmi une bibliothèque virtuelle de fluoroquinolones prédites comme très actives sur Toxoplasma gondii, quatre fluoroquinolones ont été choisies et synthétisées. Le potentien de ces fluoroquinolones a été évalué in vitro sur des souches RH de T. Gondii, sur des souches NF54-R de P. Falciparum, sur des souches 265 BY de P. Yoelli yoelli, sur des souches H37Rv de M. Tuberculosis, ainsi que sur l’ADN gyrase de M. Tubeculosis. Parmi les quatre fluoroquinolones synthétisées et testées, une d’entre elles se détache clairement. Cette fluoroquinolone, en effet, est la seule à s’être révélée aussi active que prévu sur T. Gondii, ce qui la place parmi les fluoroquinolones les plus actives sur ce parasite. De même, elle est la seule à posséder un effet schizonticide sur des hépatocytes infectés par P. Yoelii yoelii. Enfin, même si sa concentration minimale inhibitrice sur M. Tuberculosis est très élevée, son inhibition de l’activité de surenroulement de l’ADN gyrase de M. Tuberculosis est comparable aux fluoroquinolones les plus actives. Il serait intéressant d’évaluer les propriétés pharmacologiques de cette fluoroquinolone afin de voir si son usage comme antiparasitaire est envisageable.

Les travaux décrits dans ce manuscrit concernent l’élaboration de conservateurs naturels et hydrosolubles à base de polysaccharides greffés par des molécules actives d’origine végétale de type phénoliques (peu solubles dans l’eau). L’objectif est de développer de nouveaux systèmes présentant des propriétés antioxydantes et/ou antibactériennes, voire rhéologiques et principalement destinés aux domaines des formulations aqueuses cosmétiques et/ou alimentaires. Pour ce faire, le composé aminogaïacol (dérivé du gaïacol) a été greffé chimiquement sur un polysaccharide (carboxyméthylpullulane) selon des proportions variées (comprises entre 5 et 58 %). Les études physico-chimiques en milieux salins dilué et semi-dilué mettent en avant un caractère associatif (de type polysavon) des dérivés les plus greffés, avec des interactions intramoléculaires hydrophobes prédominantes qui limitent les propriétés rhéologiques. Tous les produits synthétisés ont par contre démontré des propriétés antioxydantes et antibactériennes. Le caractère associatif (i.e. la présence de microdomaines hydrophobes) s’est avéré être favorable à l’activité antioxydante, avec les meilleures activités observées pour le dérivé le plus fortement greffé en aminogaïacol (58%). Au contraire, le comportement associatif a limité l’activité biologique, dans ce cas, c’est le dérivé le moins greffé (5%) qui a démontré la meilleure activité antibactérienne, en raison d’une meilleure disponibilité des greffons. Afin d’améliorer les propriétés biologiques et/ou rhéologiques, cette approche de greffage de l’aminogaïacol a été étendue sur un autre polysaccharide anionique (l’alginate), plus rigide que le carboxyméthylpullulane avec des résultats prometteurs notamment en rhéologie
The works described in this manuscript concern the development of natural and water soluble preservatives based on polysaccharides grafted with molecules of plant origin (from phenolic structure). The aim consists in developing new systems with antioxidant and/or antibacterial properties together with rheological ones for cosmetic and/or food application fields. For this purpose, aminoguaiacol (derived from guaiacol) was chemically grafted onto a polysaccharide (carboxymethylpullulan) in various proportions (between 5 and 58 %). The physicochemical studies in dilute and semi-dilute saline media put forward an associative character (of polysoap type) of the most grafted derivatives, with predominant hydrophobic intramolecular interactions which are limiting for rheology. All synthesized products have demonstrated antioxidant and antibacterial properties. The associative character (i.e., the presence of hydrophobic microdomains) was found to be favorable to the antioxidant activity, with the best activity for the most grafted aminoguaiacol derivative (58%). On the contrary, the associative behavior limited the antibacterial activity, in this case, the least grafted derivative (5%) demonstrated the best antibacterial activity, due to best availability of the grafted moieties. In order to improve the biological and/or rheological properties, this grafting approach of aminoguaiacol has been extended to another anionic polysaccharide (alginate), more rigid than carboxymethylpullulan with promising results notably as concerns rheology

Longtemps sous-estimées, les complications (douleurs, infections) en chirurgie viscérale par pose d’implants pariétaux s’avère critique par leur implication sur le retour à une activité normale du patient. Les techniques actuelles (ex. infiltration cicatricielle) ne parviennent à assurer qu’une analgésie de courte durée, voir des effets indésirables. La solution proposée a consisté à modifier deux implants pariétaux, l’un biostable (PET) et l’autre résorbable (PLA), par un polymère de cyclodextrine (polyCD), molécule cage connue pour sa capacité à former des complexes d'inclusions réversibles avec des médicaments. L'étude a d'abord porté sur la fonctionnalisation des supports en faisant varier les paramètres afin de maîtriser le degré de polyCD présent sur le textile, ensuite caractérisé par diverses techniques. Une étude de cytocompatibilité in vitro a été réalisée afin de détecter l'impact du polyCD sur la vitalité cellulaire. Les supports ont été imprégnés de ciprofloxacine. Après avoir mesuré leur capacité de chargement, des études de libération in vitro ont été menées, suivies de tests microbiologiques sur E. coli et S. aureus. Ces derniers ont montré la contribution du polyCD à augmenter la durée de l'activité antibactérienne. Puis deux molécules anesthésiques (lidocaïne et ropivacaine) ont été étudiées. D'abord, leur inclusion dans la cavité de la CD a été observée en solution par RMN et électrophorèse capillaire. Leurs isothermes d'adsorption ont été réalisées pour évaluer leur taux de chargement respectif sur le textile modifié. Ce taux s’est avéré correspondre aux doses thérapeutiques couramment appliquées localement dans les thérapies existantes
For a long time underestimated, complications (pain, infection) in visceral surgery with implants, are critical in their impact on the return to normal activity of the patient. Current techniques (scar infiltration, ...) fail to ensure a short analgesia with sometimes side effects. The proposed solution is to confer bioactivity to the prosthesis. To this end, two textiles, a biostable (PET) and an absorbable (PLA), were modified by coating fibers with a cyclodextrin polymer (polyCD). Cyclodextrins are cage molecules known for their ability to form reversible inclusion complexes with bioactive molecules. The study initially focused on the functionalization of materials by varying the parameters to control the degree of polyCD, then characterized by various techniques. Cytocompatibility study was performed to detect the polyCDs impact on the vitality of cells. Concerning the biological activation of the materials, a series of tests was performed with ciprofloxacin. After measuring their loading capacity, release studies were conducted in vitro, followed by microbiological tests on E. coli and S. aureus. The latter showed the contribution of polyCD on the duration of the antibacterial activity. Then two local anesthetics (lidocaine and ropivacaine) were studied. First, their inclusion in the cyclodextrin was observed in solution by NMR and capillary electrophoresis. Their sorption isotherms were conducted to evaluate their respective loading rate, which corresponded to therapeutic doses commonly used in usual therapeutics

À ce jour, aucun produit de désinfection endodontique possédant toutes les caractéristiques idéales n’a été développé. Ainsi, malgré les différentes stratégies de décontamination utilisées en clinique, certaines bactéries organisées sous forme de biofilm peuvent survivre et contribuer à la persistance de l'infection. De plus, certaines solutions actuellement disponibles démontrent un potentiel cytotoxique considérable si elles entrent en contact avec les tissus périapicaux. Le but de ce projet était d'étudier de nouvelles substances, dont la nisine, l'huile essentielle de cannelle et trois polyphénols dérivés de la réglisse (licochalcone A, licoricidine etglabridine) pour leurs propriétés antimicrobiennes envers Enterococcus faecalis ainsi que leur biocompatibilité avec les cellules humaines. Des essaisde dilutions en microplaque ont été réalisés pour déterminer les propriétés antibactériennes des composés et leurs effets sur la formation de biofilm. L'interaction synergique entre les composés a été évaluée en utilisant la technique en damier. La viabilité du biofilm a été mesurée par un test de bioluminescence alors que la biocompatibilité et la prolifération cellulaire ont été déterminées avec un test colorimétrique mesurant la respiration cellulaire. L'huile de cannelle s'est avérée être la substance démontrant les meilleures propriétés antibactériennes envers E. faecalis. Tous les composés à l’étude ont entraîné une diminution de la formation de biofilm proportionnellement à la réduction de la croissance bactérienne. Des effets antibactériens synergiques entre la nisine et les autres produits ont également été observés contre E. faecalis. Enfin, aux concentrations efficaces contre E. faecalis, lesproduits ont démontré peu ou pasde cytotoxicité vis-à-vis trois lignées cellulaires d’origine buccale, à l’exception de l’huile essentielle de cannelle. Cette étude a permis d’apporter des évidences que la nisine, l'huile de cannelle et certains polyphénols dérivés de la réglisse, plus spécifiquement lorsqu'ils sont utilisés en association, peuvent représenter des molécules prometteuses pour la désinfection des canaux radiculaires.
To date, no endodontic irrigating solution possessing all ideal characteristics has been developed. Thus, despite different existing decontamination strategies, some bacterial cells organized as biofilm can survive and contribute to the persistence of the infection. In addition, some currently available solutions demonstrate a considerable cytotoxic potential if forced into periapical tissues. The purpose of this study was to investigate new molecules, including nisin, cinnamon oil and polyphenols derived from licorice (licochalcone A, licoricidin and glabridin) for their antimicrobial properties against Enterococcus faecalis and their biocompatibility with human cells. Microplate dilution assays were performed to determine the antibacterial properties of the compounds and their effects on biofilm formation. The synergistic interaction between the compounds was evaluated using the checkerboard technique. The biofilm viabilitywas measured by a bioluminescence assay while biocompatibility and cell proliferation were determined with a colorimetric test measuring cellular respiration. Cinnamon oil has been shown to be the most effective antimicrobial agent against E.faecalis. All compounds tested in the study caused a decrease of biofilm formation proportionalto the reduction in bacterial growth. Synergistic antibacterial effects between nisin and other products have also been observed against E. faecalis. Tested products demonstrated weak or no cytotoxicity towards three oral cell lines. This study provides evidence that nisin, cinnamon oil and licorice-derived polyphenols, more specifically when used in association, may represent promising molecules for root canal disinfection.

Le premier objectif de cette thèse est d'étudier la composante fongique du microbiote des ruminants, en particulier celui des vaches laitières. Pour cela, le mycobiote intestinal de vaches laitières a été ciblé selon deux régimes alimentaires saisonniers différents, un régime hivernal et un régime estival, permettant de mettre en évidence l'impact de l'alimentation et de la saison sur le mycobiote intestinal. L'analyse de la beta-diversité a montré un mycobiote différent selon le type d'alimentation. En effet, les vaches ont reçu une alimentation estivale en pâturage et une alimentation hivernale qui est composée de foins, d'ensilage de maïs et d'herbe et de concentré de production. Les indices d'alpha-diversité (Simpson inverse, Chao1, uniformité de Simpson) démontrent une plus grande richesse, une diversité et une uniformité du mycobiote avec l'alimentation estivale, et une chute de ces mêmes paramètres lors de l'alimentation hivernale. Dans notre analyse, nous avons remarqué que le genre Geotrichum est présent chez tous les ruminants de cette étude en hiver et compose la majorité du mycobiote (abondance relative moyenne de 65%). Une seconde étude a permis de mettre en évidence un mycobiote composé d'une unité taxonomique opérationnelle (OTU) appartenant à la famille des Dipodascaceae, présente dans tous les compartiments du tractus gastrointestinal (rumen, colon, rectum). L'OTU n'a pas pu être identifiée plus profondément, mais il est à noter que le genre Geotrichum appartient à la famille Dipodascaceae. L'analyse de la beta-diversité de ces mêmes échantillons a été réalisée, après extraction de l'ADN avec 3 kits (MN, ZQ et ZM) et l'analyse des profils mycobiotiques a pu mettre en évidence des différences entre le profil obtenu en utilisant l'ADN extrait avec un kit commercial recommandé pour les analyses des microbiotes (ZM), et les profils obtenus avec les deux autres kits (MN et ZQ). Le deuxième objectif de cette thèse porte sur la recherche de levures non-Saccharomyces comme souches probiotiques pour les ruminants. Le criblage d'une collection de 431 levures non-Saccharomyces pour leurs propriétés inhibitrices contre des bactéries à Gram-positif et à Gram négatif a permis de montrer que 71 souches ont au moins une activité inhibitrice contre une de ces cibles. Toutefois, pour la suite de cette thèse, 6 levures non- Saccharomyces ont été sélectionnées : ICVY060, LAN55, ICVY061, ICVY062, ICVY063 et ICVY064, en raison de leur spectre d'activité in vitro contre des pathogènes du ruminant, en conditions aérobie et anaérobie à 30°C et 39°C. A noter que deux souches ICVY060 et LAN55 ont montré le plus large spectre d'activité contre toutes les bactéries cibles. Enfin, ces 6 souches se sont avérées être non cytotoxiques, non hémolytiques, sensibles aux principaux antifongiques utilisés en clinique et survivent relativement mieux in vitro que le probiotique Saccharomyces cerevisiae CNCM-I-1077 dans des conditions mimant l'abomasum. D'autres tests tels que les propriétés de surface, ou encore leur impact sur l'expression des gènes codant les protéines de jonctions cellulaires intestinales ont été réalisés
The first objective of this thesis was to study the fungal component of ruminant microbiota, particularly in dairy cows. To this end, we targeted the intestinal mycobiota of dairy cows differently fed and considering also the impact of the seasonality. Therefore, the analysis of beta-diversity showed a different mycobiota, depending on the type of feed received. The cows were fed with a summer pasture diet and a winter diet constituted of hay, corn and grass silage and production concentrate. The alpha diversity indices (Simpson inverse, Chao1, Simpson uniformity) unveiled a greater richness, diversity and uniformity of mycobiota with summer feeding, and a noticeable decrease in these parameters with winter feeding. In our analysis, we found that Geotrichum genus was present in all ruminants in this study in winter, leading to the highest relative abundance 65%. A second study revealed a mycobiota composed of an operational taxonomic unit (OTU) belonging to the Dipodascaceae family and present in all compartments of the gastrointestinal tract (rumen, colon, rectum). The OTU could not be further identified, but it should be noted that the Geotrichum genus belongs to the Dipodascaceae family. Analysis of the beta-diversity of these same samples was carried out after DNA extraction using 3 different kits, and analysis of the mycobiotic profiles revealed differences between the profile obtained using DNA extracted with a commercial kit recommended for microbiota analysis (ZM), and the profiles obtained with the other two kits (MN and ZQ). The second objective was to screen and characterize a collection of non-Saccharomyces yeasts for their probiotic trends and design a potential application in the animal production, particularly in ruminants. Following a screening of a collection of 431 non-Saccharomyces yeasts for their inhibitory activity against Gram-positive target bacteria and Gram-negative bacteria, 71 strains showed inhibitory activity against at least one of the target bacteria. Nonetheless, we considered 6 non-Saccharomyces yeasts (ICVY060, LAN55, ICVY061, ICVY062, ICVY063 and ICVY064) due to their spectrum of activity in vitro against ruminant pathogens, under both aerobic and anaerobic conditions and prevailing temperatures of 30°C and 39°C. Two strains, ICVY060 and LAN55, showed the broadest spectrum of activity by inhibiting all targeted bacteria. Of note, these strains were characterized for their resistance to conditions mimicking those prevailing in the animal abomasum and intestine compartments, with better survival rate in the in vitro abomasum conditions. Finally, all these strains resulted to be safe as non-cytotoxic, non-hemolytic activity was registered and were also sensitive to the main antifungal agents of clinical use. Further analyses, such as their surface properties or their impact on membrane integrity by studying the expression of genes encoding cell junction proteins were established

Les prothèses et les endoprothèses vasculaires, une fois implantées dans le corps humain, sont sujettes à un certain nombre de complications. Les infections, les thromboses précoces et les occlusions tardives sont les plus fréquentes, générant des conséquences cliniques très souvent délétères et parfois létales. Les difficultés de prise en charge de ces complications sont à l’origine des efforts déployés dans la recherche de solutions visant à améliorer les matériaux prothétiques. Aucune avancée clinique majeure n’a jusque-là été notée. Des études réalisées antérieurement dans notre laboratoire ont permis de développer des prothèses vasculaires en polyester dotées d’un revêtement de polymère d’hydroxypropyl-β-cyclodextrine capable d’adsorber puis de libérer de manière prolongée divers antibiotiques. Au cours des présents travaux nous avons déterminé les conditions optimales pour une libération effective de trois antibiotiques à partir de ces prothèses revêtues d’hydroxypropyl-β-cyclodextrine. Nous en avons testé l’efficacité dans des modèles in vitro et in vivo d’infections vasculaires. Nous avons eu recours à neuf souches pathogènes parmi les plus fréquemment rencontrées dans ce contexte en pathologie humaine. Nous avons parallèlement évalué in vivo l’innocuité, la tolérance tissulaire et la biocompatibilité de ces prothèses dans la perspective d’une application clinique. Le système développé s’est avéré efficace en libérant in situ sur une huitaine de jours les molécules antibactériennes sélectionnées. Les concentrations requises des solutions ainsi que le temps nécessaire d’imprégnation des prothèses étaient compatibles avec la pratique chirurgicale. Une activité bactéricide par réduction significative de l’adhésion, de la croissance et de la prolifération bactérienne a été observée comparativement aux témoins dans les différents modèles d’infections testés. Nos résultats démontrent aussi la possibilité d’utiliser ces molécules seules ou en association sans qu’il y ait d’antagonisme. Il deviendra ainsi possible de moduler et d’adapter le traitement antibiotique local, délivré in situ, en ciblant les divers pathogènes rencontrés dans le cadre d’infections mono ou polymicrobiennes. Les prothèses revêtues d’hydroxypropyl-β-cyclodextrine ont démontré in vivo une bonne intégration tissulaire et une excellente tolérance locale sans signe de toxicité systémique. [...]
Synthetic vascular prosthesis likewise vascular endoprosthesis are prone to several complications after implantation into the human body. Infections, thromboses and late occlusions are the most challenging and the most common, leading to serious clinical consequences that are sometimes lethal. Management of those complications is still fraught with tremendous difficulties justifying the economic burden and the continuous efforts in research development for improving vascular prosthetic materials. This research investment is, however, yet to yield any great clinical advance. Previous studies conducted in our research laboratory have led to the development of polyester vascular prostheses coated with a polymer of hydroxypropyl-β-cyclodextrin. This was achieved in order to increase the loading and eluting capacities of these vascular prostheses towards several antibiotics. In the current works, we sought to determine the optimal conditions for effective controlled release of three antibiotics from those prosthetic platforms. We have also evaluated their efficacy in both in vitro and in vivo models of vascular infections. This was carried-out against nine different bacteria strains that are among the most common in human vascular infections. Moreover, we have assessed in vivo their safety, their healing properties, their systemic toxicity and their biocompatibility in the prospect of clinical application.The above-mentioned drug delivery system has been proved to be effective in releasing in situ the selected antibacterial agents over a seven-day desorption period in human plasma. Optimal batch concentration and time for prosthetic immersion into the antibiotic solutions were well compatible with current surgical practice standards. A bactericidal activity evidenced by significant reduction of bacterial adhesion, growth and proliferation was revealed when compared to appropriate controls in the various tested vascular infection models. We have also studied antibacterial molecules alone or in combination. In this latter setting, no antagonistic effects were depicted. This provides a unique opportunity to customize local antibiotic treatment delivered in situ from vascular device fabrics and to adapt it to the evolving ecology of both monomicrobial and polymicrobial vascular prosthetic infection. The polyester vascular prostheses coated with a polymer of hydroxypropyl-β-cyclodextrin were proved in vivo safe and demonstrated excellent biocompatibility, healing properties and tissue integration without any signs of systemic toxicity. [...]

L'hémoglobine, la protéine prédominante dans le cruor, responsable de la couleur rouge du sang chez les mammifères, est reconnue pour être une source riche en peptides bioactifs après hydrolyse par la pepsine porcine. Ces peptides sont principalement connus pour leurs propriétés antimicrobiennes. Cependant, ces derniers se démarquent par leur capacité à cibler spécifiquement les cellules cancéreuses tout en préservant les cellules saines à prolifération rapide. Cette thèse vise à élaborer une stratégie de valorisation de l'hémoglobine humaine et bovine, en produisant des peptides bioactifs, puis en explorant leur potentiel dans la lutte contre le cancer, tout en évaluant leurs propriétés anticancéreuses, antibactériennes et antioxydantes.Dans ce travail, le potentiel de l'hémoglobine humaine à contenir des peptides bioactifs a d'abord été étudié in silico en comparaison avec l'hémoglobine bovine à l'aide d'outils bioinformatiques. Les résultats de blast ont montré une identité élevée, 88% et 85% respectivement, indiquant une forte similarité entre les chaînes α et β. Les conditions d'hydrolyse enzymatique (23°C, E/S = 1/11, pH 3,5) ont été validé sur l'hémoglobine humaine et a permis une production efficace du peptide α137-141. En effet, plus de 60% de la production totale de peptides α137-141 est obtenue en seulement 30 minutes d'hydrolyse, atteignant un pic de production à 3 h. De plus, le mécanisme d'hydrolyse enzymatique de ces deux types d'hémoglobine suit un schéma similaire, selon un mécanisme zipper.L'hydrolyse enzymatique a également été réalisée à hautes concentrations en hémoglobine (1, 2, 8 et 10%, p/v), permettant de produire l'α137-141 à grande échelle.Ensuite, les résultats ont montré une forte activité antimicrobienne des hydrolysats peptidiques contre six souches bactériennes, indépendamment du niveau de concentration initiale du substrat. Les hydrolysats ont également montré une forte activité antioxydante, mesurée par quatre tests différents. De plus, les activités antimicrobiennes et antioxydantes des hydrolysats d'hémoglobine humaine et bovine ont montré peu ou pas de différence significative, seul le niveau de concentration étant le facteur déterminant de leur activité.Le potentiel anticancéreux des peptides bioactifs issus de l'hydrolyse enzymatique de l'hémoglobine a été étudié. Les résultats obtenus à travers deux approches distinctes ont mis en lumière leur potentiel prometteur en tant qu'agents anticancéreux. L'investigation de paramètres clés tels que la concentration initiale d'hémoglobine, le degré d'hydrolyse et les caractéristiques structurales des peptides antimicrobiens avait mis en évidence l'influence de ces facteurs sur l'activité antimitotique des peptides. Le peptide α137-141 se distingue par une forte inhibition de la croissance des radicelles, avec des valeurs d'IC50 exceptionnellement basses, soit 10 à 15 fois supérieures à d'autres fractions, attribuées à son fort potentiel antimicrobien. Les analyses in vitro ont renforcé l'hypothèse selon laquelle l'inhibition de la synthèse protéique joue un rôle essentiel dans le mécanisme anticancéreux de ces peptides.Enfin, les résultats de l'étude par spectrométrie de masse ont montré la présence d'un certain nombre de peptides bioactifs, dont la majorité présente des caractéristiques similaires à celles mentionnées dans la littérature. De nouveaux peptides bioactifs ont également été identifiés dans l'hémoglobine humaine, tels que les peptides antibactériens PTTKTYFPHF (α37-46), FPTTKTYFPH (α36-45), TSKYR (α137-141) et STVLTSKYR (α133-141), ainsi que l'antioxydant TSKYR (α137-141) dont trois autres peptides opioïdes, un inhibiteur de l'ECA, un agent anticancéreux. Cette thèse offre une nouvelle approche innovante, combinant des propriétés antimicrobiennes, antioxydantes et anticancéreuses, ouvrant la voie à des traitements plus efficaces et moins nocifs pour les patients
Hemoglobin, the predominant protein in cruor responsible for the red colour of mammalian blood, is known to be a rich source of bioactive peptides after hydrolysis by porcine pepsin. These peptides are mainly known for their antimicrobial properties. However, these peptides stand out for their ability to specifically target cancer cells while preserving rapidly proliferating healthy cells. The aim of this thesis is to develop a strategy for adding value to human and bovine haemoglobin by producing bioactive peptides and then exploring their potential in the fight against cancer, while assessing their anti-cancer, anti-bacterial and antioxidant properties.In this work, the potential of human hemoglobin to contain bioactive peptides was first studied in silico in comparison with bovine hemoglobin using bioinformatics tools. Blast results showed high identity, 88% and 85% respectively, indicating high similarity between α and β chains. The enzymatic hydrolysis conditions (23°C, E/S = 1/11, pH 3.5) were validated on human hemoglobin and enabled efficient production of the α137-141 peptide. Indeed, more than 60% of the total α137-141 peptide production was obtained in just 30 minutes of hydrolysis, reaching a production peak at 3 h. Furthermore, the mechanism of enzymatic hydrolysis of these two types of haemoglobin follows a similar pattern, according to a zipper mechanism. Enzymatic hydrolysis was also performed at high haemoglobin concentrations (1, 2, 8 and 10%, w/v), enabling large-scale production of α137-141.Next, the results showed strong antimicrobial activity of the peptide hydrolysates against six bacterial strains, independent of the initial substrate concentration level. The hydrolysates also showed strong antioxidant activity, measured by four different tests. In addition, the antimicrobial and antioxidant activities of the human and bovine haemoglobin hydrolysates showed little or no significant difference, with only the concentration level being the determining factor in their activity.The anticancer potential of bioactive peptides derived from the enzymatic hydrolysis of haemoglobin was studied. The results obtained using two distinct approaches highlighted their promising potential as anti-cancer agents. The investigation of key parameters such as the initial concentration of haemoglobin, the degree of hydrolysis and the structural characteristics of the antimicrobial peptides highlighted the influence of these factors on the antimitotic activity of the peptides. The α137-141 peptide stood out for its strong inhibition of rootlet growth, with exceptionally low IC50 values, 10 to 15 times higher than other fractions, attributed to its strong antimicrobial potential. In vitro analyses reinforced the hypothesis that inhibition of protein synthesis plays an essential role in the anti-cancer mechanism of these peptides.Finally, the results of the mass spectrometry study showed the presence of a number of bioactive peptides, the majority of which have characteristics similar to those reported in the literature. New bioactive peptides were also identified in human hemoglobin, such as the antibacterial peptides PTTKTYFPHF (α37-46), FPTTKTYFPH (α36-45), TSKYR (α137-141) and STVLTSKYR (α133-141), as well as the antioxidant TSKYR. (α137-141) including three other opioid peptides, an ACE inhibitor, an anticancer agent. This thesis offers a new innovative approach, combining antimicrobial, antioxidant and anticancer properties, paving the way for more effective and less harmful treatments for patients

La résistance aux antibiotiques devient un problème majeur de santé. La recherche de nouvelles stratégies est importante pour contrer cette résistance bactérienne. Le Fe(III) est un nutriment essentiel pour les bactéries puisqu’il intervient dans de nombreuses réactions métaboliques. Les milieux biologiques sont appauvris en fer, les bactéries ont donc développé des méthodes pour acquérir ce Fe(III). L’une de ces stratégies est de synthétiser des molécules de faible poids moléculaire appelées sidérophores ayant une haute affinité pour le Fe(III) et reconnues spécifiquement par des récepteurs présents sur les membranes des bactéries. Dans la littérature, plusieurs stratégies ont été développées en utilisant la voie des sidérophores pour lutter contre la résistance bactérienne notamment la méthode du « Cheval de Troie » avec la formation de conjugué chélateur du fer-antibiotique ou l’utilisation de complexes chélateur du fer-Ga(III). L’objectif de cette thèse est de synthétiser des ligands originaux, analogues de l’acide rhodorulique (sidérophore de structure pipérazinique), d’étudier leur pouvoir complexant vis-à-vis du Fe(III) et d’évaluer leur activité antibactérienne. Dans un premier temps, nous avons synthétisé des pipérazines 1,4-di-substituée par des groupements chélateur du fer pour étudier leurs propriétés physico-chimiques et leurs activités antibactériennes. Puis, nous avons développé la synthèse d’intermédiaires-clés de 2,5-di-oxopipérazines et de 2-oxopipérazines. Par la suite, ces analogues pourront être couplés à des antibiotiques ou complexés à du Gallium pour pouvoir contrer les phénomènes de résistance bactérienne
Antibiotic resistance is becoming a major health problem. The research for new strategies is important to counter the bacterial resistance. Fe(III) is an essential nutrient for bacteria as involved in many metabolic reactions. Biological environments are depleted in iron, bacteria have therefore developed methods to acquire the Fe(III). One of these strategies is to synthesize low molecular weight molecules called Siderophores having a high affinity for Fe(III) and recognized by specific receptors on the membranes of bacteria. In literature, several strategies have been developped using Siderophores way to fight against bacterial resistance including the method of the “Trojan horse” with the formation of iron chelator-antibiotic conjugates or the use of iron chelator-Ga(III) complex. The objective of this thesis is to synthesize the original ligands, rhodotorulic analogues (siderophore of piperazine structure), to study their complexing power towards the Fe(III) and to evaluate their antibacterial activity. In the first place, we have synthesized piperazine-1,4-di-substituted with iron chelator groups to study their physicochemical properties and their antibacterial activities. Then, we have developped the synthesis of key intermediates of 2,5-di-oxopiperazines and 2-oxopiperazines. Thereafter, these analogues may be coupled to antibiotics or complexed to Gallium to counter the bacterial resistance phenomena

Au cours de ces dernières années de nombreux peptides possédant des propriétés antimicrobiennes ont été isolés aussi bien dans le monde végétal qu'animal. Ces peptides présenteraient une première ligne de défense entre l'organisme et le parasite. Le mucus épidermique de poisson est souvent décrit comme participant à cette lutte, comme le montre la présence de nombreuses substances appartenant au système immunitaire (IgM, le lyzosime,. . . ). Dans cette étude, réalisée sur le mucus épidermique de 4 poissons (anguille, tanche, truite, turbot), il a été montré que la partie non-soluble du mucus possédait des propriétes formeur de pores, qui ont pu être corrélées avec une forte activité antibactérienne. La purification de cette fraction a permis d'isoler des protéines de 49, 47, 28 et 26 kDa pour la tanche (T49, T47, T28, T26), de 45 kDa pour l'anguille (A45) et de 65 kDa pour la truite (Tr65). Toutes ces protéines induisent la formation de canaux ioniques lors de leur reconstitution dans des BLP. Leur insertion massive dans la BLP se traduit par l'apparition d'un grand état ouvert (>1000 pS dans KCl 1M) sur lequel des fluctuations de conductances plus faibles sont ensuite observées. Des tests antibactériens menés avec chacune de ces protéines a permis de déterminer des CMI < 1microM contre les bactéries Gram- et Gram+. Une étude de la structure secondaire a permis de montrer que ces protéines présentaient principalement une structure aléatoire et en hélice. Toutes ces protéines sont des glycoprotéines porteuses d'acides sialiques (exceptée la glycoprotéine A45). Un séquençage de la partie N-terminale a été réalisé mais seules les séquences de T26 et T28 ont pu être déterminées car les autres sont bloquées sur leur partie N-terminale. Une digestion enzymatique des Tr65 et A45 a permis d'accéder à des fragments de leur séquence et la recherche d'homologie a montré que ces 4 protéines présentent des homologies avec la protéine ON3 (Carassius auratus) et la cytokératine S (Oncorrhynchus mykiss). L'utilisation de ces fragments protéiques a permis de synthétiser des amorces nucléotiques nécessaires pour extraire le gène de Tr65.

La présence de bactéries et biofilms est une préoccupation permanente dans de nombreux domaines. Ils sont à l’origine de nombreux faits d’actualité qui ont un coût important pour le système de santé. L’objectif de notre travail visait à élaborer des films nanocomposite transparents contenant des particules métalliques nanométriques d'élément antibactérien (Ag ou Cu) immergées dans une matrice d’oxyde (TiO₂). La méthode de dépôt DLI-MOCVD (Direct Liquid Injection-Metal Organic Chemical Vapor Deposition) a été employée pour élaborer les films composites. Ce procédé permet le contrôle de la fraction molaire des précurseurs injectés dans le réacteur CVD et de revêtir des supports 3D (poreux). La croissance et la structure du dioxyde de titane (TiO₂) sont influencées par la présence du précurseur contenant l’élément antibactérien. La fraction molaire du précurseur (Ag ou Cu) modifie les caractéristiques physico chimiques et structurales des dépôts. L'activité antibactérienne est mesurée selon la norme JIS Z 2801:2000 avec S. aureus et E. coli en l’absence de lumière. Des essais antibactériens spécifiques ont été optimisés afin d'évaluer leur activité proche de condition réelle. La composition des dépôts influence fortement l’activité antibactérienne d’inactif à bactéricide. Des corrélations entre la microstructure et la composition des films et leurs propriétés antibactériennes sont discutées
The presence of bacteria and biofilms is permanent concern in many fields. Their presences are at the origin of many events which have high costs for the health system. In this objective, this work aimed to elaborate transparent nanocomposite thin films which are composed of nanometric metallic particles of antibacterial element (Ag or Cu) embedded in an oxide matrix (TiO₂). The DLI-MOCVD process (Direct Liquid Injection-Metal Organic Chemical Vapour Deposition) was used to elaborate these thin films. This process allows the quantity of precursors injected into the CVD reactor to be controlled and porous body to be coated. The growth mechanisms and the structure of the Titanium dioxide (TiO₂) are influenced by the presence of the organic precursor which contains the antibacterial element. The mole fraction of precursor (Ag or Cu) modifies the physico-chemical and structural properties of films. The antibacterial activity was tested according to the standard JIS Z 2801: 2000 with S. aureus and E. coli without light Specific tests were optimised in order to evaluate their activity in environments more representative. The composition of coatings impacts strongly the antibacterial activities from inactive to bactericidal properties. Correlations between the microstructure and composition of films and their antibacterial properties are discussed

La lutte contre l’adhérence et la prolifération de bactéries sur les surfaces constitue une préoccupation constante et un enjeu médical et socio-économique majeur de notre société. Cette biocontamination est responsable de nombreuses infections entraîne également une détérioration des propriétés structurales et fonctionnelles des matériaux. Ce projet de thèse a pour ambition de développer un nouveau revêtement antibactérien dans la lutte sur la colonisation bactérienne. Deux systèmes ont été pour cela étudiés, un système composé d’un revêtement PDA et un deuxième système qui présentera un composite Polydopamine-Polyéthylénimine (PDA-PEI) tous deux renfermant des fonctions haloamine, liaisons amine-chlore (N-Cl) jouant le rôle d’agents antibactériens grâce au degré d’oxydation +I de l’halogène leur conférant un fort pouvoir oxydant. Nous montrons que ces systèmes peuvent être utilisés pour développer des revêtements antibactériens contre Escherichia coli et contre Staphylocoque epidermidis. En effet, après exposition à des revêtements N-chloramine, toutes ces souches bactériennes montrent une réduction significative de l’adhérence et la viabilité mais exhibent également un effet bactériostatique à savoir une réduction de la croissance bactérienne. Le présent travail souligne également une activité antibactérienne des revêtements non chlorés dû à la PDA. Ainsi, au vu des résultats de cette étude, le revêtement PDA-PEI-Cl semble présenter la meilleure réponse antibactérienne due à une densité plus forte en fonction chloramine
The fight against the adhesion and proliferation of bacteria on surfaces is a constant concern and a major medical and socio-economic issue for our society. This biocontamination is responsible for many infections, also leading to a deterioration of the structural and functional properties of materials. This thesis project aims to develop a new antibacterial coating in the fight against bacterial colonization. Two systems have been studied for this, a system composed of a PDA coating and a second system which has a Polydopamine-Polyethylenimine (PDA-PEI) composite, both containing haloamine functions, amine-chlorine (N-Cl) bonds playing the role of antibacterial agents thanks to the degree of oxidation + I of the halogen giving them a strong oxidizing power. We show that these systems can be used to develop antibacterial coatings against Escherichia coli and against Staphylococcus epidermidis. Indeed, after exposure to N-chloramine coatings, all these bacterial strains show a significant reduction in adhesion and viability but also exhibit a bacteriostatic effect, namely a reduction in bacterial growth. The present work also highlights an antibacterial activity of non-chlorinated coatings due to PDA. Thus, in view of the results of this study, the PDA-PEI-C1 coating appears to exhibit the best antibacterial response due to a higher density as a function of chloramine

Ce travail présente la mise au point d'une nouvelle série de podants calixaréniques porteurs d'unités bis-hétérocycliques et solubles dans l'eau grâce à l'incorporation de fonctionnalités ioniques sulfonates, carboxylates ou phosphonates. Nous avons étudié les propriétés physicochimiques de ces ligands, notamment par RMN, spectroscopie UV-visible et spectrométrie de masse, et leurs comportement en solution aqueuse vis à vis d'ions métalliques de transition. La préparation des complexes de cuivre(I) de plusieurs d'entre eux nous ont permis de mesurer leur stabilité face à un complexant naturel: l'albumine. Un screening biologique de nos podants complète ce travail. Il se découpe en trois sous-parties : une étude toxicologique in-vitro réalisée sur culture de cellules eucaryotes, l'évaluation des propriétés antivirales de nos produits sur les virus enveloppés HerpèsI et II et non enveloppés Polio II. Des essais ont été aussi réalisés pour mesurer leur pouvoir antibactérien sur sept germes rencontrés communément en pathologie humaine. Nous avons démontré l'accessibilité à ces ligands calixaréniques hydrosolubles d'un type nouveau. Ils présentent des propriétés de complexation originales des métaux de transition, pour lesquels interviennent les bis-hétérocycles greffés, mais aussi, dans certains cas, les groupements chargés présents sur ces entités. L'analyse des résultats recueillis en biologie montre que nos podants ont une activité antibiotique propre à la fois sur les virus enveloppés mais aussi sur certaines bactéries. L'étude de relation structure-activité préliminaire semble indiquer que, dans le premier cas, l'activité est liée à l'amphiphilie de nos produits, et, dans le second cas, pourrait être liée au pouvoir complexant de nos entités. Ce travail se poursuit actuellement au sein de notre laboratoire.

Les stomatites prothétiques sont des lésions des muqueuses orales liées au port de prothèses amovibles et provoquées par une colonisation des résines par des levures (Candida surtout) et par une flore endogène mixte (cocci Gram-positif : streptocoques oraux et par les bacilles Gram-négatif anaérobie stricts : Bacteroidaceae surtout). Le traitement habituel des stomatites prothétiques consiste en l'élimination de l'agent infectieux, non seulement de la prothèse (nettoyage soigneux et désinfection), mais aussi des tissus oraux (éventuellement traitement antifongique topique et/ou systémique). Ce travail a pour objectif de tester in vitro les propriétés antibactériennes et antifongiques d'une résine expérimentale susceptible d'être incorporée dans les plaques bases des prothèses amovibles. Nous avons réalisé des disques expérimentaux de résine modifiée avec 50 % à 2 % d'un polymère (AC8Br) chargé en ammonium quaternaire polymérisé dans la masse. Leurs propriétés antiseptiques ont été testées sur trois souches bactériennes de référence (Escherichia coli, Staphylococcus aureus et Pseudomonas aeruginosa) et contre une souche de Candida albicans ; protocole 1) disques immergés dans 15 ml d'inoculum microbien ; protocole 2) disques immergés dans microvolume d'inoculum (600 mul) reproduisant les conditions de port in vivo ; protocole 3) disques immergés dans un inoculum dialysé. Ce travail a montré que la résine modifiée conserve des propriétés bactériostatiques et fongistatiques jusqu'à 2 % même après 4 semaines d'immersion en salive artificielle. Ces propriétés antiseptiques sont dose-dépendantes et augmentent quand le volume d'inoculum est réduit. La résine modifiée est stable et ne relargue pas de quantités significatives d'ammonium quaternaire libre. Des études complémentaires de toxicité sont nécessaires avant d'utiliser cette résine antiseptique dans la prophylaxie de la stomatite bactérienne.

Ces travaux ont pour objet l’élaboration de nouvelles structures poreuses non tissées antibactériennes. Différentes stratégies ont été développées : l’une a consisté à élaborer des mats poreux par electrospinning en utilisant un polymère biosourcé et biocompatible et l’autre voie consistait à modifier un support fibreux provenant d’un masque de protection respiratoire commercial. La méthode des assemblages par interactions ioniques en superposant de façon alternative les couches de polymères cationiques et les polymères anioniques à la surface du filtre médian en polypropylène (PP) a permis d’élaborer de nouvelles structures ayant de bonnes propriétés antioxydantes et antibactériennes. Le polymère anionique, dérivé du polymère de cyclodextrine présente l’avantage de pouvoir encapsuler un agent antimicrobien biosourcé, le carvacrol. Une autre approche a consisté à modifier des supports en PP avec de l'acide tannique, un polyphénol d'origine naturelle. Dans cette étude, deux stratégies ont été mises en place afin de fonctionnaliser le PP avec de l’acide tannique (AT). La première est l’extrusion réactive du PP avec l’AT en présence (ou non) de peroxyde de dicumyle (DCP) pour greffer directement l’acide tannique sur le PP. La deuxième stratégie consiste à polymériser l’AT au travers d’une couche poreuse de PP extraite d’un masque de protection commercial, afin de permettre l’immobilisation physique de l’AT à la surface du mat fibreux en PP. Le greffage en surface via un procédé “grafting from” a également été étudié. Ces matériaux ont montré de bonnes propriétés antiradicalaires
The purpose of this work is to develop new antibacterial non-woven porous structures. Different strategies were developed: one was to develop porous structures by electrospinning using a biosourced and biocompatible polymer, the other was to modify a fibrous support from a commercial respiratory protection mask. Assembling materials using ionic interactions by alternatively superposing cationic polymer layers and anionic polymers on the surface of the polypropylene (PP) median filter allowed to develop new structures with good antioxidant and antibacterial properties. The anionic polymer, derived from the cyclodextrin polymer, has the advantage of being able to encapsulate a bio-based antimicrobial agent, carvacrol. Another approach was to modify PP filters with tannic acid, a naturally occurring polyphenol. In this study, two strategies were implemented to functionalize PP with tannic acid (TA). The first is the reactive extrusion of PP with TA in the presence (or not) of dicumyl peroxide (DCP) to directly graft tannic acid onto PP. The second strategy consists in polymerizing the TA through a porous layer of PP extracted from a commercial mask, in order to allow the physical immobilization of the TA on the surface of the PP fibrous mat. Surface grafting using a "grafting from" process was also studied. These materials have shown good anti-free radical properties

Les textiles fonctionnels sont présents dans tous les domaines d'application. Leur essor fulgurant provient de leur grande diversité et de leurs nombreuses qualités. Dans notre étude, deux applications particulières ont retenu notre attention: les fibres anti-taches et les fibres antibactériennes. La première propriété est affectée au poly( éthylène téréphtalate) et la seconde est afIectée au polyamide 6,6. Cette étude est consacrée à la mise au point de procédures de grefIage par voie chimique radicalaire. Nous sommes parvenu à fixer un mélange d'acrylates fluoré/non fluoré sur les fibres de polyester et des acrylates comportant des groupements d'ammonium quaternaire sur les tricots de nylon 6,6. Nous avons essayé d'optimiser les différents paramètres expérimentaux pour donner aux textiles les caractéristiques souhaitées. Nous sommes parvenus à des taux de greffage notables. Suite au greffage, les textiles modifiés ont été caractérisés par difIérentes techniques. Certaines techniques ont permis de confirmer la présence de greffons (analyse élémentaire, ATG, IR). D'autres ont été utilisées pour vérifier la présence des propriétés recherchées. Nous avons caractérisé thermodynamiquement les surfàces des fibres de PET par l'intermédiaire d'une technique de tensiométrie. Cette technique nous a permis de mettre en évidence une amélioration de la propriété d'hydrofugation et d'oléofugation des fibres de poly(éthylène téréphtalate ). Les effets bactériostatiques du polyamide 6,6 sur les microorganismes ont été évalués par une méthode adaptée du protocole de la recherche du pouvoir inhibiteur intrinsèque selon le Journal Officiel du 03/07/72 et de la norme XP G 39-010 de caractérisation et mesure de l'activité antibactérienne. Les essais ont démontré l'effi͏̈cacité des textiles traités vis-à-vis du Staphylococcus aureus. L'examen de la croissance de bactéries à la surface même du textile a permis de noter l' échanti lion traité comme étant sans croissance de bactéries.

L'oxydation de l'acide férulique et de son ester (le férulate d'éthyle) par la laccase de Myceliophtora thermophila a été étudiée en milieu aqueux et dans des conditions expérimentales douces (30 °C et pH 7,5) afin de synthétiser de nouvelles molécules naturelles grâce à un procédé vert. L'oxydation enzymatique a permis l'obtention d'intermédiaires colorés pour l'acide férulique et incolores pour le férulate d'éthyle. En outre, le férulate d'éthyle a été plus rapidement totalement oxydé que l'acide férulique. De plus, cette procédure a abouti à des produits majoritairement dimériques avec MM = 443 g/mol et MM = 386 g/mol pour le férulate d'éthyle et l'acide férulique, respectivement. Les nouvelles molécules synthétisées ont présenté des propriétés antioxydantes importantes avec de faibles propriétés antibactériennes et cytotoxiques. En présence du chitosane insoluble dans le milieu réactionnel, la laccase a été protégée de l'inhibition liée aux produits d'oxydation et le degré de polymérisation de ces produits a été contrôlé. De plus, les produits d'oxydation ont réagi avec les groupements NH2 libres permettant la formation de liaisons covalentes de type base de Schiff (C=N) au niveau du C2 sur le chitosane. La majorité des produits d'oxydation greffés sur le chitosane était de forme dimérique. Cette procédure a permis d'obtenir du chitosane coloré avec l'acide férulique et incolore avec le férulate d'éthyle tout en présentant de nouvelles propriétés dues au greffage de composés phénoliques. Ces chitosanes dérivés ont présenté des propriétés fonctionnelles intéressantes telles que antioxydantes, physico-chimiques (stabilisation thermique) et biologiques (adhésion cellulaire) ainsi que la conservation des propriétés antibactériennes du chitosane natif
Oxidation of ferulic acid and its ester (ethyl ferulate) by Myceliophtora thermophila laccase has been studied in aqueous medium under mild experimental conditions (30°C and pH 7.5) as a green process to synthesize natural neo-molecules. Enzymatic oxidation led to colored and colorless intermediaries for ferulic acid and ethyl ferulate, respectively. Additionally, ethyl ferulate was oxidized faster than ferulic acid. This procedure has led to dimeric major products with MM = 443 g/mol and MM = 386 g/mol for ethyl ferulate and ferulic acid, respectively. New synthesized molecules demonstrated important antioxidants properties with weak antibacterial and cytotoxic properties. With insoluble chitosan particles in the reaction medium, laccase was protected from inhibition due to oxidation products and the polymerization degree of these products was checked. In addition, the oxidation products reacted with the free NH2 groups forming covalent bonds of Schiff base type (C=N) at C-2 region. The majority of the oxidation products grafted onto chitosan was of dimeric form. This procedure led to colored and colorless chitosans by ferulic acid and ethyl ferulate, respectively, with new properties due to grafting of phenolic compounds. These chitosan derivatives presented interesting functional properties such as antioxidant, physico-chemical (thermal stability) and biological (cell adhesion) as well as the preservation of antibacterial properties of native chitosan

En raison du vieillissement de la population et de son augmentation constante, les pathologies et traumatismes osseux nécessitant une réparation ou un remplacement sont en croissance permanente (4%/an). Le revêtement d’hydroxyapatite confère à la prothèse une stabilité primaire et des propriétés d’ostéointégration. Cependant, une révision prématurée de la prothèse est nécessaire dans environ 10 % des cas et entre 1 et 2 % des prothèses ont été l’objet d’une réopération suite à une infection bactérienne. Les besoins actuels en orthopédie exigent donc un revêtement mécaniquement stable sur le long terme et présentant un caractère antibactérien. Des revêtements de structure nanométriques développés récemment suscitent beaucoup d’intérêt de la part des professionnels de santé car ceux-ci présentent une bioactivité accrue. Or, un tel ordre de grandeur est inatteignable via les techniques de projection actuellement employées. La projection plasma de suspension (SPS) est une technique de synthèse permettant d’accéder à des revêtements de dimension submicrométrique voire nanométrique. Les objectifs de ce travail de thèse ont consisté à mettre au point un revêtement de structure submicrométrique par rf-SPS en vue d’en améliorer la bioactivité, et d’évaluer l’impact de l’incorporation de dopants antibactériens sur les caractéristiques physicochimiques et les propriétés mécaniques et biologiques, en vue d’une potentielle application clinique de ces revêtements. Afin de faciliter la mise en oeuvre et améliorer la répétabilité du procédé, l’impact de la préparation de la suspension sur les caractéristiques physicochimiques des revêtements a été investigué, puis les conditions de projection ont été optimisées afin d’atteindre des caractéristiques conformes aux normes et aux exigences conventionnelles des fabricants, comme la composition cristalline (%m HA > 50), la cristallinité (> 45 %) et la microstructure (porosité < 10 %v). Ensuite, les effets d’une incorporation d’éléments aux propriétés bactéricides (Ag) et stimulant la croissance osseuse (Sr) ont été investigués. Les éléments dopants ont été intégrés selon diverses modalités, puisque l’utilisation d’une suspension augmente les possibilités de dopage via le milieu de dispersion liquide. Dans un cas, c’est la poudre qui a été dopée, dans un deuxième cas c’est le milieu dispersant qui l’a été soit par dissolution de nitrates soit par ajout de nanoparticules métalliques. Les analyses ont révélé des revêtements rf-SPS aux propriétés mécaniques et biologiques intéressantes au regard d’un revêtement de référence formé par projection plasma conventionnelle selon un mode opératoire utilisé pour l’élaboration de revêtements commercialisés : une énergie d’adhésion 4 à 12 fois plus importante et une affinité du même ordre aussi bien vis-à-vis des protéines (albumine) que des cellules mésenchymateuses. Il a été démontré que quelle que soit la méthode d’incorporation, l’argent réagit pour former des nanoparticules dans le revêtement dont le seul paramètre variable est le diamètre, compris en moyenne entre quelques nanomètres et un micron. Les revêtements contiennent jusqu’à 0,35 %m d’argent, sans témoigner de cytotoxicité. Des tests ont montré que la taille des nanoparticules d’argent a un effet plus significatif que leur concentration sur leur potentiel antibactérien. Quant au strontium, il s’incorpore de manière relativement uniforme pour des concentrations comprises entre 3 et 5 %m quel que soit le procédé de dopage et ne montre pas d’effet sur les propriétés biologiques ou mécaniques du dépôt. Ces travaux de thèse s’inscrivent dans le cadre du projet REVAMITIC soutenu par la Région Occitanie, et du projet ARCHICAP financé par l’Agence Nationale de la Recherche et réalisé en collaboration avec le Laboratoire Génie de Production (LGP) de Tarbes, le laboratoire de Bioingénierie Tissulaire (BioTis -Inserm U1026) de Bordeaux et l’entreprise Projection Plasma Système (2PS) basée à Montbazens
Due to the aging of the population and its constant increase, bone diseases and traumas requiring repair or replacement are constantly growing (4%/year). Hydroxyapatite coating gives the prosthesis primary stability and osseointegration properties. However, premature revision of the prosthesis is necessary in about 10% of cases. Bacterial infections lead to re-operations for 1 to 2 % of newly implanted prostheses. These revisions are expensive for the health system but also for the patient. Current needs in orthopedics therefore require a mechanically stable coating in the long term and having an antibacterial character. Recently developed nanostructured coatings are of great interest to health professionals since they show increased bioactivity. However, such an order of magnitude is unattainable by spraying techniques currently used by manufacturers. Suspension plasma spraying (SPS) is a synthetic technique for accessing sub-micron or even nanometer-sized coatings. The objectives of this thesis work were to develop a submicrometric structured coating by rf-SPS in order to improve the bioactivity, and to evaluate the impact of the incorporation of antibacterial dopants on the physicochemical characteristics and the mechanical and biological properties, with a view to a potential clinical application of these coatings. In order to facilitate the implementation and improve the repeatability of the process, the impact of the suspension preparation on the physicochemical characteristics of the coatings has been investigated. The spraying conditions have been optimized to achieve minimum features that meet the standards and conventional requirements of manufacturers, such as crystalline composition (HA > 50 wt%), crystallinity (> 45 %) and microstructure (porosity < 10 v%). Then, the effects of incorporation of elements with bactericidal (Ag) and bone growth stimulating (Sr) properties were investigated and compared with a conventional plasma sprayed reference coating according to a procedure used for the development of marketed coatings. The doping elements (Ag and Sr) have been integrated into the coating in various ways, since the use of a suspension increases the doping possibilities via the liquid dispersion medium which is not used in conventional plasma spray of powder. In one case, the powder has been doped, in a second case the dispersing medium has been doped, either by dissolution of nitrates and or by addition of metallic nanoparticles. Experiments and analyzes have revealed rf-SPS coatings with interesting mechanical and biological properties compared to standard APS coatings: a similar affinity for proteins (Bovine Serum Albumin) and mesenchymal cells, and a 4 to 12-fold higher adhesion energy. It has been shown that independently of the method of incorporation, silver reacts to form nanoparticles in the coating, whose only variable parameter is the diameter, averaged between a few nanometers and one micron. The elaborated coatings contain up to 0,35 wt% silver, without evidence of cytotoxicity. Their antibacterial potential was evaluated by studying the proliferation of staphylococci (S. aureus and S. Epidermidis) and streptococci (E. coli), and it appears that the size of these silver nanoparticles has a more significant effect on the bactericidal properties of the coating than their concentration. Regarding strontium, it incorporates relatively uniformly for concentrations between 3 and 5% m whatever the doping process and does not show any effect on the biological or mechanical properties of the deposit. These thesis works are part of the REVAMITIC project supported by the Region Occitanie, and the ARCHICAP project funded by the Agence Nationale de la Recherche (ANR) and carried out in collaboration with the Laboratory of Production Engineering (LGP) of Tarbes, the laboratory Tissue Bioengineering (BioTis -Inserm U1026) from Bordeaux and the company Projection Plasma System (2PS) based in Montbazens

Cette thèse est constituée de deux parties, chimique et biologique. Des hydrazines disubstituées en position 1, soit par deux groupes acyles, soit par un groupe acyle et un groupe alkyle ou aralkyle, ont été préparées par une méthode originale. Ces hydrazines ont ensuite été traitées par des diacétates de nitro-5 furfurylidène ou de nitro-5 thénylidène pour donner les hydrazones correspondantes. Par ailleurs, la dibenzyloxycarbonyl-1,1 hydrazine a été synthétisée et utilisée pour faire la réaction de REES et des dérivés nouveaux de lfamino-1 aziridine ont été obtenus. Les hydrazones ont été testées sur trois espèces de bactéries : certaines d'entre elles présentent une activité sur Staphylococcus aureus et sur Escherichia coli. La plupart des nouvelles hydrazones ont été ensuite testées pour déterminer leur cytotoxicité sur deux espèces d'algues (marine et d'eau douce). L'une d'elles est cytotoxique à 3 ppm. Enfin, en raison d'éventuelles applications de ces résultats dans l'industrie, une étude de leur toxicité a été réalisée sur les alevins de truites : le produit le plus intéressant n'est toxique pour les alevins de truites qu'à une concentration sept fois supérieure à celle de sa cytotoxicité sur les algues.

L’éclosion de bactéries résistantes aux antibiotiques constitue un problème sérieux auquel fait face notre système de santé. L’une des stratégies récemment proposées afin de s’attaquer efficacement et irréversiblement à ces microorganismes multi-résistants est de cibler directement leur membrane via l’action de molécules induisant un débalancement électrolytique de part et d’autre de cette dernière. Parallèlement, ces mêmes agents peuvent aussi avoir des applications dans le traitement de maladies originant des dysfonctions du transport ionique, comme la fibrose kystique. À cet égard, nous présentons dans cette thèse différents sels d’imidazolium et benzimidazolium N,N-disubstitués possédant un potentiel à la fois antimicrobien et ionophore. Notre approche se résume d’abord en un volet mécanistique où une série de modifications structurelles ont été apportées à des sels d’imidazolium et benzimidazolium afin d’observer comment ces changements modulent l’efficacité du transport d’anions dans la membrane artificielle d’un liposome. Nous avons à ce titre pu conclure que l’espèce formée de deux bras aromatiques phényléthynylbenzyl, disposées symétriquement de part et d’autre d’un cation imidazolium, induisait le meilleur transport des anions chlorures, au travers d’une membrane de liposomes, à des concentrations de l’ordre du micromolaire. En outre, les monocations imidazolium et benzimidazolium flanqués d’un contre-anion bis(trifluorométhylsulfonyl)amide ont conduit à une activité ionophore plus rapide. Qui plus est, en s’appuyant sur ces résultats, nous avons présenté le premier exemple, à notre connaissance, d’un transporteur d’anions et de cations, contenant le cation benzimidazolium et capable d’agir aussi bien dans des liposomes que dans des bactéries. Dans un second temps, les meilleurs agents ionophores ont été étudiés dans les membranes plus complexes des bactéries et des globules rouges humains pour vérifier leur effet bactéricide et leur innocuité. Le design de nos transporteurs formés d’un espaceur luthidine a ainsi permis d’obtenir un agent antimicrobien efficace dans des bactéries gram positives et négatives (B. thuringiensis et E. coli) avec une toxicité limitée de l’ordre de 10% sur les globules rouges humains à ses concentrations bactéricides.
The emergence of antibiotic resistant bacteria is a serious problem that our health system faces. One recently proposed strategy to effectively and irreversibly kill these multi-resistant microorganisms is to directly target the integrity of their membrane, using small molecules able to induce an electrolyte imbalance. Moreover, the same molecules may find applications in the treatement od diseases originating from the dysfunction of ion transport, such as cystic fibrosis. Herein we present different imidazolium and benzimidazolium salts N,N-disubstituted with both antimicrobial and ionophoric potential. We first performed mechanistic studies where different structural changes have been made to the imidazolium and benzimidazolium salts to observe how these modifications modulate the efficiency of the anion transport in artificial membrane liposomes. We were able to conclude that the species formed of two aromatic arms phenylethynylbenzyl arranged symmetrically on either side of an imidazolium cation, induced a better transport of chloride anions, through a membrane of liposomes at the micromolar range. In addition, monocations imidazolium and benzimidazolium flanked with an bis(trifluorométhylsulfonyl)amide anion led to faster ionophore activity. Moreover, based on these results we presented the first example, to our knowledge, for an anions and cations benzimidazolium-based transporter, acting as well in liposomes as in bacteria. Secondly, the best anionophore agents were analyzed in more complex bacterias and human red blood cells membranes to study their bactericidal potential and innocuity. Among all the benzimidazolium salts studied, we identified one compound, which presents interesting antibacterial properties as a result of its ability to induce an electrolytic imbalance and to disrupt the integrity and the potential of the bacterial membranes. At the same time this antibacterial agent presented a low toxicity to human cells in bacteriostatic range concentrations.