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This thesis work deals with the application of reactive extrusion to the bulk synthesis of polyhydroxyurethanes (PHUs). On the one hand, thermoplastic PHUs have been synthesized from three biobased 5-membered biscyclic carbonates, two of them being ester- or ether- chemically ‘activated’. The complete conversion of reactive functions has been reached in most cases, in relatively short reaction times (few hours), despite very cohesive systems, specifically in the case of one biscyclic carbonate bearing amide moieties. On the other hand, thermosets PHUs with shape memory capacity and reprocessability have been synthesized through this process. Simultaneously, a study was performed on model reactions in order to determine the experimental conditions that limit urea formation during the aminolysis of biscyclic carbonates. Finally, a purification protocol was developed in order to separate the two enantiomers of DGDC biscyclic carbonate. The polymerization of these two separated enantiomers with diamines demonstrated that the stereochemistry of biscyclic carbonate monomers plays a crucial role in the final polymer size and properties., Cette thèse porte sur l’application du procédé d’extrusion réactive à la synthèse, sans solvant, de polyhydroxyuréthanes (PHUs). D’une part, des PHUs thermoplastiques ont été synthétisés à partir de trois biscarbonates cycliques à 5 chaînons, activés ou non par des fonctions ester ou éther en béta du cycle, et différentes diamines. La conversion totale des fonctions réactives a été atteinte dans la majorité des cas en des temps courts (quelques heures), malgré le caractère très cohésif des substrats biscarbonates employés et notamment ceux comportant un lien amide. D’autre part, via ce même procédé d’extrusion réactive, différents PHUs réticulés qui présentent des propriétés de mémoire de forme ou encore de reprocessabilité ont été synthétisés. En parallèle, une étude via des réactions modèles menées hors extrudeuse a permis de mettre en évidence les conditions expérimentales permettant de fortement limiter la formation d’un produit secondaire de type urée. Dans le cas particulier du dicarbonate de diglycerol (DGDC), un protocole de purification par recristallisation a été mis au point de façon à séparer ses deux formes énantiomères. La polymérisation des deux énantiomères séparés, avec différentes diamines, a révélé que la stéréochimie du monomère biscarbonate joue un rôle déterminant sur les dimensions et les caractéristiques thermomécaniques des PHUs finaux.

The first objective of this work was to develop a synthesis method enabling the preparationof linear and star ABC terpolymers. The molecular weights of the A and B (PS and P2VP) blockswere kept constant while the size of the C (PI) block was varied to achieve different morphologies.The second objective of this work was devoted to the study of the self-assembly of linear and starABC terpolymer thin films. A synthesis route combining the anionic polymerization with acoupling method was developed. The PS and P2VP blocks were synthesized by a sequential anionicpolymerization. The PI block separately synthesized by anionic polymerization was then coupledto the PS-b-P2VP diblock via a Steglich esterification. This method revealed to be efficient sinceit is a catalyst metal-free reaction enabling to achieve well-defined terpolymers with a dispersitybelow 1.1The study of star and linear ABC terpolymer self-assembly led to new morphologies in thinfilm. A solvent vapor annealing treatment was used to promote the mobility of the polymericchains. A core-shell double gyroid structure was produced from the self-assembly of linear PS-b-P2VP-b-PI thin films. Four different crystallographic planes were observed depending on the filmthickness. Moreover, the self-assembly of star ABC terpolymer chains into a thin film (4.6.12)Archimedean tilling pattern was demonstrated for the first time. Here, the PS and PI blocksoccupied different places within the (4.6.12) tiling pattern depending on the PI volume ratio andthe solvent selected to swell the film., L’objectif premier de ce travail a été de trouver une méthode de synthèse permettant depréparer des terpolymères ABC linéaires et en étoile en gardant la masse molaire des blocs A et B(PS et P2VP) constantes, tout en faisant varier la masse molaire du bloc C (PI) de sorte à avoiraccès à différentes morphologies. Le deuxième objectif consistait en l’auto-assemblage desterpolymères synthétisés sous forme de films minces.Afin de répondre au premier objectif de cette thèse, une voie de synthèse, combinant lapolymérisation anionique avec une méthode de couplage, a été mise au point. La polymérisationanionique séquentielle des blocs PS et P2VP a donné lieu à des chaînes PS-b-P2VPfonctionnalisées qui ont été ensuite couplées à différents blocs PI via une estérification de Steglich.Cette méthode de synthèse s’est révélée pertinente car des terpolymères ABC linéaires et en étoiletrès bien définis (c-à-d ayant une dispersité inférieure à 1.1) ont pu être synthétisés. De plus, laméthode de couplage, ayant un rendement proche de 100%, ne met pas en jeu l’utilisation de métalen tant que catalyseur.Dans un deuxième temps, l’auto-organisation des terpolymères a permis d’obtenir denouvelles morphologies sous forme de films minces. Un recuit par vapeur de solvant a été utilisépour apporter de la mobilité aux chaînes terpolymères. Ainsi, nous avons montré que l’autoorganisationde chaînes terpolymères linéaires (PS-b-P2VP-b-PI) permettait la formation d’unephase double gyroid coeur-écorce en film mince. De plus, l’auto-organisation des terpolymères enétoile (3 μ-ISP) a permis d’obtenir un pavage d’Archimède de type (4.6.12) pour la première foisen film mince. Dans ce cas, nous avons aussi montré que varier la masse molaire du bloc PI ainsique la nature du solvant de recuit permettait une rotation des domaines au sein la structure.Typiquement le coeur de la structure peut être occupé soit par le PI ou bien le PS.

This thesis reports the development of hybrid nanoparticles made of an inorganic iron oxide core and an organic shell for medical applications. Iron oxide nanoparticles (IONPs) were produced by the polyol pathway, leading to a good control over their crystallinity and morphology (monocore or multicore). IONPs with diameters in the range of 4 to 37 nm were produced. Their properties as MRI contrast agents were assessed and compared, for possible theranostic applications. They can be used for treating cancer by magnetic hyperthermia, and as contrast agents for MR imaging. The surface of the IONPs was modified to bring stability in biological conditions, as well as new functionalities. Poly(ethylene glycol) was grafted for its stealth property, poly(2-dimethylaminoethyl methacrylate) (PDMAEMA) and elastin-like polypeptides (ELPs) for their thermosensitive capabilities, and a DY700 fluorescent probe was grafted for tracking nanoparticles in vitro and in vivo. The magnetic and thermosensitive properties of the nanoparticles were studied using a unique set-up combining magnetic hyperthermia with dynamic-light scattering. This set-up allowed measuring the elevations of temperature of the samples as well as variations in diameter and backscattered intensity. Monocore and multicore IONPs grafted with PEG, and monore IONPs grafted with a diblock ELP were tested in vitro. Their interactions with glioblastoma cells were studied, from the internalization pathway inside the cells to their cytotoxic effect (up to 90 %) under magnetic hyperthermia. In vivo, nanoparticles intravenously injected in mice accumulated in the tumors. Intratumoral administration followed by magnetic hyperthermia treatment led to elevations of temperature of up to 10 °C, with a significant effect on the tumor activity., Cette thèse présente le développement de nanoparticules hybrides avec un coeur inorganique et une couronne organique pour des applications médicales. Des nanoparticules d’oxyde de fer ont été obtenues par synthèse polyol, en contrôlant leurs cristallinités, leurs morphologies (monocoeur ou multicoeur) et leurs tailles (de 4 à 37 nm). Leurs propriétés ont été évaluées et comparées pour de possibles applications théranostiques : en thérapie pour le traitement du cancer par hyperthermie magnétique, pour le diagnostic en tant qu’agents de contraste pour l’IRM. Les surfaces des nanoparticules ont été modifiées par greffage de polymères/polypeptides pour apporter de la stabilité en milieux biologiques et de nouvelles fonctionnalités. Le poly(éthylène glycol) (PEG) a été greffé pour ses propriétés de furtivité, le poly(2-dimethylaminoethyl methacrylate) (PDMAEMA) et des polypeptides dérivés de l’élastine (ELPs) pour leurs propriétés thermosensibles, et la sonde fluorescente DY700 pour permettre le suivi des nanoparticules in vitro et in vivo. Les propriétés magnétiques et thermosensibles de ces nanoparticules coeur-couronne ont été étudiées avec un instrument unique combinant l’hyperthermie magnétique et un système de diffusion dynamique de la lumière. Ainsi, les variations de température, de diamètre et d’intensité diffusée ont pu être mesurées simultanément. Les propriétés de nanoparticules monocoeur et multicoeur greffées avec du PEG, et des nanoparticules monocoeur greffées avec un ELP contenant un peptide pénétrant ont d’abord été évaluées in vitro. Leurs internalisations dans des cellules de tumeur cérébrale humaine (glioblastome) ont permis d’étudier leurs cytotoxicités après traitement par hyperthermie magnétique, et ont montré une baisse de viabilité cellulaire jusqu’à 90 %. In vivo, l’injection intraveineuse de ces nanoparticules dans des souris a abouti à une accumulation dans les tumeurs. L’injection intratumorale suivie du traitement par hyperthermie magnétique a conduit à des élévations de température locales d’environ 10 °C, avec un effet significatif sur l’activité des tumeurs.

The aim of this Thesis work was to address the issue of microbial contamination inside fuel tanks. Microorganisms induce the chemical corrosion of airplane tank walls due to their production of organic acids. Biocide compounds are typically used to inhibit these microorganisms, either in the form of organic small molecules, or most commonly as chromium-based coatings on the walls to hinder chemical corrosion. Organic biocides need to be replenished regularly, while chromium is a particularly dangerous compound targeted by the European Registration, Evaluation and Authorization of Chemicals (REACh) legislation due to its carcinogenic nature. A replacement approach selected for this project was the development of a smart system of multifunctional polymeric particles synthesized by dispersion ROMP, which can deliver a biocide following an acidic trigger due to the presence of microorganisms. The polymerization utilized a linear α-norbornenyl-polyglycidol macromonomer as a reactive surfactant. The hydroxyl-rich polyglycidol backbone of the macromonomer was beneficial for the conjugation of dodecylamine through a pH-sensitive imine bond and permitted the preparation of highly functionalized bioactive particles. A proof of concept for the pH sensitivity of the system was provided and the antifungal efficacy of the biocide-functionalized macromonomer and particles was verified. The particles were also integrated in a coating formulation to simulate their application on tank walls. The qualities of the original coating were preserved even after prolonged exposure to corrosive conditions, making this system viable for its foreseen application., Ce travail de thèse consiste à combattre le développement microbien des réservoirs de carburant aéronautiques dont le métabolisme entraine la production d’acides organiques susceptibles de corroder les parois métalliques des réservoirs. Des substances biocides sont habituellement utilisées pour éliminer les populations microbiennes. Ces substances peuvent être des composés organiques ou bien de manière plus courante du chrome (VI) sous forme de revêtement à la surface des parois afin de créer une couche passive et d’empêcher la corrosion chimique. Cependant, le chrome appartient à la catégorie des substances cancérogènes, mutagènes et reprotoxiques et se trouve maintenant soumis à restriction par la réglementation européenne Registration, Evaluation and Authorization of Chemicals (REACh). Pour remplacer les systèmes en place, le choix s’est porté sur la préparation de particules polymères pH-sensibles capables de libérer une molécule biocide en présence de microorganismes. De telles particules sont obtenues par copolymérisation par métathèse de cyclo-oléfines (ROMP) de norbornène avec un macromonomère linéaire de polyglycidol α-norbornenyl. Ce dernier permet d’une part la stabilisation des particules et d’autre part la multifonctionnalisation de l’objet par des molécules de biocide. Celles-ci sont introduites sur la chaîne de polyglycidol via un lien imine pH-sensible par substitution des fonctions hydroxyle par des entités dodécylamine. La libération du biocide à un pH inférieur à 7 a été validée ainsi que les capacités de ces particules à lutter contre des microorganismes tel que Hormoconis resinae souche identifiée comme se développant dans les réservoirs d’avions. Dans une dernière étape, les particules fonctionnalisées dodécylamine ont été incorporées dans un revêtement usuel en aéronautique et la capacité des particules à ne pas altérer la résistance du revêtement de base à des conditions de corrosion extrêmes a permis de vérifier leur applicabilité dans ce domaine.