Élaboration et évaluation biologique de nouveaux matériaux

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Elaboration et eacutevaluation biologique de nouveauxmateacuteriaux lignocellulosiques antibacteacuteriens

Zineb Khaldi

To cite this versionZineb Khaldi Elaboration et eacutevaluation biologique de nouveaux mateacuteriaux lignocellulosiques antibac-teacuteriens Autre Universiteacute de Limoges 2018 Franccedilais NNT 2018LIMO0090 tel-02045667

ZINEB KHALDI | Thegravese de doctorat | Universiteacute de Limoges

Universiteacute de Limoges

ED 614- Chimie Ecologie Geacuteosciences et Agrosciences (CEGA)

PEIRENE

Thegravese pour obtenir le grade de

Docteur de lrsquoUniversiteacute de Limoges Chimie des substances naturelles

Preacutesenteacutee et soutenue par

ZINEB KHALDI

Le 26 octobre 2018

Thegravese dirigeacutee par Professeur ZERROUKI Rachida et Docteur OUK Tan-Sothea

JURY

Rapporteurs

Mme Sandrine Bouquillon Professeur Universiteacute de Reims

M Philippe Geacuterardin Professeur Universiteacute de Lorraine

Examinateurs

M Nicolas Joly Professeur Universiteacute drsquoArtois

M Noureddine Idrissi Kandri Professeur Universiteacute Sidi Mohamed Ben Abdellah de Fegraves

M Vincent Gloaguen Professeur Universiteacute de Limoges

M Tan-Sotheacutea Ouk Maicirctre de confeacuterences Universiteacute de Limoges

Mme Rachida Zerrouki Professeur Universiteacute de Limoges

Elaboration et eacutevaluation biologique de nouveaux mateacuteriaux

lignocellulosiques antibacteacuteriens

Thegravese de doctorat



Rien nrsquoest jamais perdu tant qursquoil reste quelque chose agrave trouver

Pierre Dac



Remerciements

Pour commencer je veux adresser mes remerciements au Professeur Sandrine BOUQUILLON

et au Professeur Philippe GERARDIN pour avoir accepteacute de juger ce travail en tant que

rapporteurs Je remercie eacutegalement le Professeur Nicolas JOLY le professeur Noureddine

IDRISSI KANDRI et le professeur Vincent GLOAGUEN drsquoavoir accepteacute de faire partie du jury

en tant qursquoexaminateurs

Je tiens agrave exprimer mes remerciements les plus sincegraveres agrave ma directrice de thegravese le professeur

Rachida ZERROUKI Je vous remercie de mrsquoavoir eacutecouteacute conseilleacute encourageacute et soutenue et

cela depuis ma troisiegraveme anneacutee de Licence et agrave tout moment Je vous suis tregraves reconnaissante

pour votre grande disponibiliteacute ainsi que pour vos exceptionnelles qualiteacutes peacutedagogiques et

scientifiques Je vous remercie pour tout ce que vous mrsquoavez apporteacute pour votre bonne humeur

et pour votre encadrement sans faille Merci pour tous les bons moments de convivialiteacute au

labo ou en dehors Difficile de vous remercier en quelques ligne Je veux tout simplement vous

assurer de mon profond respect mon admiration et surtout vous dire un grand merci pour

tout

Jrsquoadresse eacutegalement mes remerciements chaleureux agrave monsieur Tan-Sothea OUK pour avoir

codiriger cette thegravese Merci de mrsquoavoir formeacute et de mrsquoavoir initieacute agrave la microbiologie Gracircce agrave

vous jrsquoai pu gagner en autonomiehellip Je vous remercie pour la confiance que vous mrsquoavez

accordeacutee et pour votre gentillesse

Un remerciement tout particulier agrave madame Sabine LHERNOULD et monsieur Guy COSTA les

deux personnes qui ont eacutenormeacutement contribueacute agrave lrsquoeacutelaboration de ce manuscrit Je vous

remercie pour les nombreux eacutechanges et vos conseils tregraves enrichissants et pour avoir consacreacute

du temps agrave la relecture et agrave la correction de ce manuscrit Jrsquoai appreacutecieacute outre vos compeacutetences

scientifiques vos qualiteacutes humaines et votre grande gentillesse

Je remercie monsieur Vincent SOL directeur du laboratoire pour mrsquoavoir accueillie au sein de

son eacutequipe Je suis tregraves reconnaissante pour lrsquoaide que vous mrsquoavez apporteacute depuis ma

premiegravere anneacutee de Master en tant que professeur dans ce parcours en tant que directeur du

laboratoire auquel est adosseacute ce parcours et en tant que chercheur

Je tiens eacutegalement agrave remercier tous mes enseignants de chimie organique Mr Vincent

CHALEIX Mr Nicolas VILLANDIER Mme Steacutephanie LHEZ Mr Robert GRANEThellip Merci pour


votre accueil votre aide et pour les eacutechanges enrichissants que ce soit drsquoun point de vue

scientifique ou personnel

Jrsquoadresse mes remerciements agrave tous les membres du laboratoire pour leur accueil leur

amabiliteacute et leur gentillesse Je me suis bien senti dans ce groupe et tregraves vite inteacutegreacute Merci agrave

Dorotheacutee pour ton aide et tes encouragements lors de mes TP en tant qursquoeacutetudiante ou

enseignante Merci agrave Freacutedeacuterique Michelle Cristelle Evelynehellip Je vous remercie pour votre

sympathie et pour les eacutechanges que nous avons eus par-ci par-lagrave Je tiens agrave remercier Sylvie

LAVAL notre super secreacutetaire toujours precircte agrave nous aider avec son grand cœur et son grand

caractegravere Merci agrave Odile DUVAL pour son aide et sa disponibiliteacute gracircce agrave toi jrsquoai vu Berlin

Un grand merci pour toute lrsquoeacutequipe de lrsquoIUT- Geacutenie biologie pour votre accueil votre

disponibiliteacute et votre convivialiteacute Je pense agrave toi Karine tout particuliegraverement tu mrsquoas tout

appris tu mrsquoas formeacute aux techniques de microbiologie et ce nrsquoeacutetait pas facile eacutetant donneacute que

jrsquoeacutetais novice (je pense agrave ma premiegravere coloration de Gram plutocirct pas mal ) Bien sucircr une

penseacutee pour toi Cornelia merci pour ton aide nos petites discussions vont me manquer Un

grand merci les filles Vous eacutetiez toujours disponible afin que je puisse mener agrave bien mes tests

antibacteacuteriens Jrsquoai passeacute avec vous des moments drsquoeacutechanges inoubliables Je pense eacutegalement

au professeur Philippe BRESSOLIER je vous remercie pour votre aide et votre bonne humeur

Jrsquoadresse eacutegalement mes remerciements agrave Mr Yann LAUNEY pour le temps passeacute agrave reacutealiser les

images MEB pour son expertise et sa gentillesse Je tiens eacutegalement agrave remercier vivement Mr

Etienne LABORDE pour avoir reacutealiseacute de nombreuses caracteacuterisations XPS Mr Yves

CHAMPAVIER pour les caracteacuterisations par RMN Mr Cyrile COLAS pour les caracteacuterisations

par spectroscopie de masse ainsi que Mr Patrice FANDANECHE pour les analyses

eacuteleacutementaires

Je souhaite eacutegalement remercier Amel HAJ-BOUAZZA pour son aide et sa grande gentillesse

Merci drsquoecirctre toujours precircte pour mrsquoaccueillir au Canada je ne te remercierai jamais assez

pour cela sans oublier Mr Daniel Montplaisir que je remercie pour sa collaboration ses

discussions passionnantes et sa lettre drsquoaccueil Je vous souhaite et agrave votre petit prince

adorable Noah un futur rempli de bonheur de santeacute et de reacuteussite

Aussi mes sincegraveres remerciements aux professeurs du CNAM agrave Paris Mme Najla FOURATI et

Mr Chouki ZERROUKI Je nrsquooublierai jamais le court seacutejour que jrsquoai passeacute dans votre

laboratoire je vous remercie pour les discussions tregraves enrichissantes qui mrsquoont permis de


deacutecouvrir le monde des biocapteurs Votre accueil et votre grande gentillesse mrsquoont beaucoup

toucheacute Je tiens agrave exprimer ma reconnaissance agrave Mr Chouki ZERROUKI pour avoir pris de son

temps et reacutealiseacute les tests physiques dont jrsquoavais besoin

Un grand merci agrave Mr Romain LUCAS et madame Jessica ROPER pour avoir consacreacute du temps

agrave la relecture des articles

Je tiens ensuite agrave remercier mes diffeacuterents collegravegues pour leur humour et les bons moments

passeacutes ensemble A toi Keacuterim (mon premier encadrant je ne trsquooublierai jamais ) Idelette (

je pense agrave tes macarons et les petites plantes ) Florent Olivier Tom Benjamin Florian Mark-

Arthur Guillaume Jeremy Veronica (lrsquoadorable italienne )hellip A toi Soukaina notre aventure

date du Maroc Les eacutetudes nous donnent des camarades et les eacutepreuves des fregraveres et sœurs tu

en es une pour moi je te dis merci et je te souhaite le meilleur pour la suite A toi Amaury un

merci tout particulier Un grand merci eacutegalement agrave mon adorable Claire BESSE on a passeacute

des moments inoubliables (je pense agrave nos journeacutees agrave lrsquoiut ) Je te remercie pour ta

personnaliteacute pleine de gentillesse et drsquoattention Merci drsquoavoir supporteacute la chaleur (45deg )

pour ecirctre agrave mes coteacute Je te souhaite plein de bonnes choses A vous tous je vous souhaite le

meilleur au niveau personnel et professionnel Sans vous lrsquoaventure nrsquoaurais pas eacuteteacute la mecircme

A mes stagiaires Marlegravene Suchareau Djihad Naanaa Mehdi Taib jrsquoai appris beaucoup de

chose avec vous je vous remercie et je vous souhaite une bonne continuation

Un petit coucou de passage pour Ahmed (Bon courage pour la fin de ta thegravese ) et

Abdechakour

En fin je remercie ceux qui ont toujours eacuteteacute lagrave pour moi je pense eacutevidemment agrave mes parents

et mes fregraveres (Amine et Ismail) qui sans eux je ne serais pas lagrave aujourdrsquohui Comment parler

de moi sans parler de vous Tout au long de mon cursus vous mrsquoavez toujours soutenu

encourageacute et aideacute Vous mrsquoavez donneacute toutes les chances pour reacuteussir Jrsquoespegravere que vous

trouvez dans la reacutealisation de ce travail lrsquoaboutissement de vos efforts ainsi que lrsquoexpression

de ma plus affectueuse gratitude

Mention speacuteciale agrave mon mari qui mrsquoa toujours encourageacute soutenu et pousseacute agrave aller de lrsquoavant



Droits drsquoauteurs

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Table des matiegraveres

Introduction geacuteneacuterale 1

Chapitre 1 Etat de lrsquoart - Les bacteacuteries les contaminations bacteacuteriennes et les surfaces

antibacteacuteriennes existantes 3

I Les bacteacuteries les infections bacteacuteriennes et la contamination de surface 5

I1 Les bacteacuteries 5

I11 Structure des bacteacuteries 5

I111 La paroi 6

I112 Les flagelles et les pili 7

I12 Les diffeacuterents modes de vie des bacteacuteries 7

I13 La croissance bacteacuterienne 7

I2 Les infections bacteacuteriennes 9

I3 La contamination des surfaces Formation de biofilms 10

I31 Les facteurs influenccedilant lrsquoadheacutesion bacteacuterienne 12

I311 Les facteurs lieacutes agrave la bacteacuterie 12

I312 Les facteurs lieacutes agrave la surface du mateacuteriau 13

I313 Les facteurs lieacutes agrave lrsquoenvironnement 14

II Les strateacutegies de lutte contre les contaminations bacteacuteriennes 15

II1 Les surfaces biocides 15

II11 Lrsquoimmobilisation des antibiotiques sur support 15

II12 Le revecirctement de surfaces par des eacuteleacutements meacutetalliques 18

II13 Le revecirctement de surfaces par des polymegraveres biocides 19

II2 Les surfaces photobacteacutericides 20

II3 Les surfaces antiadheacutesives 24

II31 Les surfaces super-hydrophobes 24

II32 Les surfaces super hydrophiles 25

III Objet du travail 28

IV Les mateacuteriaux lignocellulosiques 29

IV1 La cellulose 30

IV2 La lignine 31

IV3 Les heacutemicelluloses 32

IV4 La pacircte agrave papier agrave partir du bois 34

IV41 Les pacirctes meacutecaniques 34

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IV42 Les pacirctes chimiques 34

IV43 Le papier comme supports drsquoantibacteacuteriens 35

Chapitre 2 Elaboration de papiers actifs par greffage de biocides naturels Evaluation

biologique 39

I Elaboration de mateacuteriaux antibacteacuteriens par immobilisation de biocides naturels 41

I 1 Les biocides naturels 41

I11 Les peptides antimicrobiens 41

I12 Les enzymes antimicrobiens 45

I13 Les huiles essentielles 47

II Elaboration de nouveaux mateacuteriaux bioactifs par greffage de composeacutes drsquohuiles

essentielles sur les fibres de pacircte kraft 53

II1 Strateacutegie de synthegravese 53

II2 Mono substitution de la triazine 54

II21 Fixation du thymol sur la triazine 54

II22 Fixation du carvacrol sur la triazine 57

II3 Fonctionnalisation de la pacircte Kraft 58

II31 Greffage du thymol-triazine sur les fibres de pacircte Kraft 59

II32 Greffage du carvacrol-triazine sur la pacircte Kraft 61

II4 Evaluation de lactiviteacute microbiologique 64

II41 Preacuteparation des eacutechantillons 66

II42 Activiteacute antibacteacuterienne des mateacuteriaux PK-Triazine-Thymol et PK-Triazine-Carvacrol 66

II43 Activiteacute antibacteacuterienne de meacutelanges des mateacuteriaux PK-Triazine-Thymol et PK-Triazine-

Carvacrol 72

II44 Activiteacute antibacteacuterienne sur un meacutelange de bacteacuteries E coli et S aureus 74

II5 Conclusion 75

III De la pacircte Kraft agrave la pacircte thermomeacutecanique 76

III1 Preacuteparation des mateacuteriaux PTM-Triazine-Thymol et PTM-Triazine-Carvacrol 77

III2 Evaluation de lrsquoactiviteacute antibacteacuterienne des mateacuteriaux PTM-Triazine-Thymol et PTM-

Triazine-Carvacrol 79

III3 Conclusion 83

Chapitre 3 Elaboration de nouveaux mateacuteriaux antibacteacuteriens portant le motif aryl-123-

triazole 85

I Elaboration de nouveaux mateacuteriaux bioactifs portant le motif aryl-123-triazole 87

I1 Les triazoles 87

I11 Les 124-triazoles 88

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I121 Utilisation du 123-triazole pour lrsquooptimisation de lrsquoactiviteacute antimicrobienne 92

I122 Utilisation du triazole pour deacutevelopper de nouvelles moleacutecules antimicrobiennes agrave partir

des substrats inactifs 100

II Preacuteparation de diffeacuterents aryltriazoles supporteacutes sur la pacircte kraft 102


II2 Synthegravese des deacuteriveacutes azideacutes 103

II3 Preacuteparation de la pacircte kraft propargyleacutee 105

II4 Reacuteaction de cycloaddition entre la pacircte Kraft propargyleacutee et les deacuteriveacutes azideacutes 106

II5 Evaluation de lactiviteacute microbiologique des mateacuteriaux de pacircte Kraft 123-triazoleacutes 109

II6 Etude de lrsquoactiviteacute antibacteacuterienne des mateacuteriaux 123-triazoleacutes en fonction du temps 111

II7 Activiteacute antibacteacuterienne des meacutelanges des mateacuteriaux 123-triazoleacutes 115

II8 Etude de lrsquoactiviteacute antibacteacuterienne des diffeacuterents meacutelanges de mateacuteriaux 123-triazoleacutes en

fonction du temps 118

II9 Etude de lrsquoactiviteacute antibacteacuterienne des mateacuteriaux 123-triazoleacutes sur un meacutelanges de

bacteacuteries E coli et S aureus 121

II10 Conclusion 122


III1 Propargylation des fibres de pacircte thermomeacutecanique 123

III2 Reacuteaction de cycloaddition entre les fibres de pacircte thermomeacutecanique propargyleacutees et les

azido-aryles portant les substituants hydroxyeacutethyle et eacutethoxycarbonyle 124

III3 Evaluation de lrsquoactiviteacute antibacteacuterienne des mateacuteriaux PTM 123-triazoleacutes portant les

substituants hydroxyeacutethyle et eacutethoxycarbonyle 126

III4 Elaboration et eacutevaluation biologique des mateacuteriaux portant les substituants

hydroxymeacutethyle meacutethoxyle et aceacutetyle 128

III41 Elaboration des mateacuteriaux 128

III42 Evaluation biologique 130

III5 Conclusion 132

Conclusion geacuteneacuterale 134

Chapitre 4 Partie expeacuterimentalehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip137

I Mateacuteriels 139

I1 Reacuteactifs et solvants 139

I2 Chromatographie 140

I21 Chromatographie sur couche mince (CCM) analytique 140

I22 Chromatographie sur couche mince preacuteparative 140

I3 Analyses 140

I31 Spectroscopie de Reacutesonance Magneacutetique Nucleacuteaire (RMN) 140

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I32 Spectroscopie Infrarouge agrave Transformeacutee de Fourier (FTIR) 140

I33 Spectroscopie de Masse 140

I34 Spectroscopie Photoeacutelectronique X (XPS) 141

I35 Microscopie Electronique agrave Balayage Environnemental (MEB Environnemental) 143

I36 Analyses eacuteleacutementaires 143

II Tests microbiologiques 144

II1 Souches bacteacuteriennes 144

II2 Milieux de culture 144

II3 Meacutethode drsquoeacutevaluation de lrsquoactiviteacute antibacteacuterienne 144

III Synthegraveses 146

III1 Elaboration drsquoun papier bioactif par greffage de biocides naturels 146

III11 Monosubstitution de la triazine par le Thymol et le Carvacrol 146

III12 Greffage du thymol-triazine et du carvacrol-triazine sur les fibres de pacircte agrave papier 148

III2 Elaboration de nouveau mateacuteriaux bioactifs portant un aryltriazole 150

III21 Propargylation des fibres de pacircte agrave papier 150

III22 Synthegravese des deacuteriveacutes azidoaryles 151

III23 Greffage des azido-aryles sur les fibres de pacircte agrave papier propargyleacutees 153

PUBLICATIONS SCIENTIFIQUES 157

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Table des figures

Figure 1 Exemple drsquoune structure bacteacuterienne 5

Figure 2 Diffeacuterentes formes des bacteacuteries 6

Figure 3 Structures de la paroi chez les bacteacuteries Gram neacutegatif et Gram positif 6

Figure 4 Courbe de la croissance bacteacuterienne 8

Figure 5 Modegravele repreacutesentant les eacutetapes de la formation drsquoun biofilm bacteacuterien 11

Figure 6 Structure du triclosan 16

Figure 7 Scheacutema de couplage de la teacutetracycline agrave une surface de titane 16

Figure 8 Structure de deux exemples de polymegraveres biocideshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip19

Figure 9 Structure du chitosan protoneacute 19

Figure 10 Concept des surfaces photobacteacutericides 21

Figure 11 Structure du coton photo bacteacutericide 21

Figure 12 Structure des nanocristaux de cellulose photobacteacutericides 22

Figure 13 Structure des phtalocyanines incorporeacutees dans le polystyregravene 23

Figure 14 Structure de la phtalocyanine (a) et de la porphyrine (b) incorporeacutees dans le polyureacutethane 23

Figure 15 Goutte drsquoeau poseacutee sur une surface super hydrophobe (A) hydrophobe (B) et hydrophile (C)

24

Figure 16 Gouttes drsquoeau sur une feuille de lotus 24

Figure 17 La surface superhydrophobe eacutelaboreacutee 25

Figure 18 Film antibacteacuterien eacutelaboreacute par incorporation des nanoparticules de silice et de polyeacutethyleacutenimine

ramifieacute 26

Figure 19 Proprieacuteteacutes antiadheacutesives du mateacuteriau BPEI SiSQ 26

Figure 20 Greffage de polyeacutethylegravene glycol (PEG) sur une surface de polyureacutethane (PU) en utilisant

lrsquohexameacutethylegravene diisocyanate (HDI) comme agent de couplage 27

Figure 21 Mateacuteriaux deacuteveloppeacutes par greffage de composeacute drsquohuiles essentielles sur les fibres de pacircte Kraft

28

Figure 22 Mateacuteriaux eacutelaboreacutes par greffage de moleacutecules aromatiques sur les fibres de pacircte Kraft 28

Figure 23 Structure tridimensionnelle drsquoun mateacuteriau lignocellulosique 29

Figure 24 De la fibre agrave la cellulose 30

Figure 25 Structure de la cellulose 30

Figure 26 Liaisons hydrogegravene intramoleacuteculaires et intermoleacuteculaires au sein de la cellulose 31

Figure 27 Structure des trois principaux constituants de la lignine 31

Figure 28 Structure drsquoun fragment de lignine de bois de reacutesineux selon Alder 32

Figure 29 Les principaux constituants des heacutemicelluloses 33

Figure 30 Deacutepocirct couche par couche du chitosan et des nanoparticules drsquoargents sur des fibres de la pacircte

Kraft 35

Figure 31 Greffage de triclosan sur les fibres de pacircte Kraft 36

Figure 32 Elaboration de papier filtre photobacteacutericide 37

Figure 33 Papier photobacteacutericide eacutelaboreacute 38

Figure 34 Diffeacuterents modes drsquoaction des peptides antimicrobiens 42

Figure 35 La ponericine incorporeacute dans un film multicouche et la structure de Poly (β- amino ester)

ponericine G1 sulfate de chondroiumltine acide alginique et sulfate de dextrane 43

Figure 36 Scheacutema de lrsquoimmobilisation de peptide Tet213 sur le titane 44

Figure 37 Scheacutema de lrsquoimmobilisation de la Magainine II sur les fibres de PLGA 44

Figure 38 Greffage de la Magainine I sur une surface drsquoor 45

Figure 39 Greffage de la DNase sur une surface de titane 46

Figure 40 Structure des composeacutes impliqueacutes dans les activiteacutes antibacteacuteriennes des huiles essentielles48

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Figure 41 Structure de terpinegravene-4-ol (a) et de 18-cineacuteole (b) 49

Figure 42 Structure du polybutyrate adipate teacutereacutephtalate (PBAT) 49

Figure 43 Greffage du menthol sur la surface de nanodiamant 50

Figure 44 Scheacutema geacuteneacuterale dU greffage de composeacutes drsquohuiles essentielles sur une surface de silice A

greffage du carvacrol B greffage de la vanilline 51

Figure 45 Greffage drsquoeugeacutenol sur les fibres de coco 52

Figure 46 Scheacutema de greffage de composeacutes drsquohuiles essentielles sur les fibres de pacircte Kraft 54

Figure 47 Reacuteactiviteacute thermo-deacutependante du chlorure cyanurique 55

Figure 48 Scheacutema de synthegravese du thymol-triazine 55

Figure 49 Spectre IR du thymol et du Thymol-Triazine 57

Figure 50 Scheacutema de synthegravese du carvacrol-triazine 57

Figure 51 Scheacutema de greffage du thymol-triazine sur les fibres de la pacircte kraft 59

Figure 52 Spectre IR de la PK greffeacutee par le thymol-triazine 60

Figure 53 Spectre XPS de la pacircte Kraft greffeacutee par le thymol-triazine 60

Figure 54 Greffage du carvacrol-triazine sur la pacircte Kraft 61

Figure 55 Spectre IR de la pacircte Kraft greffeacutee par le carvacrol-triazine 62

Figure 56 Spectre XPS de la pacircte Kraft greffeacutee par le carvacrol-triazine 62

Figure 57 Spectre IR du mateacuteriau PK-Triazine-Carvacrol agrave TA et agrave 50 degC 63

Figure 58 Greffage du chlorure cyanurique sur la pacircte kraft 64

Figure 59 Spectre IR de la pacircte Kraft greffeacutee par la triazine 65

Figure 60 Scheacutema de la substitution drsquoun chlore du noyau triazine par lrsquohydroxyde 65

Figure 61 Evaluation de la zone dinhibition a mateacuteriaux greffeacutes b composeacutes dhuiles essentielles libres

deacuteposeacutes sur les fibres de pacircte kraft i PK ii Thymol libre deacuteposeacute sur la pacircte kraft iii Carvacrol libre

deacuteposeacute sur la pacircte kraft 67

Figure 62 Activiteacute antibacteacuterienne des mateacuteriaux laquo PK-Triazine-Composeacute drsquohuile essentielle raquo contre E

coli et S aureus 68

Figure 63 Analyses par MEB environnemental de E coli apregraves 24h de contact avec la pacircte kraft non

modifieacutee et avec le mateacuteriau PK-Triazine-Thymol 70

Figure 64 Structure de la thymoquinone 71

Figure 65 Images MEB de S aureus non traiteacutee (a) S aureus exposeacutee agrave la thymoquinone agrave une

concentration eacutegale agrave la CMI (b) S aureus exposeacutee agrave la thymoquinone agrave une concentration eacutegale agrave 2xCMI

(c) E coli non traiteacutee (d) E coli exposeacutee agrave la thymoquinone agrave une concentration eacutegale agrave la CMI (e)

Ecoli exposeacutee agrave la thymoquinone agrave une concentration eacutegale agrave 2xCMI (f) 71

Figure 66 Comparaison de lrsquoactiviteacute antibacteacuterienne des mateacuteriaux PK-Triazine-Thymol et PK-Triazine-

Carvacrol avec les meacutelanges 12 et 3 contre E coli 73


Carvacrol avec les meacutelanges 12 et 3 contre S aureus 73

Figure 68 Activiteacute antibacteacuterienne des diffeacuterents mateacuteriaux sur un meacutelange de E coli et S aureus 75

Figure 69 Fibres de pacircte thermomeacutecanique non modifieacutees 77

b Fibres de pacircte thermomeacutecanique greffeacutees avec le Thymol-Triazine 77

Figure 70 Spectre IR de la pacircte thermomeacutecanique et du mateacuteriau PTM-Triazine-Thymol 77

Figure 71 Activiteacute antibacteacuterienne des mateacuteriaux laquo PTM-Composeacute drsquohuile essentielle raquo contre E coli et

S aureus 80

Figure 72 Comparaison de lrsquoactiviteacute antibacteacuterienne des mateacuteriaux agrave base de PK et ceux agrave base de PTM

contre E coli et S aureus 81

Figure 73 Activiteacute antibacteacuterienne des meacutelanges de mateacuteriaux PTM-Triazine-Thymol et PTM-Triazine-

Carvacrol contre E coli et S aureus 82

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Figure 74 Comparaison de lrsquoactiviteacute antibacteacuterienne des diffeacuterents meacutelanges agrave base de PK et ceux agrave base

de PTM contre E coli et S aureus 83

Figure 75 Structure de 123-triazole et 124-triazole 87

Figure 76 Structure de fluconazole 88

Figure 77 Structure de lrsquoitraconazole 88

Figure 78 Structure de la ribavirine et du rizatriptane 89

Figure 79 Structure du N-acryloyl glycinamide et de 1-vinyl-124-triazole 89

Figure 80 Exemple de moleacutecules bioactives agrave base de 123-triazole 90

Figure 81 Reacuteaction de cycloaddition azoturealcyne de Huisguen conduisant agrave deux triazoles isomegraveres

90

Figure 82 Meacutecanisme de cycloaddition 13-dipolaire azoturealcyne catalyseacutee par le cuivre 91

Figure 83 Structure du tazobactame 92

Figure 84 Structure du ciprofloxacine (a) du norfloxacine (b) et de lrsquoacide pipemidique (c) 93

Figure 85 Structure de base des quinolones 93

Figure 86 Scheacutema de couplage de diffeacuterentes moleacutecules azideacutees aux antibiotiques 1 couplage des acides

amineacutes 2 couplage des peptides 3 couplage drsquoaryles 94

Figure 87 Structure de la chalcone et de la flavone 94

Figure 88 Moleacutecules posseacutedant les meilleures activiteacutes antibacteacuteriennes 95

Figure 89 Structure de meacutetronidazole 96

Figure 90 Scheacutema de synthegravese des driveacutes de meacutetronidazole 96

Figure 91 Scheacutema de synthegravese des deacuteriveacutes 123-triazoleacutes de lrsquoisoniazide 97

Figure 92 Structure de la coumarine 98

Figure 93 Scheacutema de synthegravese de deriveacutes 123-triazoleacutes de la coumarine 1 Bis-coumarinyl-triazole 2

Mono-coumarinyl-triazole 98

Figure 94 Deacuteriveacutes 123-triazoleacutes de chitosan 99

Figure 95 Deacuteriveacutes de chitosan contenant du triazole substitueacute par des alcools 99

Figure 96 Diffeacuterents deacuteriveacutes 123-triazoleacutes de saccharose 100

Figure 97 Diffeacuterents deacuteriveacutes 123-triazoleacutes de D-Glucose 101

Figure 98 Diffeacuterents deacuteriveacutes 123-triazoleacutes drsquoamidon 102

Figure 99 Scheacutema geacuteneacuteral de synthegravese de mateacuteriaux 123-triazoleacutes 103

Figure 100 Scheacutema de synthegravese des azido-aryles 103

Figure 101 Spectre IR de lrsquoazidobenzegravene 104

Figure 102 Spectre IR de la pacircte Kraft non modifieacutee et la pacircte kraft propargyleacutee 105

Figure 103 Spectre XPS de la pacircte kraft propargyleacutee 106

Figure 104 Scheacutema de greffage des azido-aryles sur la pacircte kraft propargyleacutee 107

Figure 105 Spectre IR de la pacircte Kraft propargyleacutee et du mateacuteriau portant le substituant eacutethoxycarbonyle

(Rrsquo=COOEt) 108

Figure 106 Spectre XPS du mateacuteriau portant le substituant hydroxyle (Rrsquo= OH) 108

Figure 107 Activiteacute antibacteacuterienne des mateacuteriaux eacutelaboreacutes contre E coli agrave t0 et t24 110

Figure 108 Activiteacute antibacteacuterienne des mateacuteriaux eacutelaboreacutes contre S aureus agrave t0 et t24 110

Figure 109 Croissance bacteacuterienne de E coli en preacutesence de la pacircte kraft de la pacircte kraft propargyleacutee et

des diffeacuterents mateacuteriaux eacutelaboreacutes de t=48h agrave t=7 j 112

Figure 110 Croissance bacteacuterienne de S aureus en preacutesence de la pacircte kraft de la pacircte kraft propargyleacutee

et des diffeacuterents mateacuteriaux eacutelaboreacutes de t=48h agrave t=7 j 113

Figure 111 Les diffeacuterents deacuteriveacutes triazoleacutes syntheacutetiseacutes 114

Figure 112 Activiteacute antibacteacuterienne des meacutelanges contre E coli 116

Figure 113 Reacutesultats deacutetailleacutes de lrsquoactiviteacute des meacutelanges de mateacuteriaux triazoleacutes contre E coli 117

Figure 114 Activiteacute antibacteacuterienne des meacutelanges contre S aureus 117

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Figure 115 Reacutesultats deacutetailleacutes de lrsquoactiviteacute des meacutelanges de mateacuteriaux triazoleacutes contre S aureus 118

Figure 116 Croissance bacteacuterienne de E coli en preacutesence de diffeacuterents meacutelanges de mateacuteriaux triazoleacutes

de t=48h agrave t=7j 119

Figure 117 Croissance bacteacuterienne de S aureus en preacutesence de diffeacuterents meacutelanges de mateacuteriaux triazoleacutes


Figure 118 Activiteacute antibacteacuterienne des diffeacuterents mateacuteriaux (A B C D E et F) sur un meacutelange de E

coli et S aureus 121

Figure 119 Spectre IR de la pacircte thermomeacutecanique non modifieacutee (PTM) et propargyleacutee (PTM PROP)

apregraves 2h 4h 6h 24h et 4j de reacuteaction 124

Figure 120 Spectre IR de la pacircte thermomeacutecanique propargyleacutee apregraves 24h et les mateacuteriaux portant le

substituant hydroxyeacutethyle obtenus par greffage sur la pacircte thermomeacutecanique propargyleacutee apregraves 2h 4h

6h 24h et 4j de reacuteaction 125


substituant eacutethoxycarbonyle obtenus par greffage sur la pacircte thermomeacutecanique propargyleacutee apregraves 2h 4h


Figure 122 Activiteacute antibacteacuterienne contre E coli de la pacircte thermomeacutecanique (PTM) et des mateacuteriaux

portant le substituant hydroxyeacutethyle obtenus par greffage sur la pacircte thermomeacutecanique propargyleacutee

pendant 2h 4h 6h 24h et 4j 127

Figure 123 Activiteacute antibacteacuterienne contre S aureus de la pacircte thermomeacutecanique (PTM) les mateacuteriaux

portant le substituant eacutethoxycarbonyle obtenus par greffage sur la pacircte thermomeacutecanique propargyleacutee


Figure 124 Spectre IR de la pacircte thermomeacutecanique propargyleacutee apregraves 24h et des mateacuteriaux portant les

substituants meacutethoxyle aceacutetyle et hydroxymeacutethyle 129

Figure 125 Activiteacute antibacteacuterienne de la pacircte thermomeacutecanique (PTM) et des diffeacuterents mateacuteriaux

triazoleacutes contre E coli 131


triazoleacutes contre S aureus 131

Figure 127 Comparaison de lrsquoactiviteacute antibacteacuterienne entre les mateacuteriaux triazoleacutes portant les substituant

hydroxymeacutethyle et hydroxyeacutethyle obtenus par greffage sur la pacircte Kraft et sur la pacircte thermomeacutecanique

contre de Ecolihelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip128

Figure 128 Comparaison de lrsquoactiviteacute antibacteacuterienne entre les mateacuteriaux triazoleacutes portant les substituants

meacutethoxyle aceacutetyle et eacutethoxycarbonyle obtenus par greffage sur la pacircte Kraft et sur la pacircte

thermomeacutecanique contre de S aureus 133

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Tables des abreacuteviations

AA acide amineacute

ATP Adeacutenosine Triphosphate

CCM Chromatographie sur Couche Mince

CHE Composeacutes drsquoHuiles Essentielles

CMI Concentration Minimale Inhibitrice

Coll Collaborateurs

CuAAC Cu(I)-catalyzed Azide Alkyne

Cycoaddition

DIPEA NN-Diisopropyleacutethylamine

DMF Dimethylformamide

DMSO Dimethyl Sulfoxide

DS Degreacute de Substituant

Eq Equivalent

eV eacutelectron-Volt

HDI HexameacutethylegraveneDiisocyanate

HE Huile Essentielle

InVs Institut nationale de Veille sanitaire

IR Infrarouge

Mag II Magainine II

MEB Microscope Electronique agrave Balayage

MET Microscope Electronique agrave

Transmittance

NaAsc Ascorbate de Sodium

ND Nanodiamant

PACT Photodynamic Antimicrobial

Chemotherapy

PAM Peptide Antimicrobien

PBAT Polybutyrate adipate teacutereacutephtalate

PCL Polycaprolactone

PE Polyeacutethylegravene

PEG Polyeacutethylegravene Glycol

PEI Polyeacutethyleacutenimine

PK Pacircte Kraft

PLGA Poly Lactic-co-Glycolic Acid

PP Polypropylegravene

ppm Partie par million

PTM Pacircte thermomeacutecanique

PU Polyureacutethane

RMN Reacutesonance Magneacutetique Nucleacuteaire

SARM Staphylococcus aureus reacutesistante agrave

la meacuteticilline

SASM Staphylococcus aureus sensible agrave la

meacuteticilline

SERM Staphylococcus epidermis

reacutesistante agrave la meacuteticilline

SQ Silsesquioxane

TA Tempeacuterature Ambiante

THF Teacutetrahydrofurane

TS Trypticase Soja

UAG Uniteacute Anhydroglucose

UFC Uniteacute Formant Colonie

XPS X-ray Photoelectron Spectroscopy

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INTRODUCTION GENERALE

La peau et les muqueuses respiratoires et digestives sont des barriegraveres naturelles efficaces

contre la peacuteneacutetration des micro-organismes pathogegravenes dans le corps humain Degraves qursquoun agent

virulent arrive agrave franchir ces barriegraveres il se multiplie et provoque des maladies infectieuses Ces

maladies sont un problegraveme majeur de santeacute publique et la lutte contre celles-ci est lrsquoune des

grandes aventures scientifiques et sociales depuis la reacutevolution Pasteurienne en 1870

Le 20egraveme siegravecle a eacuteteacute marqueacute par la deacutecouverte des meacutedicaments capables deacuteliminer les

microorganismes responsables de dizaines de milliers de morts chaque anneacutee En revanche la

diminution de la sensibiliteacute de la plupart des agents infectieux aux antimicrobiens ne cesse de se

deacutevelopper et touche notamment les bacteacuteries Capables de se multiplier rapidement les bacteacuteries

sont tregraves abondantes dans lrsquoenvironnement dans les aliments et sur les ecirctres vivants

Le risque drsquoecirctre contamineacute augmente lorsque les concentrations de certaines espegraveces

bacteacuteriennes deviennent anormalement eacuteleveacutees en particulier dans des lieux soumis agrave des regravegles

sanitaires strictes comme le milieu hospitalier lrsquoindustrie agroalimentaire ou les stations de

traitement des eaux Cette contamination consiste en lrsquoadheacutesion de bacteacuteries pathogegravenes ou

opportunistes sur une surface menant agrave la formation de biofilms Ces derniers contribuent agrave

lrsquoeacutemergence de reacutesistances de certaines souches bacteacuteriennes aux traitements antimicrobiens

conventionnels

Afin de reacutepondre au mieux agrave cette probleacutematique lrsquoeacutelaboration de surfaces

antibacteacuteriennes srsquoavegravere ecirctre une strateacutegie efficace pour empecirccher lrsquoadheacutesion des bacteacuteries ou

inhiber leur croissance

Lrsquoutilisation de fibres lignocellulosiques de la pacircte agrave papier comme support pour le deacutepocirct

ou le greffage de composeacutes antibacteacuteriens est au centre de plusieurs travaux de recherche Ces

fibres sont tregraves abondantes faciles agrave modifier chimiquement et adapteacutees agrave plusieurs utilisations

dans diffeacuterents domaines comme lrsquoimpression lrsquoemballage la peinture le textile lrsquohygiegravene

etchellip A ces avantages srsquoajoute la demande des industries papetiegraveres pour trouver de nouveaux

deacuteboucheacutes agrave leur production car elles souffrent depuis quelques anneacutees drsquoune crise importante

due au deacuteveloppement des reacuteseaux de communication drsquointernet de lrsquoeacutelectronique et du

numeacuterique

Crsquoest dans cette optique de valorisation des fibres de pacircte agrave papier et de deacuteveloppement

de supports antibacteacuteriens que srsquoinscrivent les travaux de recherche de la preacutesente thegravese reacutealiseacutee


agrave lrsquoUniversiteacute de Limoges Lrsquoobjectif de ces travaux est le deacuteveloppement de nouveaux mateacuteriaux

antibacteacuteriens agrave base de fibres de pacircte agrave papier Pour ce faire nous avons deacuteveloppeacute deux types

de mateacuteriaux lrsquoun en fixant sur les fibres de pacircte agrave papier des composeacutes drsquohuiles essentielles

connus pour leur activiteacute antibacteacuterienne (le thymol et le carvacrol) et lrsquoautre en fixant des

moleacutecules aromatiques qui nrsquoacquiegraverent leur potentiel antimicrobien qursquoune fois le greffage

covalent reacutealiseacute et un lien triazole formeacute


Chapitre 1

Etat de lrsquoart

Les bacteacuteries les contaminations bacteacuteriennes et les surfaces

antibacteacuteriennes existantes



I Les bacteacuteries les infections bacteacuteriennes et la contamination de

surface

Comme nous lrsquoavons preacuteciseacute dans lrsquointroduction geacuteneacuterale pour faire face aux problegravemes

de biocontamination des surfaces et aux reacutesistances bacteacuteriennes lrsquoeacutelaboration de mateacuteriaux

antibacteacuteriens srsquoest reacuteveacuteleacutee ecirctre une strateacutegie inteacuteressante

Avant de voir lrsquoeacutetat de lrsquoart de la conception de ces mateacuteriaux et les travaux reacutealiseacutes au cours de

cette thegravese une preacutesentation est deacutedieacutee aux geacuteneacuteraliteacutes sur les bacteacuteries les maladies infectieuses

et la contamination des surfaces

I1 Les bacteacuteries

I11 Structure des bacteacuteries

Les bacteacuteries sont parmi les plus anciens et les plus abondants ecirctres vivants sur terre Ce

sont des micro-organismes unicellulaires procaryotes Les cellules bacteacuteriennes sont entoureacutees

par une membrane plasmique doubleacutee drsquoune paroi A lrsquointeacuterieur de la cellule se trouve le mateacuteriel

geacuteneacutetique composeacute drsquoun chromosome bacteacuterien circulaire (Figure 1)

Figure 1 Exemple drsquoune structure bacteacuterienne [1]

La plupart des bacteacuteries sont soit spheacuterique (en forme de coque Figure 2a) comme

Staphylococcus aureus soit allongeacutee (en forme de bacille Figure 2b) comme Escherichia coli

Il existe eacutegalement des bacteacuteries spiraleacutees du genre treacuteponegraveme (Figure 2c)

[1] httpwwwmicrobiologie-medicalefrmicrobiologie-generalestructure-bacteriennehtml


Figure 2 Diffeacuterentes formes des bacteacuteries

I111 La paroi

Un eacuteleacutement important de la structure des bacteacuteries est leur paroi cellulaire Crsquoest une

structure rigide qui est agrave lrsquoorigine de la forme de la cellule bacteacuterienne et la protegravege des variations

de pression osmotique La coloration de Gram permet de les diviser en deux groupes bacteacuteriens

en se basant sur la diffeacuterence de la structure et de la composition chimique de cette paroi On

distingue (Figure 3)

Les bacteacuteries Gram neacutegatif (Gram -) Leur paroi possegravede un peptidoglycane fin localiseacute

en-dessous drsquoune bicouche phospholipidique (Exemple Escherichia coli)

Les bacteacuteries Gram positif (Gram +) Leur paroi est composeacutee essentiellement drsquoun

peptidoglycane ou mureacuteine eacutepais (Exemple Staphylococcus aureus)

Figure 3 Structures de la paroi chez les bacteacuteries Gram neacutegatif et Gram positif [2]

[2] R M Maier I I Pepper I L Pepper et al Environmental Microbiology 2nd edition chapter Academic Press

1999

Lipopolysaccharide

Pedptidoglycane

Acide lipoteichoiumlqueAcide teichoiumlque

Espace

peacuteriplasmique

Membrane

celluaire

Proteacuteines trans-

membranaires

Lipides

Proteacuteines

Membrane

externe

Porines

Gram neacutegative Gram positive


Il existe des bacteacuteries telles que les mycobacteacuteries qui reacutepondent tregraves mal agrave la coloration de Gram

leur paroi est riche en lipides (environ 23 pour 2 chez les autres bacteacuteries) elle forme une

veacuteritable enveloppe protectrice rendant difficile la peacuteneacutetration des colorants [3]

I112 Les flagelles et les pili

Certaines bacteacuteries sont mobiles gracircce agrave un ou plusieurs flagelles Leur longueur est

variable et peut atteindre jusqursquoagrave dix fois le diamegravetre de la cellule bacteacuterienne Elles permettent

agrave la bacteacuterie de se deacuteplacer vers des milieux ougrave les conditions de croissance sont plus favorables

Les pili sont des excroissances de la membrane de certains genres de bacteacuteries comme

P aeruginosa Neisseria gonorrhoeae et certaines souches drsquoE coli qui leur permettent de se

mouvoir et dadheacuterer agrave un substrat [4] Il existe eacutegalement des pili dont le rocircle est le transfert

drsquoinformation geacuteneacutetique au cours de la conjugaison

I12 Les diffeacuterents modes de vie des bacteacuteries

Selon les conditions environnementales les bacteacuteries peuvent ecirctre preacutesentes dans deux

eacutetats soit agrave lrsquoeacutetat veacutegeacutetatif durant lequel la bacteacuterie peut se multiplier ou agrave lrsquoeacutetat de repos

caracteacuteriseacute par un minimum deacutechanges avec le milieu exteacuterieur assurant la survie bacteacuterienne

sans multiplication

I13 La croissance bacteacuterienne

La croissance chez les bacteacuteries peut se traduire par une augmentation du volume de la

cellule bacteacuterienne mais elle conduit le plus souvent agrave une multiplication de cellules

Les bacteacuteries se multiplient par fusion binaire drsquoune cellule en phase de croissance active avec

partage eacutequivalent du mateacuteriel geacuteneacutetique Ce qui donne naissance agrave deux cellules filles identiques

agrave la cellule megravere Au cours de la croissance il se produit drsquoune part un appauvrissement du

milieu de culture en nutriments et drsquoautre part un enrichissement en sous-produits du

meacutetabolisme Il existe cinq phases dont lrsquoensemble constitue la courbe de croissance [5] (Figure

4)

[3] httpswwwbiomniscomreferentielliendocprecisMYCOBACTERIESpdf

[4] T Proft and E N Baker Pili in Gram-negative and Gram-positive bacteria-structure assembly and their role in

disease Cell Mol Life Sci 66 2009 613-35

[5] Universiteacute Meacutedicale Virtuelle Francophone Croissance des bacteacuteries Colleacutegiale des enseignants de

bacteacuteriologie-virologie-hygiegravene 2014 httpcampuscerimesfrmicrobiologiepoly-microbiologiepdf


Figure 4 Courbe de la croissance bacteacuterienne [5]

La Phase de latence (1) La dureacutee de cette phase deacutepend de lrsquoacircge des bacteacuteries et de

la composition du milieu Crsquoest le temps neacutecessaire agrave la bacteacuterie pour srsquoadapter au nouveau

substrat Durant cette phase le taux de croissance correspondant au nombre de division par uniteacute

de temps est nul

La Phase exponentielle de croissance (2) Cette phase dure tant que la vitesse de

croissance est constante Le taux de croissance atteint son maximum

Le deacutebut de la phase stationnaire (3) Elle correspond au deacutebut de leacutepuisement des

nutriments du milieu et de laccumulation des deacutechets La vitesse de croissance diminue

La Phase stationnaire (4) Les bacteacuteries qui se multiplient compensent celles qui

meurent et syntheacutetisent des proteacuteines de manque qui rendent la cellule plus reacutesistante aux

dommages Le taux de croissance devient nul

La Phase de deacuteclin (5) Les ressources nutritives sont eacutepuiseacutees les meacutetabolites

toxiques srsquoaccumulent et le nombre drsquoorganismes viables diminue Le taux de croissance est

neacutegatif

En situation de stress ou de carence les bacteacuteries peuvent adopter deux types de strateacutegie soit

elles passent agrave une forme de reacutesistance meacutetaboliquement inactive Crsquoest le cas des bacteacuteries du

genre Bacillus qui forme des spores soit elles deacuteveloppent des systegravemes de reacutegulation en adaptant

leur meacutetabolisme pour faire un maximum drsquoeacuteconomie Crsquoest le cas drsquoE coli


I2 Les infections bacteacuteriennes

Chez lrsquoHomme les cellules bacteacuteriennes sont dix fois plus nombreuses que les cellules

humaines [6] La majoriteacute drsquoentre elles sont inoffensives voire mecircme beacuteneacutefiques pour le corps

humain comme certaines bacteacuteries appeleacutees commensales qui sont preacutesentes en grande quantiteacute

dans le tube digestif et qui aident agrave la digestion [7] Drsquoautres bacteacuteries dites probiotiques peuvent

stimuler le systegraveme immunitaire ou aider agrave lrsquoabsorption de certains oligo-eacuteleacutements comme le fer

On retrouve les bacteacuteries probiotiques dans des produits alimentaires comme les yaourts [8]

Cependant il existe des espegraveces pathogegravenes agrave lrsquoorigine de nombreuses maladies infectieuses

Elles sont soit opportunistes habituellement inoffensives elles deviennent pathogegravenes chez les

personnes aux deacutefenses immunitaires alteacutereacutees (Exemple Pseudomonas aeruginosa [9]) soit

pathogegravenes stricts quel que soit la personne infecteacutee comme Salmonella typhimurium [10]

Un tregraves grand nombre dinfections bacteacuteriennes peuvent affecter lecirctre humain En fonction du

type de bacteacuterie telle ou telle partie de lorganisme sera infecteacutee par exemple la gorge (angine

bacteacuterienne) la vessie (cystite) ou encore le cœur (endocardite bacteacuterienne) Si certaines

infections sont beacutenignes dautres au contraire peuvent ecirctre mortelles

Les risques drsquoecirctre contamineacute et de contracter une infection augmentent lorsque les bacteacuteries sont

introduites dans des sites qui doivent ecirctre normalement aseptiques comme par exemple le milieu

hospitalier agrave lrsquoorigine des infections nosocomiales [11]

Une infection nosocomiale fait partie des infections associeacutees aux soins contracteacutee au cours

drsquoune hospitalisation Drsquoapregraves une eacutetude de lrsquoinstitut de veille sanitaire (InVs) datant de 2015 un

patient hospitaliseacute sur dix contracte une infection dans lrsquoeacutetablissement ou il est soigneacute

[6] P Lepage Le microbiote intestinal humain interactions avec lhocircte et dysfonctions NUTRITION Microbiote

intestinal humain Feuillets de BiologieNdeg 323 ndash 2015

[7] H J Flint K P Scott S H Duncan et al Microbial degradation of complex carbohydrates in the gut Gut

Microbes 3 2012 289-306

[8] W Smoragiewicz M Bielecka A Babuchawowski et al Les probiotiques Can J Microbiol 39 1993 1089-

1095

[9] N Floret X Bertrand M Thouverez et al Nosocomial infections caused by Pseudomonas aeruginosa

Exogenous or endogenous origin of this bacterium Pathol Biol (Paris) 57 2009 9-12

[10] C Poppe N Smart R Khakhria et al Salmonella typhimurium DT104 A virulent and drug-resistant

pathogen Can Vet J 39 1998 559ndash565

[11] C B Buisso and E Girou Les infections nosocomiales bilan et perspectives Med Sci 16 2000 892-9


Trois bacteacuteries repreacutesentent la moitieacute des germes isoleacutes dans le cadre drsquoinfections nosocomiales

[12]

- Escherichia coli (26) qui vit naturellement dans le tractus intestinal

- Staphylococcus aureus (16) preacutesent dans la muqueuse du nez et de la gorge

- Pseudomonas aeruginosa (84) qui se deacuteveloppe dans les sols et en milieu humide

(robinets tuyauteries)

Les contaminations bacteacuteriennes de surface preacutesentent eacutegalement un problegraveme majeur dans les

stations de traitement des eaux les industries agroalimentaires ou pharmaceutique [13 14] Les

industriels doivent mettre en place des proceacutedures drsquohygiegravene freacutequentes polluantes tregraves

consommatrices drsquoeau et de deacutetergents et qui entraine des peacuteriodes drsquointerruption de la

production Dans le cas drsquoindustrie eacutelectronique la preacutesence des bacteacuteries sur un circuit peut

entrainer sa coupure ou relier des eacuteleacutements qui ne devraient pas lrsquoecirctre

I3 La contamination des surfaces Formation de biofilms

Les bacteacuteries ont le pouvoir drsquoadheacuterer et de se multiplier sur divers supports inertes (sol

meacutetal plastique tissushellip) Lrsquoadheacutesion bacteacuterienne sur une surface solide repreacutesente la premiegravere

eacutetape de la formation drsquoun biofilm En effet lorsque les conditions environnementales sont

propices les bacteacuteries attacheacutees agrave une surface sont organiseacutees en communauteacutes structureacutees et

enrobeacutes dans une matrice drsquoexopolymegraveres Cette forme de vie est appeleacutee biofilm [15]

Lorsqursquoun mateacuteriau est placeacute dans un environnement humide non steacuterile apregraves un temps

relativement court la surface sera contamineacutee par des composeacutes organiques ou mineacuteraux

environnants Ce meacutelange organo-mineacuteral deacuteposeacute en surface va former un film primaire ou film

conditionnant Les microorganismes se deacuteplaccedilant agrave proximiteacute de la surface vont alors adheacuterer agrave

ce film primaire [16] On parle drsquoadheacutesion reacuteversible (Figure 51) Dans une deuxiegraveme eacutetape les

micro-organismes adheacutereacutes se multiplient et forment les premiegraveres micro-colonies Ces derniegraveres

produisent des substances exopolymeacuteriques essentiellement constitueacutees de polysaccharides et

[12] https www inserm fr thematiques immunologie ndash inflammation ndash infectiologie ndash etmicrobiologie dossiers

ndash dinformation infections - nosocomiales

[13] Y Levi Inquieacutetudes sur la preacutesence drsquoantibiotiques et de bacteacuteries antibioreacutesistantes dans les eaux

Environnement Risques amp Santeacute 5 2006 ndeg4

[14] J C Panisset E Dewailly H oucet-Leduc Contamination alimentaire In Environnement et santeacute publique-

Fondements et pratiques pp 369-395 2003

[15] G O Toole H B Kaplan R Kolter Biofilm formation as microbial developement Annu Rev Microbiol 54

2000 49-79

[16] T R Bott Aspects of biofilm formation and destruction Corros Rev 11 19931-24


de proteacuteines Ces substances seront les constituants essentiels de la matrice protectrice il srsquoagit

drsquoune adheacutesion irreacuteversible (Figure 52) Lrsquoeacutetape suivante concerne le deacuteveloppement et la

maturation du biofilm il srsquoaccroit jusqursquoagrave devenir macroscopique (Figure 53 et 4) [17] La

derniegravere eacutetape est celle de la dispersion En effet sous lrsquoeffet du vieillissement du biofilm ou de

certains stress les microorganismes peuvent se seacuteparer du biofilm et coloniser drsquoautres surfaces

(Figure 55)

Figure 5 Modegravele repreacutesentant les eacutetapes de la formation drsquoun biofilm bacteacuterien [18]

Les biofilms ont susciteacute un inteacuterecirct tout particulier lorsqursquoil a eacuteteacute deacutemontreacute qursquoils eacutetaient impliqueacutes

dans pregraves de 60 des infections bacteacuteriennes [19] Ils repreacutesentent des reacuteservoirs importants de

microorganismes qui peuvent ecirctre veacutehiculeacutes drsquoun point agrave un autre apregraves disseacutemination De plus

les bacteacuteries incluses dans les biofilms sont dix agrave mille fois moins sensibles agrave la plupart des

antibiotiques et autres biocides [20 21] Il srsquoavegravere donc important de deacutevelopper de nouvelles

strateacutegies aidant agrave diminuer la contamination bacteacuterienne et la formation de biofilms Plusieurs

recherches axeacutees sur lrsquoeacutelaboration de surfaces antibacteacuteriennes se sont reacuteveacuteleacutees efficaces

Avant de preacutesenter les diffeacuterents types de surfaces antibacteacuteriennes existantes nous nous

inteacuteressons agrave lrsquoeacutetude des facteurs influenccedilant lrsquoadheacutesion des bacteacuteries aux surfaces En effet la

compreacutehension des paramegravetres drsquoadheacutesion est essentielle pour envisager des strateacutegies de lutte

antibacteacuterienne

[17] F J P Elortondo J Salmeroacuten M Albisu et al Biofilms in the food industry Food Sci Technol Int 5 1999

25-30

[18] D Monroe Looking for Chinks in the Armor of Bacterial Biofilms DOI 101371journalpbio0050307g001

[19] K lewis Riddle of Biofilm Resistance Antimicrob Agents Chemother 45 2001 999ndash1007

[20] P S Stewart and J W Costerton Antibiotic resistance of bacteria in biofilms lancet 358 2001 135-138

[21] K Myszka and K C Poznań Mechanisms Determining Bacterial Biofilm Resistance to Antimicrobial Factors

in Antimicrobial agents Chapitre 10 2012 DOI 10577233048


I31 Les facteurs influenccedilant lrsquoadheacutesion bacteacuterienne

Le processus drsquoadheacutesion est un processus tregraves complexe qui reacutesulte de nombreux facteurs

comme les proprieacuteteacutes de surface bacteacuterienne ou certaines caracteacuteristiques de surface du mateacuteriau

cible Lrsquoenvironnement influence eacutegalement cette adheacutesion [22]

I311 Les facteurs lieacutes agrave la bacteacuterie

Lrsquoadheacutesion de bacteacuteries sur une surface deacutepend de leur composition biochimique ainsi

que des proprieacuteteacutes physico-chimiques de leur paroi Lrsquohydrophobie de surface de la bacteacuterie joue

un rocircle important dans le processus drsquoadheacutesion sur une surface En geacuteneacuteral les bacteacuteries

hydrophobes preacutefegraverent les surfaces hydrophobes et les bacteacuteries hydrophiles les surfaces

hydrophiles [23] Grivet et coll [24] ont par exemple eacutetudieacute lrsquoadheacutesion de quatre souches du

genre Streptococcus (S mitis S mutans S oralis et S sanguinis) sur des alliages dentaires

hydrophobes La souche la plus hydrophile S mitis a preacutesenteacute le plus faible taux drsquoadheacutesion

Un autre facteur qui peut influencer lrsquoadheacutesion de la bacteacuterie sur un mateacuteriau est la charge de la

surface bacteacuterienne Les bacteacuteries en solution aqueuse sont souvent chargeacutees neacutegativement en

raison de la preacutesence de lrsquoacide teacuteichoiumlque (ou lipoteacuteichoique lorsqursquoil est preacutesent) riche en

groupements phosphates chez les bacteacuteries Gram positif et de la preacutesence des

lipopolysaccharides chez les bacteacuteries Gram neacutegatif Cette charge varie en fonction des espegraveces

et est influenceacutee par le pH du milieu de culture [25] Une bacteacuterie avec une charge eacuteleveacutee est

hydrophile

La phase de croissance des bacteacuteries est eacutegalement un facteur qui peut influencer lrsquoadheacutesion

bacteacuterienne Walker et coll [26] ont eacutetudieacute lrsquoinfluence de la phase de croissance sur lrsquoadheacutesion

de E coli sur une surface en quartz Une adheacutesion plus eacuteleveacutee a eacuteteacute observeacutee pendant la phase

de croissance stationnaire En effet les cellules en phase exponentielle ont une distribution de

[22] G Pavon-Djavid G Heacutelary V Migonney Biomaterials inhibiting bacterial adhesion and proliferation a

challenge to prevent infection of prosthetic materials IRBM 26 2005 183-191

[23] M Katsikogianni and Y F Missirlis Concise review of mechanisms of bacterial adhesion to biomaterials and

of techniques used in estimating bacteria-material interactions Eur Cell Mater 7 2004 37-57

[24] M Grivet J J Morrier G Benay et al Effect of hydrophobicity on in vitro streptococcal adhesion to dental

alloys J Mater Sci Mater Med 11 2000 637-42

[25] A T Poortinga R RolfBos W Norde et al Electric double layer interactions in bacterial adhesion to surface

Surf Sci Rep 47 2002 1-32

[26] S L Walker J E Hill J A Redman et al Influence of Growth Phase on Adhesion Kinetics of Escherichia

coli D21g Appl Environ Microbiol 71 2005 3093-3099


charge neacutegative plus uniforme sur la membrane externe ducirc agrave la preacutesence de proteacuteine et de

lipopolysaccharides ce qui entraicircne une plus grande reacutepulsion eacutelectrostatique et par conseacutequent

une faible adheacutesion au quartz

I312 Les facteurs lieacutes agrave la surface du mateacuteriau

Pour eacutetudier lrsquoadheacutesion bacteacuterienne sur un mateacuteriau il est important de prendre en compte

sa nature chimique sa geacuteomeacutetrie son hydrophobie ainsi que la rugositeacute et la charge de sa surface

La nature chimique du mateacuteriau

Dans la litteacuterature des comportements bacteacuteriens diffeacuterents ont eacuteteacute eacutetablis selon la nature

chimique du mateacuteriau et donc de sa surface [27] Almaguer-Flores et coll [28] ont eacutetudieacute

lrsquoadheacutesion de S aureus et E coli sur des surfaces agrave base de dioxyde de zirconium (ZrO2) et de

dioxyde de titane (TiO2) Lrsquoadheacutesion de ces bacteacuteries sur le ZrO2 a eacuteteacute faible par rapport agrave

lrsquoadheacutesion sur le TiO2 La plus grande quantiteacute de bacteacuteries adheacuterentes aux surfaces de

TiO2 sexplique par la nature de cette surface Cette derniegravere possegravede des sites de charge positive

qui pourraient interagir avec la charge neacutegative de la bacteacuterie

La geacuteomeacutetrie du mateacuteriau

La geacuteomeacutetrie du mateacuteriau deacutetermine la localisation de lrsquoadheacutesion bacteacuterienne Des eacutetudes

ont montreacute que les bacteacuteries se mettaient preacutefeacuterentiellement dans les reacutegions difficiles drsquoaccegraves

Mencucci et coll [29] ont eacutetudieacute lrsquoadheacutesion drsquoune bacteacuterie P aeruginosa sur des lentilles

intraoculaires acryliques plieacutees et non plieacutees Les reacutesultats de lrsquoeacutetude ont montreacute que les bacteacuteries

adhegraverent preacutefeacuterentiellement aux zones irreacuteguliegraveres et aux zones des rayures provoqueacutees par le

pliage

[27] G Speranza G Gottardi C Pederzolli et al Role of chemical interactions in bacterial adhesion to polymer

surfaces Biomaterials 25 2004 2029-37

[28] A Almaguer-Flores P Silva-Bermudez R Galicia et al Bacterial adhesion on amorphous and crystalline

metal oxide coatings Mat Sci Eng C 57 2015 88-99

[29] R Mencucci R Dei D Danielli et al Folding procedure for acrylic intraocular lenses J Cataract Refract

Surg30 2004 457-63


La rugositeacute de la surface du mateacuteriau

Des eacutetudes reacutealiseacutes par Wilson-Nieuwenhuis et coll [30] sur le polychlorure de vinyle

(PVC) ont montreacute que plus la surface est rugueuse plus lrsquoadheacutesion bacteacuterienne est favoriseacutee En

effet une surface rugueuse augmente la surface de contact entre le mateacuteriau et les cellules

bacteacuteriennes De plus les irreacutegulariteacutes du mateacuteriau constituent des sites drsquoimplantation

bacteacuterienne plus favorables car moins soumis aux facteurs exogegravenes tels que les courants de

surface (courant drsquoair drsquoeauhellip) [31]

I313 Les facteurs lieacutes agrave lrsquoenvironnement

La tempeacuterature et la composition du milieu sont eacutegalement des facteurs influenccedilant

lrsquoadheacutesion bacteacuterienne [32]

La tempeacuterature

Lrsquoaugmentation de la tempeacuterature influence lrsquoadheacutesion et la multiplication bacteacuterienne

Fletcher et coll [33] ont eacutetudieacute lrsquoeffet de la tempeacuterature sur lrsquoadheacutesion sur le polystyregravene de

quatre souches bacteacuteriennes Pseudomonas fluorescens Enterobacter cloacae

Chromobacterium sp et Flexibacter sp Lrsquoadheacutesion de P fluorescens E cloacae et

Chromobacterium sp eacutetait maximale entre 20degC et 30degC tandis que lrsquoadheacutesion de Flexibacter

sp eacutetait maximale agrave 20degC et diminue progressivement avec lrsquoaugmentation de la tempeacuterature

Cette augmentation affecte lrsquoefficaciteacute des exopolymegraveres adheacutesives seacutecreacuteteacutes par les bacteacuteries

pour adheacuterer aux surfaces en diminuant leur viscositeacute

La composition du milieu

La preacutesence de moleacutecules organiques comme les proteacuteines adsorbeacutees au preacutealable sur

une surface influence lrsquoadheacutesion des microorganismes Ils peuvent favoriser ou non cette

[30] J S T Wilson-Nieuwenhuis N D Hibbert C M Liauw et al Surface modification of platelet concentrate

bags to reduce biofilm formation and transfusion sepsis Colloids Surf B Biointerfaces 160 2017 126-135

[31] S Baillif D Hartmann J Freney et al Intraocular lens and bacterial adhesion Influence of the environmental

factors the characteristics of the bacteria and the target material surface J Fr Ophtalmol 33 2010 210-21

[32] V Roger G Fonty S Komisarczuk et al Effet de quelques facteurs physico-chimiques sur lrsquoadheacutesion agrave la

cellulose de deux espegraveces bacteacuteriennes cellulolytiques du rumen Reprod Nutr Dev 28 1988 77-78

[33] S McEldowney and M Fletcher Effect of pH temperature and growth conditions on the adhesion of a

gliding bacterium and three nongliding bacteria to polystyrene Microb Ecol 16 1988 183ndash195


adheacutesion [34] En effet ces proteacuteines peuvent servir de nutriments ou de reacutecepteurs pour les

bacteacuteries elles peuvent eacutegalement limiter lrsquointeraction entre la surface et les cellules bacteacuteriennes

[35] Elles peuvent modifier la charge la rugositeacute ainsi que lrsquohydrophobie de la surface

En conclusion lrsquoadheacutesion bacteacuterienne sur une surface est multifactorielle et les

meacutecanismes mis en jeu sont complexes La compreacutehension des diffeacuterents paramegravetres permet de

mettre en place des strateacutegies pour reacutesoudre les problegravemes drsquoadheacutesion et de croissance

bacteacuterienne

II Les strateacutegies de lutte contre les contaminations bacteacuteriennes

Malgreacute la fixation de consignes sanitaires et de regravegles drsquohygiegravenes dans les milieux publics

(deacutesinfection et steacuterilisation) les mateacuteriaux sont sujets agrave des contaminations conduisant agrave la

formation de biofilms De nombreux traitements existent deacutejagrave mais lrsquoapparition de reacutesistances

bacteacuteriennes agrave certains traitements a orienteacute les travaux de recherche vers le deacuteveloppement de

mateacuteriaux bioactifs comme traitement preacuteventif Dans cette optique de nombreux chercheurs ont

mis au point des supports antibacteacuteriens Lrsquoobjectif est de limiter lrsquoadheacutesion ou la croissance

microbienne par modification chimique ou physique des surfaces gracircce au deacutepocirct ou au greffage

de moleacutecules biocides Nous allons deacutecrire quelques surfaces antibacteacuteriennes existantes

II1 Les surfaces biocides

II11 Lrsquoimmobilisation des antibiotiques sur support

Le terme laquo antibiotique raquo est utiliseacute pour parler des meacutedicaments permettant le traitement

des infections bacteacuteriennes Un antibiotique est une substance chimique produite par des

microorganismes ou obtenue par synthegravese chimique qui inhibe ou bloque la croissance des

bacteacuteries Dans le premier cas on parle dantibiotique bacteacutericide et dans le second cas

dantibiotique bacteacuteriostatique Un mecircme antibiotique peut ecirctre bacteacuteriostatique agrave faible dose et

bacteacutericide agrave dose plus eacuteleveacutee Lrsquoimpreacutegnation du mateacuteriau par des antibiotiques a eacuteteacute la

principale strateacutegie de lutte contre les pheacutenomegravenes drsquoinfection Wang et coll [36] par exemple

ont incorporeacute dans des particules meacutesoporeuses de silicium du Triclosan (5-chloro-2-(24-

[34] H Tang A Wang X Liang et al Effect of surface proteins on Staphylococcus Epidermidis adhesion and

colonization on silicone Colloids Surf B Biointerfaces 51 2006 16-24

[35] Thegravese Emilie Bulard Ladheacutesion bacteacuterienne sondeacutee agrave leacutechelle moleacuteculaire Universiteacute e paris sud soutenue le

19102012

[36] M Wang J L Coffer K Dorraj et al Sustained Antibacterial Activity from Triclosan-Loaded Nanostructured

Mesoporous Silicon Mol Pharm 7 2010 2232-2239


dichlorophenoxy) pheacutenol) agent antimicrobien avec un large spectre drsquoactiviteacute utiliseacute dans

divers produits de consommation (Figure 6)

Figure 6 Structure du triclosan

Les reacutesultats des tests antibacteacuteriens ont montreacute que ces particules de silicium constituent un

support efficace pour la libeacuteration prolongeacutee drsquoagents antimicrobiens Les particules

meacutesoporeuses eacutelaboreacutees ont une activiteacute inhibitrice maintenue durant 15 jours contre S aureus

Par ailleurs Davidson et coll [37] ont fixeacute par liaison covalente sur une surface de titane la

teacutetracycline un antibiotique agrave large spectre drsquoactiviteacute contre des pathogegravenes agrave Gram neacutegatif et

certains agrave Gram positif afin drsquoempecirccher la prolifeacuteration bacteacuterienne et la formation de biofilms

sur les implants (Figure 7)

Figure 7 Scheacutema de couplage de la teacutetracycline agrave une surface de titane [37]

[37] H Davidson M Poon R Saunders et al Tetracycline tethered to titanium inhibits colonization by Gram-

negative bacteria J Biomed Mater Res B Appl Biomater 103 2015 1381-9


Le mateacuteriau eacutelaboreacute preacutesentait une activiteacute inhibitrice contre E coli en empecircchant la colonisation

de sa surface par les cellules bacteacuteriennes

Cependant lrsquoefficaciteacute des antibiotiques peut eacutevoluer avec le temps en fonction de lrsquoapparition

de pheacutenomegravenes de reacutesistance ducirc agrave lrsquoutilisation massive et reacutepeacuteteacutee des antibiotiques Certaines

souches bacteacuteriennes sont multireacutesistantes drsquoautres sont mecircme reacutesistantes agrave tous les antibiotiques

disponibles on parle de bacteacuteries toto-reacutesistantes Ces reacutesistances peuvent srsquoexprimer au travers

de plusieurs meacutecanismes [38]

bull Inactivation enzymatique de lrsquoantibiotique De nombreuses souches bacteacuteriennes peuvent

fabriquer un enzyme qui modifie ou clive la moleacutecule dantibiotique empecircchant la

fixation de lrsquoantimicrobien sur sa cible et provoquant une perte drsquoactiviteacute Crsquoest le

principal meacutecanisme de reacutesistance de certaines bacteacuteries aux becircta-lactames aux

aminoglycosides et aux pheacutenicoleacutes

La mutation de la cible de lrsquoantibiotique chaque antibiotique agit en se fixant sur une

cible bacteacuterienne preacutecise La preacutesence dune modification de la cible conseacutecutive agrave une

mutation modifie le site de fixation et empecircche ainsi la liaison de lantibiotique Crsquoest un

meacutecanisme deacutecrit pour les reacutesistances aux peacutenicillines et aux glycopeptides des bacteacuteries

Gram positif

La reacuteduction de la permeacuteabiliteacute membranaire La bacteacuterie ferme les pores par lesquels

lantibiotique peacutenegravetre dans la cellule Cela est ducirc agrave des mutations au niveau des gegravenes

codants les porines et qui conduisent agrave leur perte ou agrave la reacuteduction de leur taille ou encore

agrave une diminution de leur expression Crsquoest le meacutecanisme deacutecrit pour la reacutesistance aux

quinolones aux becircta-lactames aux teacutetracyclines et au chlorampheacutenicol de E coli

Lefflux des antibiotiques Les bacteacuteries sont capables deacuteliminer les antibiotiques par

efflux hors de la cellule La reacutesistance provient de la reacuteduction de concentration en

antimicrobien dans le cytoplasme de la bacteacuterie ce qui preacutevient et limite lrsquoaccegraves de

lrsquoantibiotique agrave sa cible Cest lun des principaux meacutecanismes de reacutesistance de S aureus

Pieacutegeage de lrsquoantibiotique Les bacteacuteries peuvent pieacuteger un antibiotique en augmentant

la production de sa cible ou en produisant une autre moleacutecule posseacutedant une affiniteacute pour

ce dernier Il en reacutesulte une diminution de lrsquoantibiotique agrave lrsquoeacutetat libre au niveau de la cible

Ce meacutecanisme est impliqueacute dans la reacutesistance aux glycopeptides de certaines souches de

S aureus et agrave la reacutesistance agrave la tobramycine de E coli

[38] A Muylaert and J G Mainil Reacutesistances bacteacuteriennes aux antibiotiques les meacutecanismes et leur laquocontagiositeacuteraquo

Ann Meacuted Veacutet 156 2012 109- 123


Certaines bacteacuteries sont naturellement reacutesistantes agrave des antibiotiques On parle de reacutesistance

naturelle Leur patrimoine geacuteneacutetique les rend insensible agrave un certain nombre drsquoagents actifs Crsquoest

par exemple le cas de E coli vis-agrave-vis de la vancomycine ou encore de P aeruginosa face agrave

lrsquoampicilline Le pheacutenomegravene de reacutesistance acquise est plus preacuteoccupant que la reacutesistance

naturelle En effet quand les bacteacuteries sont soumises agrave des traitements antibiotiques elles

finissent par srsquoadapter et deacutevelopper des reacutesistances contre les meacutedicaments auxquelles elles

eacutetaient auparavant sensibles Comme par exemple le cas de E coli qui a deacuteveloppeacute une reacutesistance

acquise aux peacutenicillines par la production drsquoun enzyme la peacutenicillinase qui hydrolysent les

antibiotiques appartenant agrave cette famille [39]

Il existe eacutegalement des bacteacuteries persistantes qui peuvent survivre sans se diviser les

antibiotiques ciblant en geacuteneacuteral une eacutetape du meacutetabolisme ont alors peu drsquoeffet

Afin drsquoeacuteviter ces pheacutenomegravenes de reacutesistance aux antibiotiques drsquoautres surfaces

antibacteacuteriennes ont eacuteteacute deacuteveloppeacutee en utilisant drsquoautre types drsquoagents actifs

II12 Le revecirctement de surfaces par des eacuteleacutements meacutetalliques

Depuis lrsquoAntiquiteacute certains meacutetaux sont connus pour leurs proprieacuteteacutes antibacteacuteriennes

Aujourdrsquohui plusieurs mateacuteriaux agrave base de meacutetaux sont mis en place et leur activiteacute

antibacteacuterienne est tregraves eacuteleveacutee sur un large spectre de bacteacuteries En effet des mateacuteriaux

bacteacutericides par deacutepocirct de nanoparticules drsquoargent sur le nylon ont eacuteteacute deacuteveloppeacutes par Shi et coll

[40] Le polymegravere obtenu permet une inhibition de 999 de E coli et de plus de 9999 de B

cereus sachant que le nylon non modifieacute ne preacutesente aucune activiteacute antibacteacuterienne

Par ailleurs Turalija et coll [41] ont deacuteposeacute des particules drsquooxyde de cuivre sur du tissu agrave 90

de polyester et 10 de polyamide pour apporter des proprieacuteteacutes antibacteacuteriennes au textile Le

mateacuteriau eacutelaboreacute inhibe 100 de S aureus et 84 de K pneumoniae

Un autre mateacuteriau a eacuteteacute eacutelaboreacute par Shaheen et coll [42] par deacutepocirct de nanoparticules drsquooxyde de

zinc sur du coton Le tissu eacutelaboreacute permet une inhibition de 94 drsquoE coli et 92 de S aureus

[39] LG Burman K Nordstrom H G Boman Resistance of Escherichia coli to Penicillins J bacteriol 96 1968

438-446

[40] Q Shi N Vitchuli J Nowak et al One-step synthesis of silver nanoparticle-filled nylon 6 nanofibers and their

antibacterial properties J Mater Chem 21 2011 10330- 10335

[41] M Turalija P Merschak B Redl et al Copper (I) oxide microparticles ndash synthesis and antimicrobial finishing

of textiles J Mater Chem B 3 2015 5886-5892

[42] T I Shaheen M E El-Naggar A M Abdelgawad et al Durable antibacterial and UV protections of in situ

synthesized zincoxide nanoparticles onto cotton fabrics Int J Biol Macromol 83 2016 426-32


Cependant la toxiciteacute des meacutetaux qui preacutesentent des proprieacuteteacutes bacteacutericides comme le cuivre le

zinc ou lrsquoargent limite leur utilisation pour lrsquoeacutelaboration de supports antibacteacuteriens [43] Certains

meacutetaux sont eacutegalement tregraves peu utiliseacutes malgreacute leur effet bacteacutericide comme lrsquoor et le platine en

raison de leur coucirct

II13 Le revecirctement de surfaces par des polymegraveres biocides

Les polymegraveres biocides sont des polymegraveres ayant des proprieacuteteacutes antibacteacuteriennes

Actuellement plusieurs polymegraveres porteurs de groupements biocides tels que les sels

drsquoammonium [44] ou de phosphonium [45] sont deacutecrits dans la litteacuterature (Figure 8)

Figure 8 Structure de deux exemples de polymegraveres biocides

Le chitosan qui provient de la deacutesaceacutetylation de la chitine est un polymegravere agrave large spectre

drsquoactiviteacute antibacteacuterienne Lrsquoimmobilisation de ce dernier sur de la gaze pour lrsquoeacutelaboration de

filtre agrave eau actifs a eacuteteacute deacutecrite par Ferrero et coll [46] Lrsquoeffet bacteacutericide du chitosan est optimal

agrave pH=6 En effet la charge positive agrave la surface du support augmente gracircce agrave la protonation des

fonctions amine du chitosan (Figure 9) Cela induit un renforcement des interactions

eacutelectrostatiques entre le chitosan et les bacteacuteries

Figure 9 Structure du chitosan protoneacute

[43] L Alessio Les meacutetaux proprieacuteteacutes chimique et toxique Chapitre 63

[44] E Poverenov M Shemesh A Gulino et al Durable contact active antimicrobial materials formed by a one-

step covalent modification of polyvinyl alcohol cellulose and glass surfaces Colloids Surf B Biointerfaces 112

2013 356ndash361

[45] A Popa C M Davidescu R Trif et al Study of quaternary lsquooniumrsquo salts grafted on polymers antibacterial

activity of quaternary phosphonium salts grafted on lsquogel-typersquo styrenendashdivinylbenzene copolymers React Funct

Polym 55 2003 151-158

[46] F Ferrero M Periolatto C Vineis et al Chitosan coated cotton gauze for antibacterial water filtration

Carbohydr Polym 103 2014 207ndash212


Le mateacuteriau eacutelaboreacute eacutelimine 100 de S aureus et 80 de E coli alors qursquoagrave pH plus eacuteleveacute sans

protonation de lrsquoamine son activiteacute est bacteacuteriostatique

Par ailleurs Cooper et coll [47] ont deacuteveloppeacute des membranes nanofibreuses agrave base de

polycaprolactone (PCL) et de chitosan afin de les utiliser en tant que filtre pour le traitement des

eaux Le mateacuteriau chitosan-PCL contenant 25 de chitosan preacutesente une activiteacute antibacteacuterienne

eacuteleveacutee contre S aureus

Costa et coll [48] ont eacutelaboreacute des nanoparticules de chitosan Leur activiteacute antibacteacuterienne a eacuteteacute

testeacutee contre trois souches bacteacuteriennes deux souches de S aureus une premiegravere reacutesistante agrave la

meacuteticilline (SARM) et une seconde sensible agrave la meacuteticilline (SASM) et une souche de S

epidermis reacutesistante agrave la meacuteticilline (SERM) Les nanoparticules produites ont montreacute une

activiteacute eacuteleveacutee contre les trois souches eacutetudieacutees avec une concentration minimale inhibitrice de

125 mgmL

II2 Les surfaces photobacteacutericides

Les moleacutecules photobacteacutericides sont des moleacutecules qui preacutesentent une activiteacute

antibacteacuterienne apregraves irradiation lumineuse en preacutesence drsquooxygegravene Le greffage de ces moleacutecules

sur des mateacuteriaux permet de deacutevelopper de nouveaux supports actifs prometteurs

Au deacutebut du 21eacuteme siegravecle les agents antibacteacuteriens photodynamiques ont attireacute lrsquoattention des

chercheurs On parle de la photo-chimiotheacuterapie antibacteacuteriennes (PACT) [49 50] La PACT

utilise une source lumineuse pour exciter un photosensibilisateur qui produit des espegraveces

reacuteactives deacuteriveacutees de lrsquooxygegravene ce sont des radicaux libres RO et de lrsquooxygegravene singulet 1O2

Ces espegraveces oxygeacuteneacutees sont tregraves toxiques pour toutes les cellules vivantes Leur meacutecanisme

drsquoaction est baseacute sur la mise en place drsquoun stress oxydatif menant agrave la mort cellulaire Lrsquooxygegravene

singulet reacuteagit avec diffeacuterents substrats (proteacuteines lipides acides nucleacuteiqueshellip) et endommage

ou deacutetruit les cellules et les microorganismes En effet si un photosensibilisateur est incorporeacute agrave

[47] A Cooper R Oldinski H Ma et al Chitosan-based nanofibrous membranes for antibacterial filter

applications Carbohydr Polym 92 2013 254ndash 259

[48] E M Costa S Silva S Vicente et al Chitosan nanoparticles as alternative anti-staphylococci agents

Bactericidal antibiofilm and antiadhesive effects Mat Sci Eng C 79 2017 221ndash226

[49] M Wainwright Photodynamic antimicrobial chemotherapy (PACT) J Antimicrob Chemother 42 1998 13-

28

[50] Y Zhang K Zheng Z Chen et al Rapid killing of bacteria by a new type of photosensitizer Appl Microbiol

Biotechnol 101 2017 4691-4700


une surface solide de lrsquooxygegravene singulet devrait ecirctre geacuteneacuterer agrave sa surface en preacutesence de lumiegravere

entrainant une activiteacute antibacteacuterienne (Figure 10)

Figure 10 Concept des surfaces photobacteacutericides [51]

Les porphyrines par exemple font partie de la famille des photosensibilisateurs connus pour

leurs proprieacuteteacutes antibacteacuteriennes Ce sont des macrocycles fortement conjugueacutes constitueacutes de

quatre uniteacutes pyrroliques lieacutees entre elle par des ponts meacutethines

Ringot et coll [52] ont eacutelaboreacute un mateacuteriau photobacteacutericide par greffage drsquoune porphyrine

propargyleacutee sur un tissu en coton azideacute par reacuteaction de cycloaddition de Huisguen catalyseacutee par

le cuivre I (Figure 11)

Figure 11 Structure du coton photo bacteacutericide [52]

[51] Thegravese J-K Nzambeacute Takeki Elaboration de mateacuteriaux bioactifs agrave partir de fibres lignocellulosiques Universiteacute

de limoges le 21122015

[52] C Ringot V Sol R Granet et al Porphyrin-grafted cellulose fabric New photobactericidal material obtained

by ldquoClick-Chemistryrdquo reaction Material Letter 63 2009 1889-1891


En preacutesence de la lumiegravere le mateacuteriau eacutelaboreacute preacutesente une activiteacute photobacteacutericide avec un

taux drsquoinhibition de la croissance bacteacuterienne de 80 vis-agrave-vis de deux bacteacuteries E coli et S

aureus

Dans la mecircme approche Feese et coll [53] ont greffeacute une porphyrine cationique sur des

nanocristaux de cellulose azideacutes toujours par reacuteaction de cycloaddition de Huisguen catalyseacutee

par le cuivre (Figure 12)

Figure 12 Structure des nanocristaux de cellulose photobacteacutericides [53]

Le mateacuteriau eacutelaboreacute preacutesente une activiteacute photobacteacutericide avec une inhibition totale de la

croissance de deux bacteacuteries E coli et S aureus et drsquoune mycobacteacuterie Mycobacterium

smegmatis

Il existe drsquoautre moleacutecules photosensibilisatrices comme les phtalocyanines qui sont des

moleacutecules macrocycliques composeacutees de quatre uniteacutes isoindole lieacutees par des atomes dazote

Elles ont susciteacute un inteacuterecirct significatif dans la chimiotheacuterapie antibacteacuterienne photo-dynamique

[53] E Feese H Sadeghifar H S Gracz et al Photobactericidal porphyrin-cellulose nanocrystals synthesis

characterization and antimicrobial properties Biomacromolecules 12 2011 3528-3539


Masilela et coll [54] ont incorporeacute trois phtalocyanines dans un polymegravere de polystyregravene (Figure

13)

Figure 13 Structure des phtalocyanines incorporeacutees dans le polystyregravene [54]

Les diffeacuterents mateacuteriaux preacutesentent une activiteacute photobacteacutericide vis-agrave-vis de S aureus avec une

inhibition totale de la croissance bacteacuterienne apregraves illumination

Mosinger et coll [55] quant agrave eux ont deacuteveloppeacute des mateacuteriaux photobacteacutericide par

incorporation drsquoune phtalocyanine (Figure 14a) et drsquoune porphyrine (Figure 14b) dans un

polymegravere polyureacutethane

Figure 14 Structure de la phtalocyanine (a) et de la porphyrine (b) incorporeacutees dans le polyureacutethane [55]

Les mateacuteriaux eacutelaboreacutes preacutesentent une activiteacute photobacteacutericide vis-agrave-vis de E coli avec une

inhibition totale de la croissance bacteacuterienne

[54] N Masilela P Kleyi Z Tshentu et al Photodynamic inactivation of Staphylococcus aureus using low

symmetrically substituted phthalocyanines supported on a polystyrene polymer fiber Dyes Pigm 96 2013 500-

508

[55] J Mosinger K Lang P K Courrier et al Photofunctional Polyurethane Nanofabrics Doped by Zinc

Tetraphenylporphyrin and Zinc Phthalocyanine Photosensitizers J Fluoresc 19 2009 705ndash713


II3 Les surfaces antiadheacutesives

Le concept drsquoanti-adheacutesion a pour objectif de limiter la colonisation bacteacuterienne sur des

surfaces Pour cela diffeacuterentes meacutethodes ont eacuteteacute eacutetudieacutees parmi lesquels figurent les surfaces

super-hydrophobes ou super-hydrophiles

II31 Les surfaces super-hydrophobes

Lrsquohydrophobie de surface drsquoun mateacuteriau est caracteacuteriseacutee par la valeur de langle de contact

dune goutte deau avec la surface (Figure 15)


[56]

Si lrsquoangle de contact est infeacuterieur agrave 90deg il sagit dune surface hydrophile tandis que si cet angle

est supeacuterieur agrave 90deg il sagit dune surface hydrophobe Dans le cas de surface super-hydrophobes

langle de contact est supeacuterieur agrave 150deg Ce sont des surfaces caracteacuteriseacutees par une rugositeacute eacuteleveacutee

avec une mouillabiliteacute tregraves faible On parle alors drsquoeffet laquo lotus raquo Son nom provient du lotus

(Figure 16) dont les feuilles preacutesentent une rugositeacute eacuteleveacutee les rendant super-hydrophobes

Figure 16 Gouttes drsquoeau sur une feuille de lotus

Cet effet de lotus a eacuteteacute mimeacute pour eacutelaborer des surfaces antibacteacuteriennes qui empecircchent tout

contact entre la bacteacuterie et le mateacuteriau limitant ainsi la contamination de ce dernier

[56] httpstpeladeperlancewordpresscom20160220hydrophobie


Dans cette optique Crick et coll [57] ont modifieacute par deacutepocirct chimique en phase vapeur la

microstructure drsquoun film eacutelastomegravere de silicone (angle de contact 95deg ) obtenant un film super-

hydrophobe avec un angle de contact de 165 (Figure 17)

Figure 17 La surface superhydrophobe eacutelaboreacutee [57]

Lrsquoadheacutesion de deux bacteacuteries E coli et S aureus agrave cette surface a eacuteteacute testeacutee Les surfaces en

eacutelastomegravere super-hydrophobes reacuteduisent lrsquoadheacutesion des bacteacuteries testeacutees de 79 pour E coli et

de 58 pour S aureus par rapport aux surfaces de verre brut et des films eacutelastomegraveres plats

II32 Les surfaces super hydrophiles

Les surfaces super-hydrophiles peuvent eacutegalement empecirccher la fixation initiale des

bacteacuteries via la formation dune couche drsquohydratation appeleacutee laquo film lubrifiant liquide raquo qui

reacuteduit les interactions eacutelectrostatiques attractives entre les cellules bacteacuteriennes et la surface

solide [58 59] Dans cette optique Hwangbo et coll [60] ont deacuteveloppeacute un film antibacteacuterien

super-hydrophile pour le revecirctement des dispositifs biomeacutedicales par incorporation des

nanoparticules de silice (Si) dans une matrice de silsesquioxane (SQ) suivie drsquointroduction de

polyeacutethyleacutenimine (PEI) ramifieacute (Figure 18)

[57] C R Crick S Ismail J Pratten et al An investigation into bacterial attachment to an elastomeric

superhydrophobic surface prepared via aerosol assisted deposition Thin Sold Film 519 2011 3722 ndash 3727

[58] S H Yoon N Rungraeng W Song et al Superhydrophobic and superhydrophilic nanocomposite coatings

for preventing Escherichia coli K-12 adhesion on food contact surface J Food Eng 131 2014 135-141

[59] Y Yuan P M Hays P R Hardwidge et al Surface characteristics influencing bacterial adhesion to

polymeric substrates RSC Adv 7 2017 14254-14261

[60] S Hwangbo H Jeong J Heo et al Antibacterial nanofilm coatings based on organosilicate and nanoparticles

React FunctPolym 102 2016 27-32



ramifieacute [60]

Le mateacuteriau obtenu (BPEI SiSQ) empecircche lrsquoadheacutesion de S aureus (Figure 19A) et P

aeruginosa (Figure 19B) agrave sa surface Comme le montre la figure 19 les surfaces des

eacutechantillons teacutemoins (oxyde de silicium) eacutetaient beaucoup plus contamineacutees par des films

bacteacuteriens coloreacutes en violet par le violet cristal en comparaison avec la surface des mateacuteriaux

BPEI SiSQ Les images de MEB montrent une concentration importante de cellules bacteacuteriennes

agrave la surface du polyeacutethylegraveneimine tandis que peu de bacteacuteries sont trouveacutees sur les surfaces des

films BPEI SiSQ

Figure 19 Proprieacuteteacutes antiadheacutesives du mateacuteriau BPEI SiSQ [60]


Noorisafa et coll [61] quant agrave eux ont deacuteveloppeacute une surface super-hydrophile par greffage de

polyeacutethylegravene glycol (PEG) sur une surface de polyureacutethane (PU) en utilisant lrsquohexameacutethylegravene

diisocyanate comme agent de couplage (Figure 20) puis pieacutegeage de nanoparticules de dioxyde

de titane (TiO2)


lrsquohexameacutethylegravene diisocyanate (HDI) comme agent de couplage [61]

Lrsquoadheacutesion de trois souches bacteacuteriennes Streptococcus pneumoniae Staphylococcus

epidermidis et Staphylococcus aureus sur la surface modifieacutee a eacuteteacute eacutevalueacutee Les reacutesultats ont

montreacute que lorsque la surface de PU devenait super-hydrophile ladheacutesion bacteacuterienne devenait

indeacutependante du type de bacteacuterie Lrsquoobtention drsquoune surface super-hydrophile a entraicircneacute une

reacuteduction de lrsquoadheacutesion bacteacuterienne de 71

Drsquoautres surfaces antiadheacutesives peuvent ecirctre deacuteveloppeacutees par greffage de polymegravere agrave proprieacuteteacute

antiadheacutesive Ces derniers sont des polymegraveres qui une fois immobiliseacutes sur la surface du

biomateacuteriau modifient lrsquoeacutetat physico-chimique de surface de maniegravere agrave empecirccher lrsquoadheacutesion des

bacteacuteries Les polymegraveres porteurs de groupements anioniques tels que les carboxylates et les

sulfonates sont reacuteputeacutes pour leurs proprieacuteteacutes drsquoanti-adheacutesion En effet leurs groupements

anioniques induisent une reacutepulsion eacutelectrostatique des bacteacuteries [62]

Le deacuteveloppement de nouveaux mateacuteriaux antibacteacuteriens est donc un sujet de recherche

contemporain comme le montrent les exemples preacuteceacutedents Cest dans cette optique que nous

avons travailleacute agrave lrsquoeacutelaboration et lrsquoeacutevaluation biologique de nouveaux mateacuteriaux antibacteacuteriens

[61] F Noorisafa A Razmjou N Emami et al Surface modification of polyurethane via creating a biocompatible

superhydrophilic nanostructured layer role of surface chemistry and structure J Experim Nanoscience 11

20161087-1109 [62] B Gottenbos H C Van Der Mei H J Busscher et al Initial adhesion and surface growth of Pseudomonas

aeruginosa on negatively and positively charged poly (methacrylates) J Mater Sci Mater Med 10 1999 853-5


III Objet du travail

Dans le preacutesent projet de thegravese lrsquoobjectif est le deacuteveloppement de nouvelles surfaces

antibacteacuteriennes agrave base de fibres de pacircte agrave papier (pacirctes issues des proceacutedeacutes Kraft et

thermomeacutecanique)

Pour ce faire nous nous sommes inteacuteresseacutes dans une premiegravere partie agrave lrsquoeacutelaboration drsquoun papier

antibacteacuterien par greffage de biocides naturels Deux composeacutes drsquohuiles essentielles ont eacuteteacute

choisis le thymol et le carvacrol Ce choix est baseacute sur leurs activiteacutes antibacteacuteriennes eacuteleveacutees

contre un grand nombre de bacteacuteries Le greffage de ces deux composeacutes a eacuteteacute reacutealiseacute via un lien

triazine sur les fibres de pacircte kraft (Figure 21) puis transfeacutereacute sur les fibres de pacircte

thermomeacutecanique


Dans une deuxiegraveme partie notre eacutetude srsquoest focaliseacutee sur lrsquoeacutelaboration de nouveau papier

antibacteacuterien par greffage de moleacutecules aromatiques qui nrsquoacquiegraverent leurs potentiels

antibacteacuteriens qursquoapregraves fixation sur les fibres de pacircte agrave papier par lrsquointermeacutediaire du 123-

triazole (Figure 22) Le greffage de ces moleacutecules est reacutealiseacute par une reacuteaction de laquo Click

Chemistry raquo la cycloaddition de Huisguen catalyseacutee par le cuivre I Les diffeacuterents greffages sont

par la suite transfeacutereacutes sur la pacircte thermomeacutecanique

Figure 22 Mateacuteriaux eacutelaboreacutes par greffage de moleacutecules aromatiques sur les fibres de pacircte Kraft


Les strateacutegies de mise en œuvre ainsi utiliseacutees sont simples Le choix de pacircte agrave papier comme

support est baseacute sur son abondance ainsi que la preacutesence de groupements hydroxyles sur les

fibres lignocellulosiques qui facilite leur modification chimique Elle est eacutegalement adapteacutee agrave

plusieurs utilisation Le papier antibacteacuterien ainsi syntheacutetiseacute pourrait ecirctre utiliseacute pour la

fabrication de papier journal des textiles agrave usage unique ou des meubles en carton pour meubler

les endroits soumise agrave des regravegles drsquohygiegravenes strictes comme les hocircpitaux

Avant de preacutesenter la conception de ces nouveaux mateacuteriaux une preacutesentation est deacutedieacutee aux

mateacuteriaux lignocellulosiques et leur utilisation comme supports antibacteacuteriens

IV Les mateacuteriaux lignocellulosiques

La matiegravere lignocellulosique est le constituant principal de la paroi cellulaire des plantes

Elle est la source de carbone renouvelable la plus abondante de la planegravete Elle est constitueacutee de

trois eacuteleacutements majeurs qui sont la cellulose lrsquoheacutemicellulose et la lignine Des pectines des

pigments et des extractibles peuvent eacutegalement srsquoy trouver en plus faible quantiteacute Les trois

macromoleacutecules majeures srsquoentremecirclent et forment une structure tridimensionnelle complexe et

tregraves reacutesistante maintenue par des liaisons hydrogegravene et des liaisons covalentes (Figure 23)

Figure 23 Structure tridimensionnelle drsquoun mateacuteriau lignocellulosique

La proportion et la nature de chacune des macromoleacutecules sont fonction de lrsquoorigine botanique

de la matiegravere (Tableau 1) La cellulose est le constituant majoritaire du bois agrave cocircteacute des

heacutemicelluloses et des lignines

Tableau 1 Composition en cellulose heacutemicellulose et lignine de certaines matiegraveres lignocellulosiques

Cellulose Heacutemicellulose Lignine

Bois dur 40-55 24-40 18-25

Bois tendre 45-50 25-35 25-35

Herbaceacutees 25-40 35-50 10-30


Le bois dur deacutesigne geacuteneacuteralement le bois de feuillus alors que le bois tendre provient souvent

des reacutesineux

IV1 La cellulose

La cellulose fait partie drsquoun eacutedifice architectural complexe qui varie en fonction de lrsquoorganisme

consideacutereacute Cette hieacuterarchie agrave laquelle elle participe est illustreacutee dans la figure 24

Figure 24 De la fibre agrave la cellulose

La cellulose est un homopolymegravere lineacuteaire composeacute uniquement de D-glucopyranose relieacutes par

des liaisons β-14 Lrsquouniteacute reacutepeacutetitive composeacutee de deux reacutesidus de glucoses est appeleacutee

cellobiose (Figure 25)

Figure 25 Structure de la cellulose

Les nombreux groupements hydroxyles sont responsables du comportement physico-chimique

de la cellulose Ils sont capables de former deux types de liaisons hydrogegravene selon leur position


dans luniteacute de glucose (Figure 26) Ces liaisons hydrogegravene existent entre deux fonctions

hydroxyles adjacentes preacutesentes dans la mecircme chaine de cellulose (liaisons intramoleacuteculaires) et

entre celles issues de deux chaines adjacentes (liaisons intermoleacuteculaires)

Figure 26 Liaisons hydrogegravene intramoleacuteculaires et intermoleacuteculaires au sein de la cellulose

La cellulose peut ecirctre consideacutereacutee comme un polyol dont bon nombre de groupements hydroxyles

sont engageacutes dans des liaisons hydrogegravenes

IV2 La lignine

La lignine est le deuxiegraveme biopolymegravere renouvelable le plus abondant sur la terre apregraves la

cellulose Elle est geacuteneacuteralement polymeacuteriseacutee agrave partir de trois preacutecurseurs monomegraveres

pheacutenylpropanoiumldes les alcools p-coumaryliques conifeacuteryliques et sinapyliques qui sont aussi

connus comme les monolignols (Figure 27)

Figure 27 Structure des trois principaux constituants de la lignine

La lignine ne possegravede pas une structure uniforme et homogegravene bien deacutefinie avec des uniteacutes

reacutepeacutetitives eacutetablies Pour cette raison il nrsquoest pas possible dassocier une structure deacutefinie agrave la

lignine bien que certains modegraveles repreacutesentatifs aient eacuteteacute proposeacutes correspondant agrave des eacutetudes

sur certaines lignines extraites La figure 28 repreacutesente la structure dun fragment de lignine de

bois de reacutesineux (Picea sp) proposeacutee par Adler (1977) [63]

[63] E Adler Lignin Chemistry-Past Present and Future Wood Sci Technol 11 1977 169-218


Figure 28 Structure drsquoun fragment de lignine de bois de reacutesineux selon Alder

Les principales fonctions des lignines sont dapporter une rigiditeacute une impermeacuteabiliteacute agrave leau et

une grande reacutesistance agrave la deacutecomposition

IV3 Les heacutemicelluloses

Les heacutemicelluloses sont des fibres polysaccharidiques dont le squelette est composeacute de reacutesidus

β-(14)-D-pyranose Contrairement agrave la cellulose les heacutemicelluloses contiennent plusieurs sucres

agrave 5 atomes de carbone tels que le xylose et lrsquoarabinose et des sucres agrave 6 atomes de carbone tels

que le glucose le mannose le galactose lrsquoacide galacturonique et lrsquoacide glucuronique (Figure

29)


Figure 29 Les principaux constituants des heacutemicelluloses [64]

Les heacutemicelluloses peuvent ecirctre classeacutees en quatre grands groupes

- Les xyloglucanes qui ont un squelette de reacutesidus de glucose sur lequel se greffent des

reacutesidus de xylose de galactose et de fucose

- Les xylanes qui incluent les glucuronoxylanes qui ont un squelette de reacutesidus de xylose

sur lequel se greffent des reacutesidus drsquoacide glucuronique ou son deacuteriveacute O-meacutethyleacute

- Les mannanes qui ont un squelette de reacutesidus mannose et les glucomannanes qui ont un

squelette de reacutesidus de mannose et de glucose

- Les glucanes agrave liaisons mixtes qui sont des chaicircnes non ramifieacutees de reacutesidus D-glucose

lieacutes par des liaisons β-13 ou β-14

Leacutetude des diffeacuterentes voies de valorisations des mateacuteriaux lignocellulosiques a fait lobjet de

nombreux travaux [65 66 67 68] Lrsquoun de ces mateacuteriaux les plus anciens et les plus utiliseacutes est

le papier qui constitue un tregraves bon support pour des reacuteactions chimiques La phosphorylation par

[64] H V Lee S B A Hamid S K Zain Conversion of Lignocellulosic Biomass to Nanocellulose Structure and

Chemical Process Sci World J DOI 1011552014631013

[65] Y Shi D Belosinschi F Brouillette et al Phosphorylation of Kraft fibers with phosphate esters Carbohydr

Polym106 2014 121-127 [66] G Nourry D Belosinschi M P Boutin et al Hydrophobization of phosphorylated cellulosic fibers Cellulose

23 2016 3511-3520

[67] A A Gallegos Z Ahmad M Asgher et al Lignocellulose A sustainable material to produce value-added

products with a zero-waste approach-A review Int J Biol Macromol 19 2017 308-318

[68] W Jiang A Kumar S Adamopoulos Liquefaction materials lignocellulose and its applications in wood

adhesives - A Review Ind Crops Prod 124 2018 325-342


exemple est une des modifications chimiques qui permet drsquoeacutelaborer un papier ignifuge [66] ou

lrsquoesteacuterification en utilisant des acides gras qui permet de deacutevelopper un papier hydrophobe [67]

IV4 La pacircte agrave papier agrave partir du bois

La preacuteparation de pacirctes agrave papier consiste agrave isoler les fibres lignocellulosiques agrave partir du

bois tout en conservant au mieux leurs caracteacuteristiques et leurs proprieacuteteacutes Pour ce faire il existe

deux voies de preacuteparation la voie meacutecanique et la voie chimique

IV41 Les pacirctes meacutecaniques

Dans le proceacutedeacute de mise en pacircte meacutecanique les fibres sont seacutepareacutees en brisant les parois

primaires et secondaires par action meacutecanique Ce proceacutedeacute ne permet pas drsquoextraire la lignine

cette derniegravere confegravere au papier une certaine rigiditeacute mais elle est aussi une substance qui fait

vieillir et jaunir le papier plus vite Afin de pallier cet inconveacutenient il existe un proceacutedeacute

thermomeacutecanique son principe est aussi baseacute sur une seacuteparation meacutecanique des fibres

Neacuteanmoins le bois est reacutechauffeacute agrave une tempeacuterature de 165degC avec de la vapeur drsquoeau afin

datteindre la tempeacuterature de transition vitreuse de la lignine La pacircte thermomeacutecanique est

obtenue avec des rendements eacuteleveacutes (93 - 95) et preacutesente une qualiteacute supeacuterieure agrave celle de la

pacircte meacutecanique

IV42 Les pacirctes chimiques

La mise en pacircte par des proceacutedeacutes chimiques consiste agrave seacuteparer les fibres du bois en

dissolvant au cours de cuissons chimiques la lamelle moyenne et les lignines ne modifiant que

tregraves peu la structure des fibres Les pacirctes chimiques sont obtenues avec un rendement faible (50-

55 ) elles ont une tregraves bonne reacutesistance meacutecanique et supportent beaucoup mieux le passage

du temps puisqursquoil nrsquoy a pas ou peu de jaunissement ducirc agrave la lumiegravere Parmi les procegravedes

chimiques le proceacutedeacute Kraft est le plus utiliseacute il repreacutesente 84 de la production mondiale de la

pacircte chimique

Le proceacutedeacute Kraft se deacuteroule en milieu basique et utilise de grandes quantiteacutes de soude et de

sulfure de sodium pour dissoudre les lignines et une partie des heacutemicelluloses Ce proceacutedeacute est

applicable agrave toutes varieacuteteacutes de bois et permet drsquoobtenir une pacircte avec des meilleures proprieacuteteacutes

meacutecaniques La pacircte issue du proceacutedeacute Kraft contient plus de 85 de cellulose


Dans notre eacutetude nous allons donc utiliser les fibres de pacirctes agrave papier issues des proceacutedeacutes kraft

et thermomeacutecanique comme support pour eacutelaborer de nouveaux mateacuteriaux antibacteacuteriens

IV43 Le papier comme supports drsquoantibacteacuteriens

Le papier est consideacutereacute comme un mateacuteriau de base dans les domaines de lrsquoeacutecriture du

dessin de lrsquoimpression de lrsquoemballage et de la peinture Il est eacutegalement utiliseacute dans la

fabrication de composants divers comme par exemple les filtres

Aujourdrsquohui la concurrence des supports dinformation numeacuterique impacte fortement la

consommation de papier Il devient donc important pour les fabricants de pacirctes agrave papier de

deacutevelopper de nouveaux deacuteboucheacutes pour leurs productions Pour cela des travaux ont eacuteteacute mis au

point pour eacutelaborer des supports antibacteacuteriens agrave base de papier Imani et coll [69] ont deacuteposeacute

du chitosan et des nanoparticules drsquoargents sur des fibres de pacircte Kraft (Figure 30) Trois types

de mateacuteriaux ont eacuteteacute eacutelaboreacutes par deacutepocirct drsquoune quatre et huit bicouches de principes actifs


Kraft [69]

Le mateacuteriau qui contient huit bicouches preacutesentait la meilleure activiteacute contre E coli et S aureus

avec un taux drsquoinhibition de croissance de 100 apregraves 24h de contact

[69] R Imani M Talaiepour J Dutta et al Production of antibacterial filter paper from wood cellulose

BioResources 6 2011 891-900


Johnston et coll [70] ont deacuteposeacute des nanoparticules drsquoor et drsquoargent sur des fibres de pacircte Kraft

non blanchies pour deacutevelopper des mateacuteriaux composites antibacteacuteriens Les fibres composites

eacutelaboreacutees preacutesentaient une activiteacute bacteacutericide contre des souches de S aureus avec inhibition

de la croissance de 100 apregraves 24h de contact

Pei et coll [71] quant agrave eux ont greffeacute quatre composeacutes pheacutenoliques le p-hydroxybenzoate de

butyle liso eugeacutenol lacide p-coumarique et lacide feacuterulique sur de la pacircte Kraft afin de

deacutevelopper un emballage alimentaire actif Lrsquoactiviteacute antibacteacuterienne des mateacuteriaux eacutelaboreacutes a

eacuteteacute testeacutee contre S aureus E coli B subtilis et Salmonella Le mateacuteriau obtenu par greffage de

p-hydroxybenzoate de butyle a preacutesenteacute la meilleure activiteacute antibacteacuterienne avec un taux

drsquoinhibition de 91

Par ailleurs nous avons eacutelaboreacute au laboratoire un papier bacteacutericide par greffage de triclosan

propargyleacute [72] sur des fibres cellulosiques de pacircte Kraft qui ont eacuteteacute tosyleacutees puis azideacutees

(Figure 31)

Figure 31 Greffage de triclosan sur les fibres de pacircte Kraft [72]

Lrsquoeacutetude de lrsquoactiviteacute antibacteacuterienne du mateacuteriau eacutelaboreacute a eacuteteacute reacutealiseacute contre quatre

souches bacteacuteriennes S aureus E coli B cereus et P aeruginosa Le papier obtenu preacutesente

[70] J H Johnston and T Nilsson Nanogold and nanosilver composites with lignin-containing cellulose fibres J

Mat Sci 47 2012 1103ndash1112

[71] J Pei Y Zhang F Zhang et al Enhancing Antimicrobial Activity in Unbleached Kraft Pulp using Laccase

and Phenolic Compounds BioResources 8 2013 515-529

[72] Z Khaldi J K Nzambe Takeki Claire Besse et al Synthesis Characterization and Biological Evaluation of

Triclosan Grafted onto cellulosic Fibers Fiber polym 19 2018 1820-1827


une activiteacute bacteacutericide contre les trois premiegraveres souches bacteacuteriennes avec un taux drsquoinhibition

de 100 apregraves 24h et 48h de contact P aeruginosa a montreacute une reacutesistance au triclosan greffeacute

Un papier filtre photobacteacutericide a eacuteteacute eacutegalement eacutelaboreacute par Mbakidi et coll [73] au sein de

notre laboratoire en greffant une porphyrine cationique la 5-(4- aminophenyl) -101520-tri(4-

Nmethylpyridyl) porphyrine sur des feuilles de papier filtre via un lien triazine (Figure 32)

Figure 32 Elaboration de papier filtre photobacteacutericide [73]

Le mateacuteriau eacutelaboreacute preacutesentait une activiteacute photobacteacutericide eacuteleveacutee contre E coli et S aureus

avec une inhibition totale de la croissance bacteacuterienne apregraves 24h de contact

Nzambe Ta keki et coll [74] quant agrave eux ont deacuteveloppeacute un papier photobacteacutericide par greffage

drsquoune porphyrine neutre azideacutee la 5-(4-azidophenyl)-101520-triphenylporphyrin sur des fibres

de pacircte kraft propargyleacutees (Figure 33) par reacuteaction de cycloaddition de Huisguen catalyseacutee par

le cuivre I

[73] J P Mbakidi K Herke S Alvegraves et al Synthesis and photobiocidal properties of cationic porphyrin-grafted

paper Carbohydr Polym 91 2013 333-8

[74] J K Nzambe Ta keki T S Ouk R Zerrouki et al Synthesis and photobactericidal properties of a neutral

porphyrin grafted onto lignocellulosic fibers Mat Sci Eng C 62 2016 61ndash67


(i) I2 CH2Cl2p-chloranile (ii) SnCl2 HCl CHCl3 CH3COOH (iii) 1) NaNO2 HCl 2) NaN3 (iv) Zn(OAc)22H2O THF (v)

NaClH2OBrCH2CCH H2O (vi) CuSO4 5H2O NaAsc THFH2O

Figure 33 Papier photobacteacutericide eacutelaboreacute [74]

Le papier obtenu preacutesente une activiteacute photobacteacutericide contre S aureus et P aeruginosa avec

des taux drsquoinhibition de 100 apregraves 24h de contact

Dans le cadre de ces travaux de thegravese nous nous sommes inteacuteresseacutes dans un premier

temps agrave lrsquoeacutelaboration de mateacuteriaux bioactifs par greffage de biocides naturels sur les fibres de

pacircte agrave papier


Chapitre 2

Elaboration de papiers actifs par greffage de biocides naturels

Evaluation biologique



I Elaboration de mateacuteriaux antibacteacuteriens par immobilisation de

biocides naturels

Comme nous lrsquoavons deacutecrit dans lrsquoeacutetude bibliographique lrsquoeacutelaboration de mateacuteriaux

actifs a fait lrsquoobjet drsquoun regain drsquoattention du fait de lrsquoeacutemergence de nombreuses maladies

infectieuses Nous avons eacutegalement deacutecrit plusieurs approches syntheacutetiques deacuteveloppeacutees pour

lrsquoeacutelaboration de ce type de mateacuteriaux Dans notre eacutetude nous nous sommes inteacuteresseacutes dans un

premier temps agrave lrsquoutilisation de biocides naturels

I 1 Les biocides naturels

Dans la nature les organismes vivants ont deacuteveloppeacute des strateacutegies fascinantes sur des

millions danneacutees afin de preacutevenir efficacement leur colonisation par des agents pathogegravenes Ces

strateacutegies ont reacutecemment eacuteteacute imiteacutees pour creacuteer une nouvelle geacuteneacuteration de surfaces empecircchant

la formation de biofilms Diffeacuterents biocides naturels produits par des organismes vivants sont

utiliseacutes pour deacutevelopper ces surfaces actives Cette cateacutegorie de biocides regroupe des peptides

des enzymes et des huiles essentielles

I11 Les peptides antimicrobiens

Un peptide est un enchainement drsquoacides amineacutes relieacutes entre eux par des liaisons

peptidiques Crsquoest une classe de diverses moleacutecules naturelles qui sont produites comme premiegravere

ligne de deacutefense par tous les organismes multicellulaires [75 76] Le meacutecanisme daction

classique des peptides implique un dommage de la membrane cellulaire Les diffeacuterents modes

drsquoaction membranaires des peptides sont preacutesenteacutes sur la figure 34 [77] Les peptides

antimicrobiens (PAM) interagissent avec les composeacutes membranaires conduisant agrave la peacuteneacutetration

dans la membrane la formation de pores ou la deacutestructuration membranaire

[75] J A Hoffmann J L Dimarcq P Bulet Antimicrobial Peptides from Insects An Overview MS 8 1992 132-

139

[76] L J Zhang and R L Gallo Antimicrobial peptides Current Biology 26 2016 R1ndashR21

[77] J M Ageitos A Saacutenchez-Peacuterez P Calo-Mata et al Antimicrobial peptides (AMPs) Ancient compounds that

represent novel weapons in the fight against bacteria Biochem Pharmacol 133 2017 117-138


Figure 34 Diffeacuterents modes drsquoaction des peptides antimicrobiens [77]

Les PAM preacutesentent une activiteacute agrave large spectre contre les microorganismes pathogegravenes et

comme ces composeacutes ninteragissent pas avec des reacutecepteurs speacutecifiques leurs cibles

microbiennes deacuteveloppent rarement des pheacutenotypes reacutesistants

Afin de lutter contre les contaminations bacteacuteriennes diffeacuterents peptides sont utiliseacutes pour la

fonctionnalisation de surface des mateacuteriaux en vue drsquoempecirccher la croissance bacteacuterienne et la

formation de biofilms

Shukla et coll [78] ont utiliseacute la Ponericine G1 un peptide antimicrobien connu isoleacutes du venin

de la fourmi preacutedatrice Pachycondyla goeldii [79] Ce peptide a eacuteteacute incorporeacute dans un film

multicouche hydrolytiquement deacutegradable agrave base de polyeacutelectrolytes (Poly (β- amino ester)

sulfate de chondroiumltine acide alginique et sulfate de dextrane) (Figure 35)

[78] A Shukla K E Fleming H F Chuang et al Controlling the release of peptide antimicrobial agents from

surfaces Biomaterials31 2010 2348-2357

[79] J Orivel Ponericins New Antibacterial and Insecticidal Peptides from the Venom of the Ant Pachycondyla

goeldii J Biol Chem 276 2001 17823-9



ponericine G1 sulfate de chondroiumltine acide alginique et sulfate de dextrane [78]

La libeacuteration de Ponericine G1 a eacuteteacute observeacutee sur dix jours Les reacutesultats indiquent que le peptide

libeacutereacute a conserveacute son activiteacute contre S aureus et a permis drsquoinhiber lrsquoadheacutesion de la souche

bacteacuterienne eacutetudieacutee Ces films peuvent ecirctre utiliseacutes comme revecirctement pour les mateacuteriaux

dimplants

Dans une mecircme approche Gao et coll [80] ont immobiliseacute un peptide Tet213 sur une surface

de titane (Figure 36)

[80] G Gao K Yu J Kindrachuk et al Antibacterial Surfaces Based on Polymer Brushes Investigation on the

Influence of Brush Properties on Antimicrobial Peptide Immobilization and Antimicrobial Activity

Biomacromolecules 12 2011 3715ndash3727


Figure 36 Scheacutema de lrsquoimmobilisation de peptide Tet213 sur le titane [80]

Une surface de titane contenant le copolymegravere portant une amine primaire le poly (N N-

dimethylacrylamide-co-N-(3-aminopropyl) methacrylamide (poly DMA-co-APMA) a eacuteteacute

syntheacutetiseacutee puis traiteacute par lacide 3-maleacuteimidopropionique N-hydroxysuccinimide Le peptide

antimicrobien Tet213 a eacuteteacute ensuite incorporeacute aux copolymegraveres Le mateacuteriau eacutelaboreacute preacutesentait

une activiteacute bacteacutericide contre P aeruginosa

Yuumlksel et coll [81] quant agrave eux ont greffeacute la Magainine II (Mag II) sur la surface drsquoune

membrane en polylactide-co-glycolide (PLGA) (Figure 37) La Magainine II est un peptide

constitueacutes drsquoune chaicircne de 23 AA connu pour deacutesorganiser la membrane cellulaire par la

formation de pores toroiumldaux tregraves stables entraicircnant un mouvement des lipides de la membrane

et une translocation des peptides sur la membrane cytoplasmique [82] Les tests reacutealiseacutes sur E

coli et S aureus ont montreacute une activiteacute antibacteacuterienne du complexe PLGA-Mag II avec plus

de 50 de reacuteduction de la viabiliteacute bacteacuterienne

Figure 37 Scheacutema de lrsquoimmobilisation de la Magainine II sur les fibres de PLGA [81]

[81] E Yuumlksel and A Karakeccedilili Antibacterial activity on electrospun poly(lactide-co-glycolide) based membranes

via Magainin II grafting Mater Sci Eng C 45 2014 510ndash518

[82] Y Huang J Huang Y Chen Alpha-helical cationic antimicrobial peptides relationships of structure and

function Protein Cell 1 2010 143ndash152


En utilisant le mecircme principe Humblot et coll [83] ont reacuteussi agrave fonctionnaliser une surface drsquoor

par la Magainine I (Figure 38) un peptide antibacteacuterien qui ne diffegravere de la Magainine II que

par deux reacutesidus situeacutes en position 10 et 22 de la chaicircne

La surface eacutelaboreacutee a montreacute un effet antiadheacutesif vis-agrave-vis des bacteacuteries Listeria ivanovii

Enterococcus faecalis et S aureus avec une inhibition de la croissance bacteacuterienne supeacuterieure agrave

50

Figure 38 Greffage de la Magainine I sur une surface drsquoor [83]

I12 Les enzymes antimicrobiens

Un enzyme est une proteacuteine doteacutee de proprieacuteteacutes catalytiques qui permet lactivation ou

lacceacuteleacuteration de reacuteactions biochimiques Certains enzymes peuvent eacutegalement hydrolyser des

proteacuteines ou des glycoproteacuteines utiliseacutees par les espegraveces bacteacuteriennes pour srsquoattacher aux

surfaces ce qui permet drsquoempecirccher la formation de biofilms [84] Il existe eacutegalement des

enzymes qui ont la capaciteacute de deacutetruire la paroi cellulaire des bacteacuteries tel que les lysozymes

[85] Ces derniers sont des proteacuteines globulaires dune centaine dacides amineacutes impliqueacutees dans

la deacutefense contre les infections bacteacuteriennes [86] On les trouve en particulier dans un certain

nombre de seacutecreacutetions [87] (larmes salives mucushellip) et dans le blanc drsquoœuf [88]

[83] V Humblot J F Yala P Thebault et al The antibacterial activity of Magainin I immobilized onto mixed

thiols Self-Assembled Monolayers Biomaterials 30 2009 3503ndash3512

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[85] R T Ellison and T J Giehl Killing of Gram-negative Bacteria by Lactofernn and Lysozyme J Clin Invest

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[86] J M Borrero-de Acuntildea C Hidalgo-Dumont N Pacheco et al A novel programmable lysozyme-based lysis

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domestique Reprod Nutr Develop 20 1980 1273-1278

[88] N Sohrabi N Rasouli M Raissi Study the Interaction of Ni Complex of Tetradentate Schiff Base Ligand

with HEN Egg White Lysozyme Phys Chem Res 5 2017 113-123


Diffeacuterents modes drsquoactions des enzymes sont deacutecrits dans la litteacuterature Des enzymes telles que

les proteacuteases peuvent empecirccher la fixation de microorganismes par hydrolyse des liaisons

peptidiques tandis que les glycosidases hydrolysent les liaisons glycosidiques en deacutegradant les

biofilms [89]

Des donneacutees de la litteacuterature ont montreacute qursquoil est possible drsquoexploiter lrsquoactiviteacute biocide ou anti-

biofilms des enzymes en les fixant sur des surfaces

Ye et coll [90] ont immobiliseacute le DNase I un enzyme qui hydrolyse les liaisons phosphodiesters

sur une surface de titane (Ti) Pour ce faire la surface de titane a eacuteteacute revecirctue de dopamines puis

coupleacutee agrave la DNase I (Figure 39)

Figure 39 Greffage de la DNase sur une surface de titane [90]

Les proprieacuteteacutes antiadheacutesives du mateacuteriau eacutelaboreacute ont eacuteteacute eacutevalueacute contre Streptococcus

mutans et Staphylococcus aureus Les reacutesultats montrent que le revecirctement empecircche

efficacement ladheacutesion des bacteacuteries et la formation de biofilm

Visan et coll [91] ont quant agrave eux eacutelaboreacute un mateacuteriau composite agrave base de meacutelange de

polyeacutethylegravene glycol (PEG) et de polycaprolactone (PCL) incorporant du lysozyme extrait de

blanc drsquoœuf

Lrsquoactiviteacute antibacteacuterienne du mateacuteriau eacutelaboreacute a eacuteteacute testeacutee vis-agrave-vis de quatre souches E coli E

faecalis B subtilis et S aureus Les tests microbiologiques montrent que le mateacuteriau eacutelaboreacute

preacutesente une activiteacute antibacteacuterienne eacuteleveacutee cette activiteacute est plus importante contre les bacilles

E coli et B subtilis

[89] K Glinel P Thebault V Humblot et al Antibacterial surfaces developed from bio-inspired approaches Acta

Biomaterialia 8 2012 1670-1684

[90] J Ye C Shao X Zhang et al Effects of DNase I coating of titanium on bacteria adhesion and biofilm

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[91] A Visan R Cristesc N Stefan et al Antimicrobial polycaprolactonepolyethylene glycol embedded lysozyme

coatings of Ti implants for osteoblast functional properties in tissue engineering Appl SurfSci 417 2017 234-243


Dans une mecircme approche Uddin et coll [92] ont immobiliseacute le lysozyme extrait de blanc drsquoœuf

sur des aeacuterogels preacutepareacutes agrave partir de nanofibrilles de celluloses anioniques ou cationiques

Lrsquoaeacuterogel cationique preacutesente une meilleure activiteacute antibacteacuterienne contre E coli et S aureus

les taux drsquoinhibitions sont de 92 et 71 respectivement

I13 Les huiles essentielles

Les huiles essentielles (HE) sont des substances odorantes geacuteneacuteralement de compositions

complexes obtenus agrave partir drsquoune matiegravere premiegravere veacutegeacutetale soit par entraicircnement agrave la vapeur

drsquoeau soit par distillation segraveche ou par un proceacutedeacute meacutecanique approprieacute sans chauffage Lrsquohuile

essentielle est le plus souvent seacutepareacutee par un proceacutedeacute physique nrsquoentraicircnant pas de changement

significatif de sa composition [93]

Les HE sont des meacutelanges complexes de composeacutes terpeacuteniques drsquoalcools drsquoacides drsquoesters

drsquoeacutepoxydes drsquoaldeacutehydes de ceacutetones drsquoamines et de sulfures On peut diviser ces composeacutes en

deux groupes les terpegravenes et les aromatiques

Lrsquoappellation laquo huile raquo est due agrave leur tregraves faible solubiliteacute dans leau et pour certains agrave leur

consistance un caractegravere qui les rapprochent des huiles veacutegeacutetales Leurs proprieacuteteacutes

antibacteacuteriennes ont eacuteteacute deacutecrites dans plusieurs eacutetudes [94 95 96] Dans de nombreux cas cette

activiteacute reacutesulte de lrsquointeraction entre diffeacuterents composeacutes qursquoelles contiennent

Les meacutecanismes drsquoaction des huiles essentielles ne sont pas complegravetement eacutelucideacutes leur spectre

drsquoaction est tregraves eacutetendu car elles agissent contre un large eacuteventail de bacteacuteries y compris celles

qui deacuteveloppent des reacutesistances aux antibiotiques [97] Cette activiteacute deacutepend en premier lieu du

type et des caracteacuteristiques des composants actifs en particulier leur proprieacuteteacute hydrophobe Cette

derniegravere permet leur solubilisation dans les membranes ce qui provoque une deacutestabilisation de

[92] M A K Uddin H Orelma P Mohammadi et al Retention of lysozyme activity by physical immobilization

in nanocellulose aerogels and antibacterial effects Cellulose 24 2017 2837-2848

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[97] V G De Billerbeck Essential oils and antibiotic-resistant bacteria Phytotheacuterapie 5 2007 249ndash253


la structure et une augmentation de la permeacuteabiliteacute membranaire Ces modifications entraicircnent

une fuite drsquoions et drsquoorganites contenus dans les cellules entrainant la mort cellulaire [98]

Les moleacutecules posseacutedant le coefficient antibacteacuterien le plus eacuteleveacute sont le carvacrol le thymol

[99] et leugeacutenol [100] qui appartiennent au groupe des pheacutenols (Figure 40)

Figure 40 Structure des composeacutes impliqueacutes dans les activiteacutes antibacteacuteriennes des huiles essentielles

Aussi il nrsquoest pas eacutetonnant de constater que les huiles essentielles riches en pheacutenols comme les

huiles de thym drsquoorigan et de clou de girofle possegravedent les plus hautes activiteacutes antibacteacuteriennes

[101 102 103 104]

Des donneacutees de la litteacuterature ont montreacute qursquoil est possible drsquoexploiter lrsquoactiviteacute antibacteacuterienne

de certaines huiles essentielles en les immobilisant sur des surfaces sans que leur action ne soit

reacuteduite

[98] A Ultee M H J Bennik R Moezelaar The Phenolic Hydroxyl Group of Carvacrol Is Essential for Action

against the Food-Borne Pathogen Bacillus cereus Appl Environ Microbiol 68 2002 1561ndash1568

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thyme Antioxidant and antibacterial activities and phenolic characterization Food Chemistry 167 2015 131ndash137


Saacutenchez-Gonzaacutelez et coll [105] ont preacutepareacute un film antimicrobien par incorporation de

diffeacuterentes concentrations dhuile essentielle darbre agrave theacute (Melaleuca alternifolia) dans des films

de chitosan

Cette huile essentielle de Melaleuca alternifolia est un meacutelange complexe dhydrocarbures

terpeacuteniques et drsquoalcools tertiaires Les principaux composeacutes responsables de son activiteacute

antimicrobienne sont le terpinegravene-4-ol et le 18-cineacuteole (Figure 41) Le meacutecanisme daction de

cette huile nrsquoest pas clairement eacutelucideacute

Figure 41 Structure de terpinegravene-4-ol (a) et de 18-cineacuteole (b)

Lrsquohuile essentielle darbre agrave theacute a eacuteteacute ajouteacutee agrave une solution de chitosan pour atteindre des

concentrations finales de 05 1 et 2 Les meacutelanges chitosan-huile essentielle ont eacuteteacute

eacutemulsionneacutes agrave tempeacuterature ambiante Lrsquoincorporation de lrsquohuile essentielle dans le chitosan agrave une

concentration en masse de 05 a ameacutelioreacute les proprieacuteteacutes antibacteacuteriennes des films de chitosan

Une inhibition totale de la croissance de Listeria monocytogenes a eacuteteacute observeacutee

Cardoso et coll [106] ont deacuteveloppeacute un film actif par incorporation drsquohuile essentielle drsquoorigan

(Origanum vulgare) dans du polybutyrate adipate teacutereacutephtalate (PBAT) (Figure 42) un polyester

biodeacutegradable

Figure 42 Structure du polybutyrate adipate teacutereacutephtalate (PBAT)

[105] L Saacutenchez-Gonzaacutelez C Gonzaacutelez-Martiacutenez A Chiralt et al Physical and antimicrobial properties of

chitosanndashtea tree essential oil composite films J Food Eng 98 2010 443ndash452

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terephthalate) ndash PBAT incorporated with oregano essential oil and application in fish fillet preservation Industrial

Crops and Products 108 2017 388ndash397


Lrsquohuile essentielle drsquoorigan contient majoritairement le thymol et le carvacrol elle possegravede des

proprieacuteteacutes antibacteacuteriennes antivirales et fongicides Les films de PBAT et lrsquohuile essentielle ont

eacuteteacute meacutelangeacutes manuellement puis traiteacutes par extrusion thermofusible Le mateacuteriau eacutelaboreacute

preacutesentait une activiteacute antibacteacuterienne eacuteleveacutee contre S aureus Il peut ecirctre utiliseacute comme

emballage actif et biodeacutegradable pour la preacuteservation des aliments

Cependant la volatiliteacute des huiles essentielles limite leur activiteacute antibacteacuterienne lorsqursquoelles

sont incorporeacutees ou deacuteposeacutees sur des mateacuteriaux De plus leur forte odeur contribue agrave la limitation

de leur utilisation [107 108] Afin drsquoeacuteliminer le problegraveme de volatiliteacute plusieurs recherches se

sont orienteacutees vers lrsquoimmobilisation de composeacutes drsquohuile essentielle par liaison covalente sur

divers mateacuteriaux sans que leur activiteacute ne soit reacuteduite

Dans cette optique Turcheniuk et coll [109] ont greffeacute le menthol un terpeacutenoiumlde preacutesent dans

les huiles essentielles des menthes sur des particules de nanodiamant par une liaison covalente

(Figure 43) Le but eacutetant de deacutevelopper un biocide actif contre les biofilms La modification de

ce mateacuteriau a eacuteteacute effectueacutee en solution aqueuse

Figure 43 Greffage du menthol sur la surface de nanodiamant [109]

Les tests microbiologiques effectueacutes sur S aureus et E coli reacutevegravelent que le mateacuteriau obtenu (ND-

menthol) preacutesente une activiteacute anti biofilm eacuteleveacutee agrave une concentration de 100 μgml Cette

activiteacute est supeacuterieure agrave celle du menthol libre et similaire agrave lrsquoampicilline un antibiotique connu

[107] K Hąc-Wydro M Flasinski K Romanczuk Essential oils as food eco-preservatives Model system studies

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[109] V Turcheniuk V Raks R Issa et al Antimicrobial activity of menthol modified nanodiamond particles

Diam Relat Mater 57 2015 2ndash8


Un autre type de support a eacuteteacute utiliseacute par M Ruiz-Rico et coll [110] qui ont fixeacute le carvacrol

lrsquoeugeacutenol le thymol et la vanilline sur trois types de supports de silice (silice sublimeacutee silice

amorphe et silice meacutesoporeuse) afin de deacutevelopper une nouvelle surface antimicrobienne (Figure

44)


greffage du carvacrol B greffage de la vanilline [110]

Lrsquoactiviteacute antibacteacuterienne des supports obtenus a eacuteteacute reacutealiseacutee sur deux souches bacteacuteriennes

Listeria innocua et E coli Les supports eacutelaboreacutes par immobilisation de vanilline ne preacutesentaient

pas drsquoactiviteacute antibacteacuterienne Cependant les supports obtenus avec fixation du carvacrol

thymol ou eugeacutenol preacutesentaient une activiteacute eacuteleveacutee contre L innocua

E coli quant agrave elle a eacuteteacute tregraves sensible aux mateacuteriaux eacutelaboreacutes par fixation du thymol ou eugeacutenol

Pour les deux souches lrsquoactiviteacute des supports de silice obtenus a eacuteteacute supeacuterieure agrave celle des

composeacutes drsquohuiles essentielles agrave leur eacutetat libre

Des nanoparticules de silice meacutesoporeuses ont eacutegalement eacuteteacute utiliseacutees par Ribes et coll [111]

pour supporter lrsquoeugeacutenol ou le thymol Leacutevaluation de lactiviteacute antifongique des agents bioactifs

[110] M Ruiz-Rico E Peacuterez-Esteve A Bernardos et al Enhanced antimicrobial activity of essential oil

components immobilized on silica particles Food Chem 233 2017 228ndash236

[111] S Ribes M Ruiz-Rico Eacute Peacuterez-Esteve et al Eugenol and thymol immobilized on mesoporous silica-based

material as an innovative antifungal system Application in strawberry jam Food Control 81 2017 181-188


immobiliseacutes a eacuteteacute reacutealiseacutee contre Aspergillus flavus Aspergillus niger Penicillium

expansum Zygosaccharomyces rouxii et Zygosaccharomyces bailii Les nanoparticules

eacutelaboreacutees preacutesentaient une activiteacute fongicide eacuteleveacutee

Les auteurs ont par la suite examineacute lrsquoefficaciteacute antifongique des agents bioactifs libres et

immobiliseacutes contre Aspergillus niger et Zygosaccharomyces bailii dans la confiture de fraise

Les reacutesultats ont montreacute que lorsquils sont incorporeacutes agrave lrsquoeacutetat libre leugeacutenol induit une meilleure

conservation de la confiture de fraises en termes de deacuteteacuterioration des champignons par rapport

au thymol Cependant apregraves limmobilisation sur les nanoparticules de silice les deux agents

bioactifs ont montreacute une activiteacute antifongique eacuteleveacutee

Thakur et coll [112] quant agrave eux ont greffeacute lrsquoeugeacutenol sur les fibres de coco riche en lignine en

utilisant la laccase comme catalyseur (Figure 45)

Figure 45 Greffage drsquoeugeacutenol sur les fibres de coco [112]

Lrsquoactiviteacute antibacteacuterienne du mateacuteriau eacutelaboreacute a eacuteteacute eacutevalueacute contre E coli et S aureus Cette

activiteacute est plus importante contre E coli Le nombre de bacteacuteries deacutenombreacutees apregraves 24h de

contact eacutetait de 44 times 10 9 UFCmL pour E coli et de 224 times 10 9 UFCmL pour S aureus

Lrsquoimmobilisation des composeacutes drsquohuiles essentielles ne limite pas leur activiteacute antibacteacuterienne

comme le montre les exemples preacuteceacutedents De plus des eacutetudes ont montreacute que le deacuteveloppement

de reacutesistance bacteacuterienne vis-agrave-vis des huiles essentielles est improbable [113] En effet tout

changement qui pourrait rendre les membranes bacteacuteriennes reacutesistantes aux huiles essentielles

aura probablement aussi un impact neacutegatif sur le fonctionnement normal de cette membrane De

plus lrsquoutilisation de certains composeacutes drsquohuiles essentielles comme le thymol et le carvacrol

[112] K Thakur S Kaliab BS Kaith et al The development of antibacterial and hydrophobic functionalities in

natural fibers for fiber-reinforced composite materials J Environ Chem Eng 4 2016 1743ndash1752

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for carvacrol and thymol in antibacterial applications Ultrason Sonochem 41 2018 288-296


reacuteduit la reacutesistance des bacteacuteries aux antimicrobiens Palaniappan et coll [114] ont eacutetudieacute lrsquoeffet

de lrsquoutilisation des composeacutes drsquohuile essentielles en meacutelange avec des antibiotiques pour

augmenter leur efficaciteacute Pour cela ils ont utiliseacute six antibiotiques la teacutetracycline lampicilline

la peacutenicilline G leacuterythromycine la bacitracine et la novobiocine et cinq composeacutes drsquohuile

essentielles leugeacutenol le carvacrol le thymol le cinnamaldeacutehyde et lisothiocyanate dallyle

Les tests antibacteacuteriens ont eacuteteacute reacutealiseacutes contre quatre souches bacteacuteriennes

Salmonella Typhimurium et E coli reacutesistantes aux six antibiotiques utiliseacutes S aureus reacutesistants

agrave trois antibiotiques parmi les six utiliseacutes (lampicilline la peacutenicilline et la bacitracine)

et Streptococcus pyogenes reacutesistant uniquement agrave leacuterythromycine

Les reacutesultats ont montreacute que les composeacutes drsquohuiles essentielles notamment le thymol et le

carvacrol en combinaison avec les antibiotiques eacutetudieacutes eacutetaient capables drsquoaugmenter la

sensibiliteacute des souches eacutetudieacutees aux antibiotiques auxquels elles preacutesentaient une reacutesistance

Comme le montre cette eacutetude de la litteacuterature les huiles essentielles preacutesentent une activiteacute

antibacteacuterienne qursquoelles soient libres ou greffeacutees sur supports De plus ces eacutetudes ont montreacute

que le deacuteveloppement de reacutesistance bacteacuterienne vis-agrave-vis des huiles essentielles eacutetait improbable

En se basant sur ces donneacutees de la litteacuterature nous nous sommes inteacuteresseacutes au greffage de

composeacutes drsquohuiles essentielles sur les fibres de pacircte agrave papier

II Elaboration de nouveaux mateacuteriaux bioactifs par greffage de

composeacutes drsquohuiles essentielles sur les fibres de pacircte kraft [115]

Comme nous lrsquoavons souligneacute preacuteceacutedemment certains composeacutes drsquohuiles essentielles

preacutesentent une activiteacute antibacteacuterienne eacuteleveacutee contre un grand nombre de bacteacuteries crsquoest le cas

du thymol et du carvacrol Nous avons donc choisi de greffer ces deux composeacutes sur la pacircte agrave

papier et nous avons commenceacute par la pacircte issue du proceacutedeacute kraft

II1 Strateacutegie de synthegravese

La strateacutegie de synthegravese mise en œuvre comporte deux eacutetapes Elle deacutebute par la fixation

du composeacute drsquohuile essentielle (CHE) sur le noyau triazine par substitution drsquoun chlore du

[114] K Palaniappan and R A Holley Use of natural antimicrobials to increase antibiotic susceptibility of drug

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[115] Z Khaldi TS OUK R Zerrouki Synthesis and antibacterial properties of thymol and carvacrol grafted

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chlorure cyanurique Le composeacute obtenu est greffeacute sur la pacircte Kraft lors drsquoune seconde eacutetape en

substituant un deuxiegraveme chlore de la triazine (Figure 46)

Figure 46 Scheacutema de greffage de composeacutes drsquohuiles essentielles sur les fibres de pacircte Kraft

II2 Mono substitution de la triazine

II21 Fixation du thymol sur la triazine

Afin drsquoimmobiliser le thymol sur la pacircte Kraft nous nous sommes inteacuteresseacutes dans un

premier temps agrave sa fixation sur le noyau triazine Avant de preacutesenter la synthegravese et la

caracteacuterisation du produit nous nous proposons de preacutesenter briegravevement quelques aspects du

chlorure cyanurique utiliseacute

Le chlorure cyanurique

Le chlorure cyanurique ou le 246-trichloro-135-triazine est un composeacute connu

depuis 1827 Ce reacuteactif est disponible commercialement agrave tregraves faible coucirct et est associeacute agrave

diffeacuterents domaines tel que la coloration du textile la synthegravese de pesticides la synthegravese de

meacutedicaments ainsi que la conception de surfaces bioactives [116 117]

[116] Z Jiang M Qiao X Ren et al Preparation of antibacterial cellulose with s- triazine based quaternarized N-

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[117] Z Jiang Synthesis of novel reactive N-halamine precursors and application in antimicrobial cellulose Appl

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La triazine chloreacutee est tregraves utiliseacutee dans les substitutions nucleacuteophiles seacutequentielles controcircleacutees

Cela est ducirc agrave la reacuteactiviteacute reacutegioseacutelective des trois atomes de chlore en position 2 4 et 6 qui deacutepend

de la tempeacuterature permettant ainsi de controcircler la mono di ou tri-substitution de la triazine

(Figure 47) En geacuteneacuteral la mono-substitution de chlorure cyanurique neacutecessite des tempeacuteratures

infeacuterieures agrave 0degC la di-substitution se produit agrave tempeacuterature ambiante alors que la tri-substitution

neacutecessite des tempeacuteratures au-dessus de 50 degC [118]

Figure 47 Reacuteactiviteacute thermo-deacutependante du chlorure cyanurique

La substitution du chlorure cyanurique deacutepend eacutegalement de la structure du nucleacuteophile de sa

basiciteacute et des facteurs steacuteriques du substituant deacutejagrave preacutesent sur lrsquoanneau 135-triazine

Pour reacutealiser la synthegravese du thymol-triazine le thymol est solubiliseacute dans le dichloromeacutethane

anhydre en preacutesence de 1 eacuteq de N N-Diisopropyleacutethylamine (DIPEA) puis mis agrave reacuteagir avec

105 eacuteq de chlorure cyanurique Dans notre cas des essais reacutealiseacutes agrave 0degC -10degC -20degC et -30degC

ont abouti agrave la formation drsquoun meacutelange de triazine mono- et di-substitueacutee La reacuteaction reacutealiseacutee agrave

-40degC (Figure 48) conduit agrave la formation drsquoun seul produit reacutesultant de la mono-substitution

Figure 48 Scheacutema de synthegravese du thymol-triazine

La reacuteaction est suivie par CCM apregraves 5 min on observe la disparition totale du thymol et la

formation drsquoun seul produit La reacuteaction est alors arrecircteacutee et le meacutelange reacuteactionnel dilueacute dans le

[118] G Blotny Recent applications of 246-trichloro-135-triazine and its derivatives in organic synthesis

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dichloromeacutethane puis laveacute agrave lrsquoeau Apregraves seacutechage de la phase organique et eacutevaporation du

solvant le produit est reacutecupeacutereacute sous forme drsquohuile jaune avec un rendement brut quantitatif

Lrsquoanalyse par spectroscopie RMN du proton et par spectromeacutetrie de masse montre la preacutesence

de traces de DIPEA Afin de caracteacuteriser le produit une fraction de ce dernier est purifieacutee par

chromatographie sur couche mince preacuteparative Le rendement de purification est de 79

Lrsquoanalyse du produit purifieacute par RMN du proton dans le DMSO-d6 (tableau 2) montre la

preacutesence des protons des meacutethyles de lrsquoisopropyle qui reacutesonnent agrave 115 ppm sous la forme drsquoun

doublet et le proton du CH qui reacutesonne quant agrave lui agrave 301 ppm sous la forme drsquoun septuplet Les

protons du meacutethyle lieacutes agrave lrsquoaromatique reacutesonnent agrave 23 ppm sous la forme drsquoun singulet Enfin

les protons aromatiques reacutesonnent entre 699 ppm et 725 ppm

Tableau 2 RMN 1H du Thymol-triazine dans le DMSO-d6

Deacuteplacement

Chimique (ppm)

Multipliciteacute Attribution J(Hz)

115 Doublet H8 et H9 74

23 Singulet H10 -

301 Septuplet H7 73

699 Singulet eacutelargi H6 -

708 Doublet deacutedoubleacute H4 25 et 81

725 Doublet H3 82

Lrsquoanalyse par spectromeacutetrie de masse confirme la structure du produit obtenu Elle met en

eacutevidence la preacutesence des pics mz agrave 298 300 et 302 qui correspondent agrave la moleacutecule protoneacutee

[M+H] + Les diffeacuterents pics sont ducirc aux deux isotopes du chlore


Lrsquoanalyse par spectroscopie IR du Thymol-Triazine a eacuteteacute reacutealiseacutee (Figure 49) et compareacutee au

spectre du thymol On observe la disparition de la bande caracteacuteristique de la vibration OH agrave

3204 cm-1 ainsi que lrsquoapparition drsquoune bande agrave 1520 cm-1 caracteacuteristique de la liaison C=N et

une bande agrave 820 cm-1 caracteacuteristique de la liaison C-Cl

Figure 49 Spectre IR du thymol et du Thymol-Triazine

II22 Fixation du carvacrol sur la triazine

Le protocole de fixation du carvacrol sur la triazine chloreacutee est similaire agrave celui deacutecrit

pour la synthegravese du thymol-triazine (Figure 50) Le produit a eacuteteacute obtenu sous forme de cristaux

verts avec un rendement de 98

Figure 50 Scheacutema de synthegravese du carvacrol-triazine

Afin de caracteacuteriser le produit obtenu une fraction de ce dernier a eacutegalement eacuteteacute purifieacutee par



Le spectre RMN du proton dans le DMSO-d6 (Tableau 3) montre la preacutesence des protons des

meacutethyles de lrsquoisopropyle qui reacutesonnent agrave 119 ppm et les protons du meacutethyle lieacutes agrave lrsquoaromatique

reacutesonnent agrave 211 ppm ainsi que le proton (CH) de lrsquoisopropyle agrave 288 ppm Les protons

aromatiques reacutesonnent entre 7 ppm et 73 ppm

Tableau 3 RMN 1H du carvacrol-triazine dans le DMSO-d6

Deacuteplacement

Chimique (ppm)


119 Doublet H8rsquo et H9rsquo 6 9

211 Singulet H10rsquo -

288 Septuplet H7rsquo 695

708 Doublet deacutedoubleacute H4rsquo 905 et 165

723 Singulet eacutelargi H6rsquo -

725 Doublet H3rsquo 910

Lrsquoanalyse par spectromeacutetrie de masse confirme la structure et met en eacutevidence la preacutesence

des pics mz agrave 298 300 et 302 qui correspondent agrave la moleacutecule protoneacutee [M+H]+ Les diffeacuterents

pics sont ducirc aux deux isotopes du chlore

Comme dans le cas du thymol lrsquoanalyse par spectroscopie infrarouge montre la disparition de

la bande caracteacuteristique de la vibration OH agrave 3205 cm-1 ainsi que lrsquoapparition drsquoune bande agrave

1521 cm-1 caracteacuteristique de la liaison C=N et une bande agrave 821 cm-1 caracteacuteristique de la liaison

C-Cl

II3 Fonctionnalisation de la pacircte Kraft

Nous avons par la suite coupleacute le thymol-triazine et le carvacrol-triazine agrave la pacircte Kraft

par substitution drsquoun deuxiegraveme chlore du chlorure cyanurique


II31 Greffage du thymol-triazine sur les fibres de pacircte Kraft

Le greffage du thymol-triazine sur les fibres de pacircte Kraft a eacuteteacute reacutealiseacute selon une meacutethode

deacutecrite dans la litteacuterature par Mbakidi et coll [73] Les fibres de pacircte Kraft sont disperseacutees dans

une solution de NaOH agrave 05 M Apregraves 24h sous agitation magneacutetique le thymol-triazine (15

eacuteqUAG) preacutealablement dissous dans le dichloromeacutethane est ajouteacute (Figure 51)

Figure 51 Scheacutema de greffage du thymol-triazine sur les fibres de pacircte kraft

Apregraves 48h de reacuteaction agrave tempeacuterature ambiante le meacutelange est filtreacute et la pacircte Kraft modifieacutee

obtenue est laveacutee au dichloromeacutethane afin drsquoeacuteliminer tout le thymol-triazine libre agrave lrsquoeau jusqursquoagrave

pH neutre et agrave lrsquoeacutethanol puis seacutecheacutee agrave lrsquoeacutetuve agrave 60degC On obtient des fibres blanches avec un

rendement massique de 101

Lrsquoanalyse par spectroscopie infrarouge des fibres obtenues (Figure 52) reacutevegravele la preacutesence drsquoune

bande caracteacuteristique de lrsquoeacutelongation C-Cl se situant agrave 823 cm-1 et une bande caracteacuteristique de

lrsquoeacutelongation C=N agrave 1577 cm-1 du lien triazine confirmant ainsi la fixation du thymol-triazine sur

la pacircte kraft


Figure 52 Spectre IR de la PK greffeacutee par le thymol-triazine

Lrsquoanalyse par spectroscopie photoeacutelectronique par rayons X (XPS) montre la preacutesence drsquoatomes

drsquooxygegravene agrave 53315 eV (O1s) de carbone agrave 28674 eV (C1s) et drsquoazote agrave 39920 eV (N1s)

(Figure 53) Le chlore nrsquoa pas eacuteteacute deacutetecteacute ceci est surement ducirc agrave la faible quantiteacute du thymol-

Triazine fixeacutee

Figure 53 Spectre XPS de la pacircte Kraft greffeacutee par le thymol-triazine


Tableau 4 Analyses XPS de PK-Triazine-Thymol

Lrsquoapparition du pic correspondant agrave latome drsquoazote sur le spectre confirme le greffage du

thymol-triazine

En assimilant les fibres de pacircte kraft agrave 100 de fibres de cellulose un DS drsquoenviron 007 est

deacutetermineacute

II32 Greffage du carvacrol-triazine sur la pacircte Kraft

Nous avons proceacutedeacute au greffage du carvacrol sur la pacircte Kraft comme deacutecrit preacuteceacutedemment

(Figure 54) Apregraves traitement et seacutechage agrave lrsquoeacutetuve de la pacircte Kraft modifieacutee nous avons obtenu

des fibres blanches avec un rendement massique de 102

Figure 54 Greffage du carvacrol-triazine sur la pacircte Kraft

Comme dans le cas preacuteceacutedent lrsquoanalyse du spectre infrarouge (Figure 55) reacutevegravele la preacutesence de

deux bandes caracteacuteristiques de lrsquoeacutelongation C-Cl agrave 826 cm-1 et de lrsquoeacutelongation C=N agrave 1574

cm-1 ce qui confirme la fixation du carvacrol-triazine sur la pacircte Kraft

O 1s C 1s N 1s DS

PK 360 640 - -

PK-Triazine-Thymol 359 628 14 007


Figure 55 Spectre IR de la pacircte Kraft greffeacutee par le carvacrol-triazine

Lrsquoanalyse par XPS montre la preacutesence drsquoatomes drsquooxygegravene agrave 53309 eV (O1s) de carbone agrave

28670 eV (C1s) et drsquoazote agrave 39926 eV (N1s) (Figure 56) Un DS de 007 a eacuteteacute deacutetermineacute

identique agrave celui obtenu lors du greffage du thymol-triazine (Tableau 5) Dans ce cas eacutegalement

le chlore nrsquoa pas eacuteteacute deacutetecteacute

Figure 56 Spectre XPS de la pacircte Kraft greffeacutee par le carvacrol-triazine


Tableau 5 Reacutesultats drsquoanalyses XPS de la pacircte Kraft et du mateacuteriau PK-Triazine-Carvacrol

Nous avons greffeacute le thymol-triazine et le carvacrol-triazine sur les fibres de pacircte kraft avec un

DS drsquoenviron 007 ce greffage est reacutealiseacute agrave tempeacuterature ambiante Dans certains cas lorsque la

premiegravere moleacutecule greffeacutee sur le noyau triazine preacutesente un encombrement la substitution du

deuxiegraveme chlore neacutecessite des tempeacuteratures plus eacuteleveacutees Nous avons donc reacutealiseacute des essais agrave

40degC et 50degC afin drsquoaugmenter le DS du greffage du thymol et du carvacrol sur les fibres de pacircte

Kraft sans les deacutegrader Nous avons remarqueacute dans des travaux preacuteceacutedents que des tempeacuteratures

supeacuterieures agrave 50degC entrainaient une deacutegradation des fibres

Lrsquoanalyse par spectroscopie infrarouge montre que le taux de greffage est infeacuterieur agrave celui

obtenue agrave tempeacuterature ambiante Comme le montre la figure 57 dans le cas du mateacuteriau PK-

Triazine-Carvacrol par exemple on observe un eacutepaulement vers 820 cm-1 et 1570 cm-1 en

comparaison avec le mateacuteriau PK-Triazine-Carvacrol obtenue agrave tempeacuterature ambiante ougrave les

bandes caracteacuteristiques du greffage sont bien deacutefinies

Figure 57 Spectre IR du mateacuteriau PK-Triazine-Carvacrol agrave TA et agrave 50 degC

O 1s C 1s N 1s DS

PK 360 640 - -

PK-Triazine-Carvacrol 354 631 15 007


Nous avons donc poursuivi le travail par lrsquoeacutevaluation de lrsquoactiviteacute antibacteacuterienne des mateacuteriaux

de pacircte Kraft greffeacute avec le thymol et celle avec le carvacrol agrave tempeacuterature ambiante Pour cela

des feuilles ont eacuteteacute preacutepareacutees agrave partir de ces derniers et des tests microbiologiques ont eacuteteacute

effectueacutes sur ces feuilles

II4 Evaluation de lactiviteacute microbiologique

Les tests microbiologiques ont eacuteteacute reacutealiseacutes sur deux souches bacteacuteriennes une souche

Gram neacutegatif E coli CIP548T et une souche Gram positif S aureus CIP 7625 Ces souches

ont eacuteteacute obtenues aupregraves de la laquo Collection Institut Pasteur raquo de lrsquoinstitut Pasteur de Paris

Au cours de ces tests nous avons utiliseacute comme controcircles la pacircte Kraft non modifieacutee (PK)

et la pacircte Kraft-triazine (PK-Triazine) En effet la triazine libre est connue pour avoir un effet

antimicrobien [119 120 121] Nous avons ainsi voulu veacuterifier lrsquoactiviteacute du lien triazine sur la

pacircte Kraft Nous avons donc fixeacute le chlorure cyanurique sur les fibres de pacircte kraft Pour ce faire

les fibres de pacircte Kraft sont disperseacutees dans une solution de NaOH agrave 05 M Apregraves 24h sous

agitation magneacutetique le chlorure cyanurique (15 eacuteqUAG) preacutealablement dissous dans le

dichloromeacutethane est ajouteacute (Figure 58)

Figure 58 Greffage du chlorure cyanurique sur la pacircte kraft

Apregraves 48h de reacuteaction agrave tempeacuteratures ambiante le meacutelange est filtreacute et la pacircte Kraft modifieacutee

obtenue est laveacutee au dichloromeacutethane agrave lrsquoeau et agrave lrsquoeacutethanol puis seacutecheacutee agrave lrsquoeacutetuve agrave 60degC On

obtient des fibres blanches avec un rendement massique de 102

[119] R P Modh E De Clercq C Pannecouque et al Design synthesis antimicrobial activity and anti-HIV

activity evaluation of novel hybrid quinazolinendashtriazine derivatives J Enzyme Inhib Med Chem 29 2014 100-

108

[120] K Ma Z Xie Q Jiang et al Cytocompatible and Regenerable Antimicrobial Cellulose Modified by N-

Halamine Triazine Ring J Appl Polym Sci 131 2014 40627

[121] P Pathak A Thakur H R Bhat et al Hybrid 4-Aminoquinoline-135-triazine Derivatives Design

Synthesis Characterization and Antibacterial Evaluation J Heterocyclic Chem 52 2015 1108-1113


Lrsquoanalyse du spectre infrarouge (Figure 59) reacutevegravele la preacutesence des bandes caracteacuteristiques du

lien triazine agrave 813 cm-1 (C-Cl) et agrave 1573 cm-1 (C=N) On observe eacutegalement une bande agrave 1716

cm-1 caracteacuteristique de la preacutesence drsquoun groupement carbonyle

Figure 59 Spectre IR de la pacircte Kraft greffeacutee par la triazine

Le groupement carbonyle (C=O) est surement obtenu agrave la suite de la substitution drsquoun chlore du

chlorure cyanurique par lrsquohydroxyde de sodium comme deacutetailleacute sur la Figure 60 Le groupement

carbonyle est obtenu par tautomeacuterie

Figure 60 Scheacutema de la substitution drsquoun chlore du noyau triazine par lrsquohydroxyde

Lrsquoanalyse par spectroscopie XPS montre la preacutesence drsquoatomes drsquooxygegravene agrave 53249 eV (O1s) de

carbone agrave 2861 eV (C1s) drsquoazote agrave 3995 eV (N1s) et de chlore agrave 19765 eV (Cl2p)


Tableau 6 Reacutesultats drsquoanalyses XPS de la PK-Triazine

Un DS de 008 a eacuteteacute deacutetermineacute comparable au DS obtenu lors du greffage du thymol et du

carvacrol via la triazine

II41 Preacuteparation des eacutechantillons

A partir des nouveaux mateacuteriaux obtenus et des pacirctes servant de controcircles des feuilles

ont eacuteteacute preacutepareacutees puis deacutecoupeacutees en disques de 8 mm de diamegravetre Lrsquoensemble des disques est

pasteuriseacute agrave 70degC

II42 Activiteacute antibacteacuterienne des mateacuteriaux PK-Triazine-Thymol et PK-Triazine-

Carvacrol

Nous avons commenceacute par effectuer un test qualitatif pour confirmer labsence de

relargage des moleacutecules greffeacutees sur les fibres de pacircte Kraft et ainsi confirmer le greffage Pour

ce faire nous avons eacutevalueacute la formation dune zone dinhibition autour des mateacuteriaux eacutelaboreacutes

dans notre eacutetude Comme teacutemoin suppleacutementaire une solution de thymol et de carvacrol a eacuteteacute

deacuteposeacutee sur des disques de pacircte Kraft non modifieacutee

Une suspension bacteacuterienne de 1 mL agrave 105 UFCml (S aureus ou E coli) a eacuteteacute ensemenceacutee sur

milieux geloseacutes (TS+AGAR) Par la suite les disques de diffeacuterents mateacuteriaux (PK PK-Triazine

PK-Triazine-Thymol et PK-Triazine-Carvacrol) ont eacuteteacute placeacutes sur le milieu geacuteloseacute puis incubeacutees

agrave 37 deg C pendant 24h En parallegravele nous avons deacuteposeacute 50 μL drsquoune solution du thymol et du

carvacrol agrave 18 gL sur des disques de pacircte Kraft ce qui correspond agrave la quantiteacute de 09 mg greffeacutes

sur un disque de 7 mg eacutequivalent au DS obtenu dans le cas du greffage Les reacutesultats sont

preacutesenteacutes sur la figure 61

O 1s (at) C 1s (at) N 1s (at) Cl2p (at) DS

PK 360 640 - - -

PK-Triazine 3739 5952 182 127 008




deacuteposeacute sur la pacircte kraft

Dans le cas des mateacuteriaux greffeacutes eacutelaboreacutes dans notre eacutetude (Figure 61a) nous avons observeacute

labsence de zone dinhibition indiquant labsence de thymol ou de carvacrol libres confirmant

le greffage covalent du thymol et du carvacrol sur les fibres de pacircte Kraft Pour les composeacutes

dhuiles essentielles libres deacuteposeacutes sur les disques de fibre de pacircte kraft (Figure 61b) les

reacutesultats montrent la preacutesence dune zone dinhibition due agrave la diffusion des composeacutes drsquohuile

essentielles S aureus sest montreacute moins sensible au carvacrol libre agrave 18 gL

Nous avons proceacutedeacute par la suite agrave lrsquoeacutevaluation de lrsquoactiviteacute antibacteacuterienne des mateacuteriaux

PK-Triazine-Thymol et PK-Triazine-carvacrol Pour ce faire nous avons utiliseacute une meacutethode

baseacutee sur la norme AATCC100 laquo Assessment of Antibacterial Finish Textile Materials raquo Crsquoest

une meacutethode quantitative normaliseacutee pour les textiles qui se deacuteroule en deux eacutetapes un

deacutenombrement des bacteacuteries agrave t0 suivi drsquoun deacutenombrement agrave t24 permet de tester lrsquoactiviteacute

antibacteacuterienne apregraves 24h de contact

A partir drsquoune culture de bacteacuterie en phase exponentielle de croissance une suspension

bacteacuterienne agrave une concentration deacutetermineacutee (106 UFCmL) a eacuteteacute preacutepareacutee dans un milieu nutritif


(TS) Cette suspension (50 microL) a eacuteteacute deacuteposeacute sur trois disques du mecircme eacutechantillon Directement

apregraves le deacutepocirct un disque est reacutecupeacutereacute agiteacute vigoureusement pendant deux heures afin de

deacutecrocher toutes les bacteacuteries des diffeacuterents mateacuteriaux Ensuite des dilutions en seacuterie au 110egraveme

sont effectueacutees et ensemenceacutees sur milieux geacuteloseacutes (TS+AGAR) Apregraves 24h drsquoincubation agrave 37degC

les colonies bacteacuteriennes sont deacutenombreacutees ce qui correspond agrave t0 Les deux disques restants sont

laisseacutes agrave 37degC Apregraves 24 heures de contact avec le mateacuteriau ces derniers sont traiteacutes de la mecircme

faccedilon que le premier disque (t0) afin de deacutenombrer les bacteacuteries ce qui correspond agrave t24 Tous

les tests ont eacuteteacute reacutealiseacutes quatre fois

Les reacutesultats des tests microbiologiques des diffeacuterents mateacuteriaux sont repreacutesenteacutes sur la figure

62 Pour les deux souches testeacutees E coli et S aureus les controcircles neacutegatifs (PK et PK-Triazine)

ne preacutesentent aucune activiteacute antimicrobienne En effet apregraves 24 heures de contact une

croissance bacteacuterienne de lrsquoordre de 4 log par rapport agrave la reacutefeacuterence t0 est observeacutee


coli et S aureus

La souche S aureus nrsquoest pas sensible au mateacuteriau PK-triazine-Carvacrol Une croissance de 2

log a eacuteteacute observeacutee par rapport agrave t0 La faible sensibiliteacute de S aureus au carvacrol a deacutejagrave eacuteteacute

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Log

(UFC

mL)

Saureus Ecoli

t0 t24 t0 t24


signaleacutee dans la litteacuterature [122] A lrsquoopposeacute apregraves 24h un effet bacteacuteriostatique a eacuteteacute observeacute

pour le mateacuteriau PK-triazine-thymol La croissance bacteacuterienne est bloqueacutee elle est similaire agrave

celle observeacutee agrave t0

Pour E coli apregraves 24 heures de contact avec les deux mateacuteriaux PK-triazine-thymol et PK-

triazine-carvacrol un effet bacteacuteriostatique a eacuteteacute observeacute

Lrsquoanalyse par microscopie eacutelectronique agrave balayage (MEB) environnemental des mateacuteriaux

eacutelaboreacutes ainsi que des mateacuteriaux teacutemoins a eacuteteacute reacutealiseacutee Deux disques de chaque mateacuteriau ont eacuteteacute

preacutepareacutes et 50 microL de la suspension bacteacuterienne agrave 2x106 UFCmL ont eacuteteacute deacuteposeacute sur ces disques

Apres 24h drsquoincubation agrave 37degC les eacutechantillons sont observeacutes sans traitement preacutealable

Dans le cas de E coli apregraves 24 heures de contact avec le mateacuteriau PK-Triazine-Thymol une

modification de la structure de la paroi cellulaire bacteacuterienne a eacuteteacute observeacutee en comparaison avec

des bacteacuteries en contact avec de la pacircte Kraft non modifieacutee (Figure 63)

[122] H Miladi T Zmantar Y Chaabouni et al Antibacterial and efflux pump inhibitors of thymol and carvacrol

against food-borne pathogens raquo Microb Pathog 99 2016 95‑100



modifieacutee et avec le mateacuteriau PK-Triazine-Thymol

Il est bien indiqueacute dans la litteacuterature que les principales cibles bacteacuteriennes des composeacutes drsquohuiles

essentielles sont les parois cellulaires et les membranes bacteacuteriennes [123] Lambert et coll [124]

ont montreacute que le thymol et le carvacrol altegraverent la membrane bacteacuteriennes en augmentant sa

permeacuteabiliteacute

[123] I Rasooli M B Rezaei A Allameh Ultrastructural studies on antimicrobial efficacy of thyme essential oils

on Listeria monocytogenes Int J Infect Dis 10 2006 236-41

[124] R J Lambert P N Skandamis P J Coote et al A study of the minimum inhibitory concentration and mode

of action of oregano essential oil thymol and carvacrol J Appl Microbiol 91 2001 453-62


Reacutecemment Goel et coll [125] ont observeacute au MEB des bacteacuteries S aureus et E coli exposeacutees

agrave la thymoquinone (Figure 64) cette derniegravere constitue avec le thymol les composeacutes majoritaires

de lrsquohuile essentielle de cumin noir (Nigella sativa) [126]

Figure 64 Structure de la thymoquinone

Les images MEB montrent des irreacutegulariteacutes dues agrave lrsquoendommagement de la paroi des bacteacuteries

exposeacutees agrave la thymoquinone a une concentration correspond agrave sa CMI (Figure 65b et e) en

augmentant la concentration de la thymoquinone les bacteacuteries se lysent formant des deacutebris

bacteacuteriens (Figure 65c et d)



(c) E coli non traiteacutee (d) E coli exposeacutee agrave la thymoquinone agrave une concentration eacutegale agrave la CMI (e) Ecoli

exposeacutee agrave la thymoquinone agrave une concentration eacutegale agrave 2xCMI (f) [125]

[125] S Goel P Mishra Thymoquinone inhibits biofilm formation and has selective antibacterial activity due to

ROS generation Appl Microbiol Biotechnol 102 2018 1955ndash1967

[126] Herlina S A Aziz A Kurniawati et al Changes of Thymoquinone Thymol and Malondialdehyde Content

of Black Cumin (Nigella sativa L) in Response to Indonesia Tropical Altitude Variation HAYATI J Biosci 24

2017 156-161


Dans notre eacutetude les images de MEB environnemental montrent que le thymol greffeacute sur la pacircte

kraft a un effet similaire sur la paroi cellulaire Cette perturbation de la structure de la paroi

cellulaire pourrait induire une modification potentielle de la membrane conduisant agrave la libeacuteration

dions de moleacutecules dATP menant agrave la mort cellulaire

Par ailleurs diffeacuterents travaux de la litteacuterature ont montreacute que la synergie entre le

carvacrol et le thymol libre permet drsquoatteindre des reacutesultats supeacuterieurs agrave ceux obtenus lorsqursquoils

sont testeacutes seacutepareacutement [127 128 129] Pour cela nous avons eacutevalueacute lrsquoactiviteacute antibacteacuterienne de

meacutelanges des mateacuteriaux PK-Triazine-Thymol et PK-Triazine-Carvacrol afin drsquoeacutetudier cette

synergie dans le cas ougrave chacun des composeacutes est greffeacute sur un support solide

II43 Activiteacute antibacteacuterienne de meacutelanges des mateacuteriaux PK-Triazine-Thymol et

PK-Triazine-Carvacrol

Afin drsquoeacutetudier lrsquoeffet de synergie entre le thymol et le carvacrol greffeacutes sur les fibres de

pacircte Kraft nous avons preacutepareacute des meacutelanges de mateacuteriaux obtenus preacuteceacutedemment dans

diffeacuterentes proportions (Tableau 7)

Tableau 7 Diffeacuterentes proportions utiliseacutees pour preacuteparer les meacutelanges de mateacuteriaux eacutelaboreacutes

PK-Triazine-Thymol PK-Triazine-Carvacrol

Meacutelange 1 30 70



Lrsquoactiviteacute antimicrobienne des meacutelanges a eacuteteacute eacutevalueacutee comme preacuteceacutedemment suivant la

meacutethodologie baseacutee sur la norme AATCC100

Pour E coli (Figure 66) le meacutelange 1 et 3 montrent bien lrsquoeffet synergique entre le thymol et le

carvacrol lorsqursquoils sont greffeacutes sur les fibres de pacircte Kraft Si lrsquoon compare aux reacutesultats obtenus

avec PK-Triazine-Thymol et PK-Triazine-Carvacrol chacun testeacute seacutepareacutement on remarque

qursquoon passe drsquoun effet bacteacuteriostatique agrave un effet bacteacutericide avec une inhibition de la croissance

[127] R Lambert P N Skandamis P J Coote et al A study of the minimum inhibitory concentration and mode

of action of oregano essential oil thymol and carvacrol J Appl Microbiol 91 2001 453ndash462

[128] H Moon and M S Rhee Synergism between carvacrol or thymol increases the antimicrobial efficacy of soy

sauce with no sensory impact Int J Food Microbiol 217 2016 35ndash41

[129] M Krepker R Shemeshab Y D Poleg et al Active food packaging films with synergistic antimicrobial

activity Food Control 76 2017 117-126


bacteacuterienne de 17 pour le meacutelange 1 et 40 pour le meacutelange 3 Dans le cas du meacutelange 2

lrsquoactiviteacute bacteacuteriostatique est maintenue


Carvacrol avec les meacutelanges 12 et 3 contre E coli

Pour S aureus (Figure 67) le meacutelange 2 preacutesente une activiteacute bacteacutericide avec un taux

drsquoinhibition de croissance de 15 montrant un faible effet synergique entre le thymol et le

carvacrol lorsqursquoils sont greffeacutes sur les fibres de pacircte Kraft Les meacutelanges 1 et 3 ont preacutesenteacute un

effet bacteacuteriostatique


Carvacrol avec les meacutelanges 1 2 et 3 contre S aureus

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Log

(UFC

mL)

Ecoli

t0 t24

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Log

(UFC

mL)

Saureus

t0 t24


Les mateacuteriaux eacutelaboreacutes lors de cette eacutetude preacutesentent une activiteacute antibacteacuterienne

inteacuteressante vis-agrave-vis de S aureus et E coli lorsque chacune des souches bacteacuteriennes est testeacutees

seacutepareacutement Cependant en reacutealiteacute lorsqursquoun mateacuteriau se trouve dans lrsquoenvironnement il sera

souvent contamineacute par plusieurs bacteacuteries [130] Il nous a donc sembleacute inteacuteressant drsquoeacutetudier

lrsquoactiviteacute antibacteacuterienne des diffeacuterents mateacuteriaux eacutelaboreacutes sur un meacutelange des deux souches

bacteacuteriennes S aureus et E coli

II44 Activiteacute antibacteacuterienne sur un meacutelange de bacteacuteries E coli et S aureus

Dans certains cas les bacteacuteries en meacutelanges peuvent devenir plus virulentes et plus

reacutesistantes aux antimicrobiens Ramsey et coll [131] ont montreacute par exemple que Acinobacter

actinomycetemcomitans une bacteacuterie Gram neacutegatif montre un taux de croissance plus eacuteleveacute et

une plus grande virulence lorsquelle est co-cultiveacutee avec Streptococcus gordonii Cela est ducirc agrave

sa capaciteacute agrave meacutetaboliser le lactate produit par Streptococcus gordonii ce qui lui permet de

croitre rapidement agrave un stade preacutecoce et de persister

Nous avons donc testeacute lrsquoactiviteacute des diffeacuterents mateacuteriaux sur un meacutelange des deux bacteacuteries S

aureus et E coli Pour ce faire nous avons preacutepareacute une solution contenante 105 UFC de chaque

bacteacuterie dans le milieu nutritif (TS) Cette suspension (50 microL) a eacuteteacute deacuteposeacutes sur trois disques du

mecircme eacutechantillon Etant donneacute que les colonies de E coli et celles de S aureus sont visuellement

diffeacuterentes nous avons deacutenombreacute les colonies de chaque bacteacuterie agrave t0 et agrave t24 Tous les tests ont

eacuteteacute reacutealiseacutes quatre fois Les reacutesultats sont preacutesenteacutes sur la figure 68

En preacutesence drsquoun meacutelange des deux bacteacuteries E coli et de S aureus lrsquoactiviteacute antibacteacuterienne

des mateacuteriaux est eacutequivalente agrave celle obtenue contre les deux bacteacuteries E coli et S aureus

chacune testeacutees seacutepareacutement Avec dans le cas de E coli une activiteacute bacteacutericide pour le meacutelange

1 et 2 et une activiteacute bacteacuteriostatique pour les autres mateacuteriaux Dans le cas de S aureus nous

observons une activiteacute bacteacutericide pour le meacutelange 2 et une activiteacute bacteacuteriostatique pour le

mateacuteriau PK-Triazine-Thymol et les meacutelanges 1 et 3 et nous ne remarquons toujours pas

drsquoactiviteacute antibacteacuterienne pour le mateacuteriau PK-Triazine-Carvacrol

[130] K L Asfahl and M Schuster Social interactions in bacterial cellndashcell signaling FEMS Microbiol Rev 41

2017 92-107

[131] M M Ramsey K P Rumbaugh M Whiteley Metabolite cross-feeding enhances virulence in a model

polymicrobial infection PLoS Pathog 7 2011 e1002012


Figure 68 Activiteacute antibacteacuterienne des diffeacuterents mateacuteriaux sur un meacutelange de E coli et S aureus

Ces reacutesultats indiquent que les mateacuteriaux pourraient inhiber la croissance bacteacuterienne et

empecirccher leur prolifeacuteration mecircme quand les deux bacteacuteries sont en communauteacute

II5 Conclusion

Pour conclure nous avons greffeacute deux composeacutes drsquohuiles essentielles sur des fibres de

pacircte Kraft via un lien triazine La strateacutegie mise en œuvre pour lrsquoeacutelaboration de ces nouveaux

mateacuteriaux permet de greffer le thymol et le carvacrol sans modification preacutealable de la pacircte Kraft

contrairement agrave des travaux de la litteacuterature ougrave le support doit ecirctre modifieacute pour introduire des

groupements fonctionnels permettant le greffage de moleacutecules actives

Mecircme avec un DS faible infeacuterieur agrave 01 les mateacuteriaux deacuteveloppeacutes possegravedent une activiteacute

bacteacuteriostatique ils bloquent la croissance bacteacuterienne ce qui pourrait empecirccher la formation des

biofilms Dans le cas de E coli le mateacuteriau PK-Triazine-Thymol a un effet sur la paroi

bacteacuterienne lrsquoeacutetude par MEB environnemental suggegravere la deacutestructuration de la paroi des

bacteacuteries

Lrsquoeacutetude de lrsquoactiviteacute de meacutelanges de mateacuteriaux a montreacute la preacutesence drsquoun effet synergique entre

le thymol et le carvacrol lorsqursquoils sont greffeacutes sur les fibres de pacircte kraft En effet agrave partir de

meacutelanges de deux mateacuteriaux bacteacuteriostatiques nous avons eacutelaboreacute des mateacuteriaux bacteacutericides

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

Log

(UFC

mL)

E coli

S aureus

t0 t24


Les taux drsquoinhibition de la croissance bacteacuterienne de E coli est de 40 pour le meacutelange Pk-

Triazine-thymol PK-Triazine-Carvacrol 37 Pour S aureus un effet bacteacutericide est observeacute

pour le meacutelange Pk-Triazine-thymol PK-Triazine-Carvacrol 11 avec un taux drsquoinhibition de

15

Lrsquoeacutevaluation de lrsquoactiviteacute antibacteacuterienne des diffeacuterents mateacuteriaux sur un meacutelange des deux

souches E coli et S aureus montre que ces nouveaux mateacuteriaux inhibent la croissance

bacteacuterienne mecircme quand les deux bacteacuteries sont en communauteacute

Les reacutesultats obtenus lors de cette eacutetude montrent bien que le greffage des composeacutes drsquohuiles

essentielles est parfaitement reacutealisable sur les fibres de pacircte kraft et permet de deacutevelopper de

nouveaux mateacuteriaux bioactifs qui peuvent ecirctre utiliseacutes pour proteacuteger et eacuteviter la prolifeacuteration

bacteacuterienne sur des objets agrave base de fibres de pacircte kraft

Nous avons poursuivi ce travail par lrsquoeacutetude du transfert des greffages du thymol et du carvacrol

sur des fibres de pacircte thermomeacutecanique

III De la pacircte Kraft agrave la pacircte thermomeacutecanique

La pacircte thermomeacutecanique (PTM) est preacutesente majoritairement dans la fabrication du

papier journal des papiers sanitaires et domestiques Elle peut ecirctre eacutegalement utiliseacutee pour

remplacer la farine de bois dans les mateacuteriaux bois-composites Ces derniers sont utiliseacutes dans la

construction ils se composent drsquoun polymegravere thermoplastique tel que le polypropylegravene (PP) ou

le polyeacutethylegravene (PE) des particules de bois de diffeacuterentes tailles et formes telles que la farine de

bois ou les fibres de bois ainsi que des additifs Lrsquointroduction de la PTM agrave la place de la farine

de bois permet drsquoaugmenter la reacutesistance des mateacuteriaux [132]

Les fibres de pacircte thermomeacutecanique sont produites agrave partir de copeaux de bois avec des

rendements supeacuterieurs agrave 90 ce qui donne une pacircte moins chegravere par rapport aux pacirctes

chimiques Elle conserve tous les principaux composants du bois la cellulose les heacutemicelluloses

et la lignine

Lrsquoutilisation de la PTM comme support antibacteacuterien permet drsquoeacutelargir le champ drsquoapplication

des mateacuteriaux eacutelaboreacutes Pour ce faire nous avons greffeacute le thymol et le carvacrol sur les fibres

de la PTM en utilisant la mecircme proceacutedure que pour les fibres de pacircte kraft

[132] O Mertens J Gurr A Krause The utilization of thermomechanical pulp fibers in WPC A review J Appl

Polym Sci 134 2017 1-11


III1 Preacuteparation des mateacuteriaux PTM-Triazine-Thymol et PTM-Triazine-Carvacrol

Le Thymol-triazine et le Carvacrol-triazine ont eacuteteacute greffeacutes sur les fibres de PTM comme

deacutecrit preacuteceacutedemment Apregraves lavage au dichloromeacutethane agrave lrsquoeau jusqursquoagrave pH neutre et agrave lrsquoeacutethanol

puis seacutechage agrave lrsquoeacutetuve agrave 60degC on obtient des fibres coloreacutees (Figure 69) avec un rendement

massique de 99 pour les deux mateacuteriaux PTM-Triazine-Thymol et PTM-Triazine-Carvacrol

Figure 69 Fibres de pacircte thermomeacutecanique non modifieacutees

b Fibres de pacircte thermomeacutecanique greffeacutees avec le Thymol-Triazine

Lrsquoanalyse par spectroscopie infrarouge (Figure 70) reacutevegravele la preacutesence drsquoune bande

caracteacuteristique de lrsquoeacutelongation C-Cl se situant aux alentours de 823 cm-1 et lrsquoapparition drsquoune

bande caracteacuteristique de lrsquoeacutelongation C=N vers 1577 cm-1 confirmant ainsi la fixation du

Thymol-triazine et du Carvacrol-Triazine sur les fibres de pacircte thermomeacutecanique

Figure 70 Spectre IR de la pacircte thermomeacutecanique et du mateacuteriau PTM-Triazine-Thymol

a

1

b


Lrsquoanalyse par spectroscopie XPS montre la preacutesence drsquoatomes drsquooxygegravenes de carbone drsquoazote

et de chlore (tableau 8)

Tableau 8 Reacutesultats drsquoanalyses XPS de la pacircte thermomeacutecanique et de la pacircte thermomeacutecanique greffeacutee

par le thymol et le carvacrol

Lrsquoaugmentation du pourcentage drsquoazote apregraves reacuteaction de la Triazine-Thymol et de la Triazine-

Carvacrol avec la pacircte thermomeacutecanique confirme le greffage

La pacircte thermomeacutecanique eacutetant constitueacutee majoritairement de cellulose lignine et heacutemicellulose

il nrsquoest pas possible de deacuteterminer par XPS un DS approximatif comme nous lrsquoavons fait dans

le cas de la pacircte Kraft en assimilant les fibres de pacircte agrave papier agrave des fibres de cellulose

Afin de quantifier le Thymol et le Carvacrol fixeacute sur la pacircte thermomeacutecanique nous nous sommes

tourneacutes vers lrsquoanalyse eacuteleacutementaire des mateacuteriaux obtenus (tableau 9) Nous avons deacutetermineacute un

taux de greffage en nombre de millimole de moleacutecule greffeacutee par gramme de mateacuteriau obtenu

Tableau 9 Reacutesultats drsquoanalyses eacuteleacutementaires de la pacircte thermomeacutecanique et des mateacuteriaux PTM-Triazine-

Thymol PTM-Triazine-Carvacrol PK-Triazine-Thymol et PK-Triazine-Carvacrol

O 1s C 1s N 1s Cl 2p

PTM 2921 7001 076 0

PTM-Triazine-Thymol 3050 6518 403 018

PTM-Triazine-Carvacrol 2672 6765 504 038

Echantillons Masse

(mg)

N C H Quantiteacute greffeacutee

(mmolg)

PTM 0874 0 4652 560 -

PTM-Triazine-Thymol 0822 211 4639 549 050

PTM-Triazine -Carvacrol 0936 266 4627 542 063

PK-Triazine-Thymol 0807 035 4194 595 008

PK-Triazine-Carvacrol 1518 045 412 5 9 01


Le taux de greffage calculeacute est de 05 mmolg pour le mateacuteriau PTM-Triazine-Thymol et de 063

mmolg pour le mateacuteriau PTM-Triazine-Carvacrol

Lrsquoanalyse eacuteleacutementaire effectueacutee sur les mateacuteriaux obtenus par greffage sur la pacircte Kraft conduit

agrave des taux de greffage de 008 mmolg et 01 mmolg pour le thymol et le carvacrol

respectivement Le taux de greffage sur la pacircte thermomeacutecanique est nettement plus eacuteleveacute Cette

derniegravere contient de la lignine un polypheacutenol qui reacuteagit rapidement avec la soude par une reacuteaction

acidebase conduisant agrave des pheacutenolates augmentant ainsi la nucleacuteophilie des fonctions pheacutenols

La reacuteaction de substitution nucleacuteophile permettant le greffage du Thymol-Triazine ou du

Carvacrol-Triazine est donc favoriseacutee conduisant agrave un taux de greffage plus important que dans

le cas de la pacircte Kraft composeacutee majoritairement de cellulose (85)

III2 Evaluation de lrsquoactiviteacute antibacteacuterienne des mateacuteriaux PTM-Triazine-Thymol et

PTM-Triazine-Carvacrol

Lrsquoactiviteacute antimicrobienne des mateacuteriaux eacutelaboreacutes a eacuteteacute eacutevalueacutee comme preacuteceacutedemment

suivant la meacutethodologie baseacutee sur la norme AATCC100 Les tests ont eacuteteacute reacutealiseacutes sur les mecircmes

souches bacteacuteriennes E coli et S aureus

Au cours de ces tests nous avons utiliseacute comme controcircles la pacircte thermomeacutecanique non

modifieacutee (PTM) ainsi que la pacircte thermomeacutecanique greffeacutee avec la triazine (PTM-Triazine) En

effet comme nous lrsquoavons indiqueacute preacuteceacutedemment la triazine libre est connu pour avoir un effet

antimicrobien

Pour cela nous avons fixeacute le chlorure cyanurique sur les fibres de PTM en utilisant le mecircme

protocole que pour son greffage sur les fibres de pacircte Kraft Apregraves 48h de reacuteaction agrave tempeacuterature

ambiante le meacutelange est filtreacute et la pacircte thermomeacutecanique modifieacutee obtenue est laveacutee au

dichloromeacutethane agrave lrsquoeau et agrave lrsquoeacutethanol puis seacutecheacutee agrave lrsquoeacutetuve agrave 60degC On obtient des fibres greffeacutees

avec un rendement massique de 103 Lrsquoanalyse du spectre infrarouge reacutevegravele la preacutesence des

bandes caracteacuteristiques du motif triazine agrave 812 cm-1 (C-Cl) et agrave 1570 cm-1 (C=N)

Les reacutesultats des tests microbiologiques ont montreacute que les mateacuteriaux utiliseacute comme controcircles

ne preacutesentent aucune activiteacute antibacteacuterienne vis-agrave-vis des deux souches eacutetudieacutees En effet apregraves

24h de contact une croissance de lrsquoordre de 2 log est observeacutee par rapport agrave la reacutefeacuterence t0 pour

E coli et une croissance de lrsquoordre de 3 log par rapport agrave la reacutefeacuterence t0 pour S aureus (Figure

71)


Figure 71 Activiteacute antibacteacuterienne des mateacuteriaux laquo PTM-Composeacute drsquohuile essentielle raquo contre E coli et S

aureus

Pour E coli le mateacuteriau PTM-Triazine-Thymol preacutesente un effet bacteacuteriostatique Le mateacuteriau

PTM-Triazine-Carvacrol quant agrave lui preacutesente un effet bacteacutericide avec un taux drsquoinhibition de

23 par rapport agrave la reacutefeacuterence t0

Pour S aureus un effet bacteacuteriostatique a eacuteteacute observeacute pour les deux mateacuteriaux PTM-Triazine-

Thymol et PTM-Triazine-Carvacrol

Comme le montre la figure 72 lrsquoactiviteacute observeacutee dans le cas des mateacuteriaux agrave base de pacircte

thermomeacutecanique est supeacuterieure agrave celle observeacutee dans le cas des mateacuteriaux obtenus avec la pacircte

Kraft Pour E coli le mateacuteriau PTM-Triazine-Carvacrol preacutesente une activiteacute bacteacutericide avec

un taux drsquoinhibition de 23 alors que la mateacuteriaux PK-Triazine-Carvacrol preacutesente un effet

bacteacuteriostatique Pour S aureus le mateacuteriau PTM-Triazine-Carvacrol preacutesente un effet

bacteacuteriostatique alors que dans le cas de la pacircte Kraft il ne preacutesentait pas drsquoactiviteacute Cette

diffeacuterence peut ecirctre ducirc au taux de greffage qui est plus important dans le cas de la pacircte


0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

Log

(UFC

mL)

Ecoli Saureus

t0 t24 t0 t24



contre E coli et S aureus

Par la suite nous avons eacutetudieacute lrsquoeffet de synergie entre le thymol et le carvacrol greffeacutes sur les

fibres de pacircte thermomeacutecanique Pour cela nous avons preacutepareacute des meacutelanges de mateacuteriaux

obtenus dans les mecircmes proportions que pour la pacircte Kraft (Tableau 10)

Tableau 10 Diffeacuterentes proportions utiliseacutees pour preacuteparer les meacutelanges de mateacuteriaux de pacircte

thermomeacutecanique greffeacutees par le thymol et le carvacrol

PTM-Triazine-Thymol PTM-Triazine-Carvacrol




A la suite de lrsquoobtention des diffeacuterents mateacuteriaux nous avons eacutevalueacute leur activiteacute antibacteacuterienne

Les reacutesultats sont preacutesenteacutes sur la figure 73

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9Lo

g (U

FCm

L)

t24

Ecoli Saureus



Carvacrol contre E coli et S aureus

Pour E coli les reacutesultats montrent un effet de synergie entre le thymol et le carvacrol lorsqursquoils

sont greffeacutes sur la PTM Les trois meacutelanges preacutesentent un effet bacteacutericide avec une inhibition

de la croissance bacteacuterienne de 21 12 et 60 pour les meacutelanges 1 2 et 3 respectivement

Pour S aureus les trois meacutelanges preacutesentent eacutegalement une activiteacute bacteacutericide avec des taux

drsquoinhibition de 15 20 et 12 pour les meacutelanges 1 2 et 3 respectivement

Comme le montre la figure 74 lrsquoactiviteacute de ces meacutelanges est supeacuterieure agrave celle des meacutelanges de

mateacuteriaux agrave base de pacircte Kraft les diffeacuterents meacutelanges agrave base de PTM preacutesentent une activiteacute

bacteacutericide contre les deux souches bacteacuteriennes

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9Lo

g (U

FCm

L)Ecoli Saureus

t0 t24 t0 t24


Figure 74 Comparaison de lrsquoactiviteacute antibacteacuterienne des diffeacuterents meacutelanges agrave base de PK et ceux agrave base de

PTM contre E coli et S aureus

III3 Conclusion

Nous avons transfeacutereacute les greffages des deux composeacutes drsquohuile essentielle le thymol et le

carvacrol sur les fibres de pacircte thermomeacutecanique Les mateacuteriaux preacutesentent une activiteacute

antibacteacuterienne supeacuterieure agrave celle des mateacuteriaux agrave base des fibres de pacircte Kraft On passe drsquoun

effet bacteacuteriostatique contre E coli dans le cas du mateacuteriaux PK-Triazine-Carvacrol agrave un effet

bacteacutericide dans le cas du mateacuteriau PTM-Triazine-Carvacrol Contre S aureus dans le cas du

greffage sur la pacircte Kraft le carvacrol eacutetait inactif alors que greffeacute sur la pacircte thermomeacutecanique

ce dernier preacutesente un effet bacteacuteriostatique

Lrsquoeacutetude de lrsquoactiviteacute de meacutelange de mateacuteriaux a montreacute un effet de synergie entre le thymol et le

carvacrol lorsqursquoils sont greffeacutes sur les fibres de pacircte thermomeacutecanique Cet effet est eacutegalement

supeacuterieur agrave celui obtenu avec les meacutelanges de mateacuteriaux agrave base de pacircte Kraft En effet les

diffeacuterents meacutelanges agrave base de pacircte thermomeacutecanique preacutesentent une activiteacute bacteacutericide avec des

taux drsquoinhibition allant jusqursquoagrave 60 contre E coli Lrsquoameacutelioration de lrsquoactiviteacute antibacteacuterienne

des mateacuteriaux agrave base de pacircte thermomeacutecanique par rapport agrave ceux agrave base de pacircte Kraft peut ecirctre

expliqueacute par un taux de greffage plus important comme nous lrsquoavons deacutecrit preacuteceacutedemment

0

1

2

3

4

5

6

7

8Lo

g (U

FCm

L)

Ecoli Saureus

t0

PK PTM PK PTM



Chapitre 3

Elaboration de nouveaux mateacuteriaux antibacteacuteriens portant le motif

aryl-123-triazole



I Elaboration de nouveaux mateacuteriaux bioactifs portant le motif aryl-

123-triazole

Dans la deuxiegraveme partie de ce travail nous nous sommes inteacuteresseacutes aux composeacutes

triazoleacutes et leur activiteacute antimicrobienne

I1 Les triazoles

Le triazole et ses deacuteriveacutes constituent une classe importante de moleacutecules bioactives dans

le domaine pharmaceutique Ils possegravedent des caracteacuteristiques rechercheacutees telles quune bonne

stabiliteacute agrave lhydrolyse acide et basique et aux conditions oxydatives et reacuteductrices ainsi qursquoune

reacutesistance agrave la deacutegradation meacutetabolique [133]

Le nom de triazole a eacuteteacute donneacute pour la premiegravere fois par Bladin qui a deacutecrit ces deacuteriveacutes en 1885

un autre nom le pyrrodiazole a eacuteteacute donneacute par Andreocci en 1889 en le consideacuterant comme un

membre dune classe de composeacutes analogues au pyrrole [134] Les triazoles sont des composeacutes

cycliques contenant deux atomes de carbone et trois atomes drsquoazote Selon la position des

atomes drsquoazote on distingue les 124-triazoles et les 123-triazoles (Figure 75) Ils sont tous

dorigine syntheacutetique et nexistent pas agrave leacutetat naturel

Figure 75 Structure de 123-triazole et 124-triazole

De nombreuses eacutetudes se sont concentreacutees sur ces deux triazoles isomegraveres Ils ont eacuteteacute

eacutevalueacutes contre plusieurs cibles biologiques en tant qursquoanti-inflammatoire antiplaquettaire

antimicrobien anticanceacutereux antivirale etc [135] La plupart des meacutedicaments commercialiseacutes

contiennent le 124-triazole ils sont utiliseacutes pour le traitement de diffeacuterents types de maladies

[133] G Şerban 24-triazoles as intermediates for the synthesis of hybrid molecules Farmacia 64 2016 549-552

[134] KT Potts The chemistry of 124-triazole Chem Rev 61 1961 87ndash127

[135] V F Ferreira D R da Rocha F C da Silva et al Novel 1H-123- 2H-123- 1H-124- and 4H-124-

triazole derivatives a patent review Expert Opin Ther Pat 23 2013 319-331


en particulier les maladies fongiques [136] A notre connaissance un seul meacutedicament contenant

le 123-triazole est actuellement commercialiseacute comme antibiotique [132 137]

I11 Les 124-triazoles

Parmi les meacutedicaments 124-triazoleacutes les plus connus on trouve le fluconazole Crsquoest

lrsquoun des meacutedicaments les plus prescrits dans le cadre de la prise en charge des infections

fongiques (Figure 76) Il est actif contre la plupart des espegraveces de Candida

Figure 76 Structure de fluconazole

Lrsquoitraconazole (Figure 77) est un autre meacutedicament 124-triazoleacutes utiliseacute pour traiter les

infections fongiques Il a un spectre dactiviteacute plus large que le fluconazole en raison de son

activiteacute contre lrsquoAspergillus

Figure 77 Structure de lrsquoitraconazole

Les deacuteriveacutes 124-triazoleacutes sont eacutegalement commercialiseacutes comme meacutedicament antiviral La

ribavirine (Figure 78a) par exemple est connue pour son utilisation contre la reacuteplication du

virus de lheacutepatite C Le rizatriptane (Figure 78b) quant agrave lui est un analgeacutesique indiqueacute pour

le traitement aigu des migraines

[136] S Scodavolpe S Quaranta B Lacarelle et al Triazole antifungal agents practice guidelines of therapeutic

drug monitoring and perspectives in treatment optimization Ann Biol Clin 722014 391-404

[137] J Rademacher and T Welte New antibiotics ndash standstill or progress Medizinische Klinik - Intensivmedizin

und Notfallmedizin 112 2017 206-213


a

Figure 78 Structure de la ribavirine et du rizatriptane

Les deacuteriveacutes 124-triazoles preacutesentent eacutegalement des proprieacuteteacutes antibacteacuteriennes Wang et coll

[138] ont syntheacutetiseacute un hydrogel antibacteacuterien contenant le motif 124-triazole Pour ce faire ils

ont copolymeacuteriseacute deux monomegraveres le N-acryloyl glycinamide (NAGA) et le 1-vinyl-124-

triazole (VTZ) (Figure 79)

Figure 79 Structure du N-acryloyl glycinamide et de 1-vinyl-124-triazole

Lrsquoactiviteacute antibacteacuterienne de lrsquohydrogel eacutelaboreacute a eacuteteacute eacutevalueacutee contre E coli et S aureus

Lrsquohydrogel agrave base de poly-NAGA nrsquoa aucune activiteacute antibacteacuterienne Cependant celui agrave base

de poly-NAGA et poly-VTZ preacutesente une activiteacute antibacteacuterienne vis-agrave-vis des deux souches

bacteacuteriennes eacutetudieacutees Cette activiteacute augmente avec lrsquoaugmentation de la teneur en poly-VTZ


Les composeacutes 123-triazoleacutes ont montreacute de nombreuses proprieacuteteacutes biologiques anti-

inflammatoire [139] anticanceacutereuse [140] antituberculeuse [141] antiparasitaire [142]

[138] H Wang H Zhu W Fu et al A High Strength Self-Healable Antibacterial and Anti-Inflammatory

Supramolecular Polymer Hydrogel Macromol Rapid Commun 38 2017

[139] R De Simone M G Chini I Bruno et al Structure-based discovery of inhibitors of microsomal

prostaglandin E2 synthase-1 5-lipoxygenase and 5-lipoxygenase-activating protein promising hits for the

development of new anti-inflammatory agents J med chem 54 2011 1565-75

[140] K Jabeena H Irfan J L Gayatri et al Conception et synthegravese du roman 123-triazole deacuteriveacutes de la

coronopiline en tant que composeacutes anticanceacutereux Eur J Med Chem 82 2014 255-262

[141] R S Keri S A Patil S Budagumpi et al Triazole A Promising Antitubercular Agent Chem Biol Drug

Des 86 2015 410ndash423

[142] P de Andrade O A Galo M R Carvalho et al 123-Triazole-based analogue of benznidazole displays

remarkable activity against Trypanosoma cruzi Bioorganic Med Chem 23 2015 6815ndash6826

b


antioxydante [143] et notamment antibacteacuterienne Certains de ces composeacutes sont repreacutesenteacutes sur

la figure 80

Figure 80 Exemple de moleacutecules bioactives agrave base de 123-triazole

Les composeacutes 123-triazoleacutes font lrsquoobjet dun regain dattention en raison de leur large spectre

drsquoactiviteacute biologique [144] et de leur synthegravese simplifieacutee gracircce agrave la cycloaddition de Huisguen

catalyseacutee par le cuivre I [145] La synthegravese des 123-triazoles a eacuteteacute deacutecrite par Huisguen en 1963

[146] elle neacutecessitait des tempeacuteratures eacuteleveacutees des temps de reacuteactions longs et conduisait agrave un

meacutelange de deux triazoles isomegraveres di-substitueacutes 14 et 15 (Figure 81)


[143] D Ashok S Gundu V K Aamate et al Microwave-assisted synthesis antioxidant and antimicrobial

evaluation of 2-indolinone-based bis-123-triazole derivatives Mol divers 22 2018 57-70

[144] D Dheer V Singh R Shankar Medicinal attributes of 123-triazoles Current developments Bioorg Chem

71 2017 30-54

[145] H C Kolb and K B Sharpless The growing impact of click chemistry on drug discovery Drug Discov

Today 8 2003 1128-1137

[146] R Huisguen13-Dipolar Cycloadditions Angew Chem Int Ed 2 1963 1-10


Lrsquoeacutetude de cette reacuteaction par Sharpless et Meldal en 2002 [147] utilisant le cuivre I comme

catalyseur a donneacute naissance agrave la cycloaddition 13-dipolaire azoturealcyne catalyseacutee par le

cuivre (CuAAC) Cela a permis de diminuer consideacuterablement les temps et les tempeacuteratures de

reacuteaction et a permis drsquoobtenir uniquement lrsquoisomegravere 14-disubstitueacute du 123-triazole

Le meacutecanisme de cette reacuteaction a eacuteteacute proposeacute en 2005 par Himo et coll [148] (Figure 82) Le

cycle catalytique commence par la formation drsquoun complexe Cu-Aceacutetylide 2 suivi par la

formation drsquoun complexe Cu-Aceacutetylide-Azoture 3 Ce dernier se cyclise en formant un

meacutetallacycle de cuivre intermeacutediaire 4 Une fois le triazole 5 formeacute le catalyseur est reacutegeacuteneacutereacute

par scission de la liaison Cu-C

Figure 82 Meacutecanisme de cycloaddition 13-dipolaire azoturealcyne catalyseacutee par le cuivre

La cycloaddition 13-dipolaire de Huisguen catalyseacutee par le cuivre est consideacutereacutee comme la

reacuteaction la plus utiliseacutee du concept de laquo Click chemistry raquo Ce concept est une reacutecente faccedilon de

concevoir la construction moleacuteculaire il regroupe des reacuteactions simples agrave mettre en œuvre

insensibles agrave loxygegravene et agrave leau et ne neacutecessitant pas de purification chromatographique Elles

ne geacutenegraverent que des sous-produits inoffensifs et donnent des rendements eacuteleveacutes avec une grande

varieacuteteacute de substrats de deacutepart

[147] V V Rostovtsev L G Green V V Fokin et al A Stepwise Huisgen Cycloaddition Process Copper-

Catalyzed Regioselective Ligation of Azides and Terminal Alkynes Angew Chem Int 41 2002 No 14

[148] F Himo T Lovell R Hilgraf et al Copper(I)-Catalyzed Synthesis of Azoles DFT Study Predicts

Unprecedented Reactivity and Intermediates J Am Chem Soc 127 2005 210-216


Cette approche de laquo Click chemistry raquo a permis la production dun grand nombre de 123-

triazoles 14-disubstitueacutes en vue drsquoune application antimicrobienne

Sur le marcheacute pharmaceutique le noyau 123-triazole est le pharmacophore drsquoinhibiteurs

de β-lactamases bacteacuteriennes Ces derniegraveres sont des enzymes produits par des bacteacuteries qui sont

agrave lrsquoorigine de reacutesistance aux antibiotiques β-lactamines tels que la peacutenicilline

Le tazobactame (Figure 83) est le seul meacutedicament 123-triazoleacute commercialiseacute prescrit en

combinaison avec des β-lactamines pour traiter les infections lieacutees aux bacteacuteries reacutesistantes agrave ces

derniers [149 150] Il se lie de faccedilon irreacuteversible au site actif des becircta-lactamases Cela protegravege

les autres antibiotiques de la famille des β-lactamines de la catalyse des β-lactamases

Figure 83 Structure du tazobactame

Plusieurs travaux sont axeacutes sur la conception de nouvelles moleacutecules antimicrobiennes agrave base de

123-triazole Pour ce faire il existe deux cas de figure soit le 123-triazole est utiliseacute pour

deacutevelopper de nouvelles moleacutecules antimicrobiennes agrave partir de substrats inactifs soit le 123-

triazole est coupleacute agrave des moleacutecules antimicrobiennes connues pour optimiser leur activiteacute

biologique

I121 Utilisation du 123-triazole pour lrsquooptimisation de lrsquoactiviteacute antimicrobienne

Laddition du noyau 123-triazole agrave la structure de moleacutecules antimicrobiennes connues

peut conduire agrave des activiteacutes compleacutementaires etou avec des cibles pharmacologiques multiples

Crsquoest ainsi que Faidallah et coll [151] ont syntheacutetiseacute des deacuteriveacutes 123-triazoleacutes de trois

[149] H W Boucher G H Talbot D K Benjamin et al 10 times 20 ProgressmdashDevelopment of New Drugs Active

Against Gram-Negative Bacilli An Update From the Infectious Diseases Society of America Clin Infect Dis 12

2013 1685ndash1694

[150] S M Tamma A J Hsu P D Tamma Prescribing CeftolozaneTazobactam for Pediatric Patients Current

Status and Future Implications Pediatr Drugs 18 2015 1-11

[151] H M Faidallah S A Girgis A D Tiwari et al Synthesis antibacterial properties and 2D-QSAR studies of

quinolone-triazole conjugates Eur J Med Chem 143 2018 1524-1534


antibiotiques appartenant aux familles des quinolones le ciprofloxacine le norfloxacine et

lrsquoacide pipemidique (Figure 84)

Figure 84 Structure du ciprofloxacine (a) du norfloxacine (b) et de lrsquoacide pipemidique (c)

Les quinolones (Figure 85) sont des moleacutecules connues par leur activiteacute bacteacutericide et sont

utiliseacutees dans le traitement des infections nosocomiales contracteacutees agrave la suite de la pose de

catheacuteters urinaires des infections osseuses ainsi que dans le cas des infections sexuellement

transmissibles tels que la blennorragie gonococcique causeacutee par Neisseria gonorrhoeae

Figure 85 Structure de base des quinolones

Cependant la reacutesistance agrave cette famille drsquoantibiotiques ne cesse drsquoaugmenter chez de

nombreuses souches microbiennes [152] Le couplage de ces antibiotiques avec des deacuteriveacutes

123-triazole a permis drsquoobtenir de nouvelles moleacutecules avec des activiteacutes bacteacutericides

supeacuterieures agrave celle des trois antibiotiques de deacutepart Pour cela les antibiotiques ont eacuteteacute

propargyleacutes puis coupleacutes agrave trois types de moleacutecules azideacutees des acides amineacutes des peptides et

des aromatiques (Figure 86) Lrsquoutilisation drsquoacides amineacutes et de peptides peut augmenter la

lipophilie des antibiotiques les rendant plus actifs

[152] E Cambau and T Guillard Antibacteacuteriens agissant sur la synthegravese et la conformation des acides nucleacuteiques

Rev sci tech Off int Epiz 31 2012 65-76

a c b



amineacutes 2 couplage des peptides 3 couplage drsquoaryles [151]

Lrsquoeacutetude de lrsquoactiviteacute antibacteacuterienne des diffeacuterentes moleacutecules syntheacutetiseacutees a eacuteteacute reacutealiseacutee contre

deux bacteacuteries agrave Gram positif Staphylococcus aureus et Streptococcus pyogenes et trois

bacteacuteries agrave Gram neacutegatif P aeruginosa E coli Salmonella typhimurium Les reacutesultats ont

montreacute que les moleacutecules obtenues par couplage drsquoaryl-123-triazoles aux quinolones

preacutesentaient une activiteacute antibacteacuterienne supeacuterieure agrave celle obtenue par couplage avec des acides

amineacutes ou des peptides Ces moleacutecules preacutesentent eacutegalement une activiteacute plus eacuteleveacutee que celle

des antibiotiques de deacutepart vis-agrave-vis des souches bacteacuteriennes testeacutees

Dans une mecircme approche Kant et coll [153] ont syntheacutetiseacute des deacuteriveacutes 123-triazoleacutes de

chalcone et de flavone (Figure 87)

Figure 87 Structure de la chalcone et de la flavone

La chalcone est le noyau dune classe de composeacutes chimiques qui preacutesente un large spectre

drsquoactiviteacute anticanceacutereuse anti-inflammatoire et antibacteacuterienne

[153] R Kant D Kumar D Agarwal et al Synthesis of newer 123-triazole linked chalcone and flavone hybrid

compounds and evaluation of their antimicrobial and cytotoxic activities Eur J Med Chem 113 2016 34-49


Les flavones quant agrave elles sont des colorants veacutegeacutetaux qui possegravedent eacutegalement des proprieacuteteacutes

antioxydantes anticanceacutereuses et antibacteacuteriennes

La synthegravese de diffeacuterentes moleacutecules contenant des aryl-123-triazoleacutes lieacutes aux chalcones et aux

flavones a eacuteteacute reacutealiseacutee puis leur activiteacute antibacteacuterienne a eacuteteacute testeacutee vis-agrave-vis de deux bacteacuteries agrave

Gram positif S aureus et E faecalis et quatre bacteacuteries agrave Gram neacutegatif E coli P aeruginosa

Klebsiella pneumoniae et Shigella boydii

Parmi les vingt-cinq composeacutes syntheacutetiseacutes sept ont preacutesenteacute une activiteacute similaire au

ciprofloxacine (Figure 88) un antibiotique utiliseacute comme controcircle Les autres moleacutecules ont eacuteteacute

moins actives que ce dernier

Figure 88 Moleacutecules posseacutedant les meilleures activiteacutes antibacteacuteriennes [153]

Negi et coll [154] quant agrave eux ont syntheacutetiseacute des deacuteriveacutes 123-triazoleacutes de meacutetronidazole

(Figure 89) un antibiotique et un antiparasitaire souvent utiliseacute pour traiter les infections

abdominales vaginales et intestinales

[154] B Negi D Kumar W Kumbukgolla et al Anti-methicillin resistant Staphylococcus aureus activity

synergism with oxacillin and molecular docking studies of metronidazole-triazole hybrids Eur J Med Chem 115

2016 426-437


Figure 89 Structure de meacutetronidazole

Le meacutetonidazole a eacuteteacute azideacute puis coupleacute agrave diffeacuterentes moleacutecules propargyleacutees afin de former les

deacuteriveacutes 123-triazoleacutes (Figure 90)

Figure 90 Scheacutema de synthegravese des driveacutes de meacutetronidazole [154]

Lrsquoactiviteacute antibacteacuterienne des moleacutecules syntheacutetiseacutees a eacuteteacute eacutevalueacutee contre trente souches de S

aureus reacutesistantes agrave la meacuteticilline (SARM) et insensibles au meacutetronidazole Lrsquooxacilline un

antibiotique qui preacutesentent une activiteacute antibacteacuterienne contre les souches eacutetudieacutees a eacuteteacute utiliseacute

comme reacutefeacuterence

Les reacutesultats ont montreacute que tous les composeacutes syntheacutetiseacutes preacutesentent une activiteacute contre lune

ou lautre des souches de SARM avec une concentration minimale inhibitrice (CMI) de 64

μgmL Le composeacute 2 avec le substituant 24-dichloropheacutenyle a preacutesenteacute la meilleure activiteacute

Avec une CMI de 4 μgmL il est actif contre neuf souches de SARM tandis qursquoagrave cette


concentration lrsquooxacilline de reacutefeacuterence ne preacutesente aucune activiteacute Elle ne preacutesente drsquoactiviteacute

qursquoagrave partir drsquoune CMI de 16 μgmL contre une seule souche

Par ailleurs les 123-triazoles coupleacutes agrave des antibacteacuteriens se sont reacuteveacuteleacutes efficaces contre

Mycobacterium tuberculosis une bacteacuterie speacutecifique responsable de la tuberculose Elle preacutesente

la proprieacuteteacute dacido-alcoolo-reacutesistance lieacutee agrave la structure de sa paroi cellulaire Elle a une

croissance tregraves lente (2 agrave 3 semaines) par rapport aux autres bacteacuteries

Kumar et coll [155] se sont inteacuteresseacutes agrave lrsquoizoniazide un antibiotique utiliseacute pour le traitement de

la tuberculose depuis 1950 [156]

Les souches bacteacuteriennes reacutesistantes agrave cet antibiotique deviennent courantes avec leacutemergence

de cas de tuberculose causeacutees par des souches de Mycobacterium tuberculosis multi reacutesistantes

en particulier chez les personnes infecteacutees par le VIH

Les auteurs ont syntheacutetiseacute diffeacuterents deacuteriveacutes 123-triazoleacutes de lrsquoisoniazide (Figure 91) ils ont

par la suite eacutevalueacute leur activiteacute antimicrobienne contre Mycobacterium tuberculosis

Figure 91 Scheacutema de synthegravese des deacuteriveacutes 123-triazoleacutes de lrsquoisoniazide [155]

Le composeacute portant le substituant 4-chloropheacutenyloxymeacutethyle (R=CH2OC6H4-4-Cl) est le deacuteriveacute

le plus actif il est deux fois plus actif que lrsquoisoniazide Les autres composeacutes ont une activiteacute

similaire agrave ce dernier

[155] D Kumar Beena G Khare et al Synthesis of novel 123-triazole derivatives of isoniazid and their in vitro

and in vivo antimycobacterial activity evaluation Eur J Med Chem 81 2014 301-313

[156] F Brossier Mechanisms of action and resistance to INH a first-line antituberculous drug J Anti Infect 13

2011 217-227


Dans une mecircme approche Anand et coll [157] ont syntheacutetiseacute plusieurs deacuteriveacutes 123-triazoleacutes

de la coumarine (Figure 92) une moleacutecule naturelle connue pour ses proprieacuteteacutes antibacteacuteriennes

[158] dont lrsquoutilisation a entraineacutee des reacutesistances chez certaines bacteacuteries comme E coli et

Mycobacterium tuberculosis [159160]

Figure 92 Structure de la coumarine

Lrsquoactiviteacute antimicrobienne des composeacutes syntheacutetiseacutes (Figure 93) a eacuteteacute eacutetudieacutee sur

Mycobacterium tuberculosis Les reacutesultats microbiologiques ont montreacute que le bis-coumarinyl-

triazole 1 a eacuteteacute plus actif que le mono-coumarinyl-triazole 2

Figure 93 Scheacutema de synthegravese de deriveacutes 123-triazoleacutes de la coumarine

1 Bis-coumarinyl-triazole 2 Mono-coumarinyl-triazole [157]

La nature du substituant laquo R raquo sur le pheacutenyle influence lrsquoactiviteacute des moleacutecules eacutelaboreacutees En

effet le bis-coumarinyl-triazole portant le groupement meacutethyle a preacutesenteacute la meilleure activiteacute

elle est supeacuterieure agrave lrsquoactiviteacute du pyrazinamide un meacutedicament utiliseacute pour traiter la tuberculose

[157] A Anand R J Naik H M Revankar et al A click chemistry approach for the synthesis of mono and bis

aryloxy linked coumarinyl triazoles as anti-tubercular agents Eur J Med Chem 105 2015 194-207

[158] S M De Souza F M Delle A J Smania Antibacterial activity of coumarins Z Naturforsch C 60 2005

693-700

[159] A Contreras A Maxwell GyrB mutations which confer coumarin resistance also affect DNA supercoiling

and ATP hydrolysis by Escherichia coli DNA gyrase Mol Microbiol 6 1992 1617-1624

[160] A Fillion A Pantel N Veziris et al Fluoroquinolone and drug-resistant tuberculosis La Lettre de

lrsquoInfectiologue Tome XXVII - ndeg 1 - janvier-feacutevrier 2012


Son activiteacute est eacutegalement supeacuterieure agrave celle de deux antibiotiques bacteacutericides la streptomycine

et le ciprofloxacine

Les deacuteriveacutes 123-triazoleacutes ont eacutegalement eacuteteacute coupleacute au chitosan pour ameacuteliorer son activiteacute

antimicrobienne Crsquoest ainsi que Li et coll [161] ont syntheacutetiseacute trois deacuteriveacutes du chitosan lrsquoun

contenant un triazole non substitueacute lrsquoautre contenant un triazole substitueacute par un atome de brome

et le troisiegraveme contenant un triazole substitueacute par un atome de chlore (Figure 94)

Figure 94 Deacuteriveacutes 123-triazoleacutes de chitosan [161]

Lrsquoactiviteacute antifongique du chitosan non modifieacute ainsi que des trois deacuteriveacutes 123-triazoleacutes

syntheacutetiseacutes a eacuteteacute eacutevalueacutee sur trois champignons communs menaccedilant les plantes Colletotrichum

Lagenarium Fusarium oxysporum Sp cucumebrium et Fusarium oxysporum f sp niveum Le

chitosan non modifieacute preacutesente une activiteacute antifongique vis-agrave-vis des trois champignons testeacutes

avec des taux drsquoinhibition de la croissance de 30 15 et 24 respectivement Les trois deacuteriveacutes

123-triazoleacutes preacutesentent une activiteacute antifongique avec un taux drsquoinhibition supeacuterieur agrave 80

Dans une autre eacutetude Li et coll [162] ont syntheacutetiseacute drsquoautres deacuteriveacutes de chitosan contenant le

123-triazole substitueacute par des alcools de longueurs de chaine diffeacuterentes (Figure 95)

Figure 95 Deacuteriveacutes de chitosan contenant du triazole substitueacute par des alcools [162]

[161] Q Li W Tan C Zhang et al Synthesis of water soluble chitosan derivatives with halogeno-123-triazole

and their antifungal activity Int J Biol Macromol 91 2016 623ndash629

[162] Q Li W Tan C Zhang et al Novel triazolyl-functionalized chitosan derivatives with different chain lengths

of aliphatic alcohol substituent Design synthesis and antifungal activity Carbohydrate Res 418 2015 44-49


Lrsquoeacutevaluation de lrsquoactiviteacute antimicrobienne contre Phomopsis asparagi et Colletotrichum

lagenarium montre que les deacuteriveacutes du chitosan syntheacutetiseacutes preacutesentent une activiteacute supeacuterieure agrave

celle du chitosan non modifieacute et celle du chitosan protoneacute Lrsquoactiviteacute de ces deacuteriveacutes augmente

avec une augmentation de la longueur de la chaine alkyle du substituant

I122 Utilisation du triazole pour deacutevelopper de nouvelles moleacutecules antimicrobiennes agrave

partir des substrats inactifs

Le triazole et ces deacuteriveacutes ont eacutegalement eacuteteacute utiliseacutes pour apporter des proprieacuteteacutes

antibacteacuteriennes agrave des substrats inactifs Petrova et coll [163] ont syntheacutetiseacute des deacuteriveacutes 123-

triazoleacutes de saccharose (Figure 96) Le fragment saccharose gracircce agrave ses hydroxyles peut

ameacuteliorer la solubiliteacute dans leau et augmenter linteraction entre le reacutecepteur et le substrat pour

la reconnaissance moleacuteculaire

Figure 96 Diffeacuterents deacuteriveacutes 123-triazoleacutes de saccharose [163]

Les activiteacutes antibacteacuterienne et antifongique des diffeacuterents composeacutes ont eacuteteacute eacutevalueacutees sur des

bacteacuteries et des champignons impliqueacutes dans la contamination clinique et agroalimentaire

comme S aureus B cereus L monocytogenes P aeruginosa Salmonella typhimurium E coli

Aspergillus fumigatushellip

Tous les composeacutes syntheacutetiseacutes ont montreacute une activiteacute antimicrobienne vis-agrave-vis des souches

testeacutees supeacuterieure agrave celle de deux antibiotiques la streptomycine utiliseacutee pour traiter par

exemple la tuberculose et lrsquoendocardite infectieuse et lrsquoampicilline utiliseacute pour traiter les

[163] K T Petrova T M Potewar P Correia-da-Silva et al Antimicrobial and cytotoxic activities of 123-

triazole-sucrose derivatives Carbohydrate Res 417 2015 66ndash71


infections des voies respiratoires et urinaires Leurs activiteacutes sont eacutegalement supeacuterieures agrave deux

fongicides le bifonazole et le ketoconazole

Le deacuteriveacute portant le substituant pentyle sur le pheacutenyle est le plus actif contre les diffeacuterentes

souches bacteacuteriennes testeacutees tandis que le composeacute portant le brome sur le pheacutenyle est le

composeacute antifongique le plus actif

Zhang et coll [164] quant agrave eux ont syntheacutetiseacute des deacuteriveacutes 123-triazoleacutes de D-glucose (Figure

97) Lrsquoactiviteacute antimicrobienne de ces composeacutes a eacuteteacute eacutevalueacutee sur trois bacteacuteries agrave Gram neacutegatif

E coli P aeruginosa et B proteus deux bacteacuteries agrave Gram positif S aureus et B subtilis une

levure Candida albicans et un champignon Aspergillus fumigatus

Figure 97 Diffeacuterents deacuteriveacutes 123-triazoleacutes de D-Glucose [164]

Le composeacute portant un chlore en meacuteta par rapport au triazole possegravede une activiteacute eacuteleveacutee contre

S aureus avec une CMI de 278 microgmL en comparaison avec un antibiotique bacteacuteriostatique

le chlorampheacutenicol qui a une CMI de 1590 microgmL Le composeacute portant un chlore en position

meacuteta et para des cycles benzeacuteniques est quatre fois plus actif que le chlorampheacutenicol sur E coli

La nature des substituants sur les aryles influence lrsquoactiviteacute des deacuteriveacute eacutelaboreacutes lors de cette eacutetude

Dans la mecircme optique Tan et coll [165] ont eacutelaboreacute de nouveaux deacuteriveacutes de lrsquoamidon 123-

triazoleacutes avec diffeacuterents substituants sur le cycle triazole (Figure 98)

[164] H Z Zhang J J Wei K V Kumar et al Synthesis and biological evaluation of novel D-glucose-derived

123-triazoles as potential antibacterial and antifungal agents Med Chem Res 24 2015 182ndash196

[165] W Tan Q Li H Wang et al Synthesis characterization and antibacterial property of novel starch

derivatives with 123-triazole Carbohyd Polym 142 2016 1-7


Figure 98 Diffeacuterents deacuteriveacutes 123-triazoleacutes drsquoamidon [165]

Lrsquoactiviteacute antibacteacuterienne des composeacutes syntheacutetiseacutes a eacuteteacute eacutevalueacutee contre E coli et S aureus Le

composeacute portant la fonction acide carboxylique a montreacute la meilleure activiteacute contre les deux

souches testeacutees suivie du composeacute avec le chloromeacutethyle Le composeacute portant le bromomeacutethyle

est le moins actif

Comme le montre cette eacutetude bibliographique les deacuteriveacutes 123-triazoleacutes preacutesentent un activiteacute

antibacteacuterienne prometteuse De plus ils sont tregraves utiliseacutes contre les bacteacuteries reacutesistantes aux

antibiotiques conventionnels Nous nous sommes donc orienteacutes vers lrsquoeacutelaboration drsquoun papier

antibacteacuterien contenant le motif aryl-123-triazole

II Preacuteparation de diffeacuterents aryltriazoles supporteacutes sur la pacircte kraft

Les mateacuteriaux 123-triazoleacutes ont eacuteteacute eacutelaboreacutes par greffage de moleacutecules aromatiques

azideacutees diffeacuteremment substitueacutees sur des fibres de pacircte kraft propargyleacutee Les mateacuteriaux

deacuteveloppeacutes nrsquoacquiegraverent leur potentiel antimicrobien qursquoapregraves greffage des azido-aryles par

reacuteaction de cycloaddition de Huisguen formant ainsi des aryltriazoles fixeacutes sur les fibres de pacircte

Kraft


La strateacutegie mise en œuvre au cours de ces travaux est preacutesenteacutee sur la figure 99 Dans

un premier temps on procegravede agrave la synthegravese de lrsquoazido-aryle et de la pacircte Kraft propargyleacutee avant

de proceacuteder agrave leur couplage par reacuteaction de cycloaddition de Huisguen (CuAAC)


Figure 99 Scheacutema geacuteneacuteral de synthegravese de mateacuteriaux 123-triazoleacutes

Nous avons choisi de greffer des moleacutecules aromatiques azideacutees portant diffeacuterents

substituants en position para du groupement azoture La nature du substituant sur la partie

aromatique peut ecirctre agrave lrsquoorigine drsquoeffets biologiques diffeacuterents comme nous lrsquoavons vu dans

lrsquoeacutetude bibliographique

II2 Synthegravese des deacuteriveacutes azideacutes

Les diffeacuterents deacuteriveacutes azideacutes ont eacuteteacute syntheacutetiseacutes agrave partir de lrsquoamine aromatique

commerciale correspondante (Figure 100) en utilisant le mode opeacuteratoire deacutecrit par Cheng et

coll [166]

Figure 100 Scheacutema de synthegravese des azido-aryles

[166] H Cheng J Wan MI Lin et al Design synthesis and in vitro biological evaluation of 1 H 123 triazole -

4-carboxamide derivatives as new anti influenza A agents targeting virus nucleoprotein J Med Chem 55 2012

2144-2153


Lrsquoamine aromatique est solubiliseacutee dans un meacutelange aceacutetate drsquoeacutethyleeauacide chlorhydrique

37 puis mise agrave reacuteagir agrave 0degC avec du nitrite de sodium (2eacuteq) afin de former le sel de diazonium

intermeacutediaire reacuteactionnel Par la suite lrsquoazoture de sodium (2eacuteq) est ajouteacute au meacutelange afin de

former le produit azideacute par substitution nucleacuteophile sur aromatique

Le produit obtenu est ensuite extrait par lrsquoaceacutetate drsquoeacutethyle puis la fraction organique est laveacutee

avec une solution satureacutee de NaHCO3 et agrave lrsquoeau Apregraves seacutechage de la phase organique sur MgSO4

et eacutevaporation du solvant les produits azideacutes sont reacutecupeacutereacutes avec des rendements variants entre

84 et 100

Lrsquoanalyse par spectroscopie infrarouge IR des diffeacuterents produits reacutevegravele la preacutesence drsquoune bande

aux alentours de 2100 cm-1 correspondant agrave la freacutequence de vibration drsquoeacutelongation des liaisons

N=N caracteacuteristique du groupement azoture La figure 101 repreacutesente un exemple de spectre

infrarouge

Figure 101 Spectre IR de lrsquoazidobenzegravene

Lrsquoanalyse des spectres RMN 1H montrent la disparition des protons issus du groupement amine

(-NH2) et confirme la structure des moleacutecules syntheacutetiseacutees Les diffeacuterents deacuteplacements et la

forme des signaux sont deacutecrits dans la partie expeacuterimentale


II3 Preacuteparation de la pacircte kraft propargyleacutee

La propargylation des fibres de pacircte Kraft a eacuteteacute reacutealiseacutee dans le systegraveme NaOHH2O

suivant les travaux reacutealiseacutes par Elchinger et coll [167] et modifieacute par Lepetit et coll [168] Pour

cela les fibres sont disperseacutees dans une solution de NaOH (3eacuteq par UAG) pendant 20 min Cette

eacutetape permet le gonflement des fibres cellulosiques et la rupture des liaisons hydrogegravene activant

ainsi les fonctions alcool Le bromure de propargyle est ensuite ajouteacute (10 eacuteq par UAG) Apregraves

4 jours de reacuteaction sans agitation par simple imbibition les fibres sont laveacutees avec lrsquoeau chaude

et lrsquoeacutethanol chaud puis seacutecheacutees Le produit est obtenu sous la forme de fibres blanches avec un


Lrsquoanalyse par spectroscopie infrarouge IR (Figure 102) reacutevegravele la preacutesence drsquoune bande agrave 2116

cm-1 correspondant agrave la freacutequence de vibration drsquoeacutelongation de la triple liaison du propargyle

Figure 102 Spectre IR de la pacircte Kraft non modifieacutee et la pacircte kraft propargyleacutee

[167] P H Elchinger H Awada C Zerrouki et al Kraft PulpminusStarch Covalent Linking A Promising Route to a

New Material Ind Eng Chem Res 53 2014 7604ndash7610

[168] A Lepetit R Drolet B Tolnai et al Alkylation of microfibrillated cellulose ndash A green and efficient method

for use in fiber-reinforced composites Polymer 126 2017 48-55


Lrsquoanalyse par spectroscopie photoeacutelectronique X (XPS) montre la preacutesence drsquoatome drsquooxygegravene

agrave 532 eV (O1s) et de carbone agrave 285 eV (C1s) (Figure 103) Cependant lrsquoanalyse de la surface

baseacutee sur les signaux du carbone et de lrsquooxygegravene peut ecirctre fausseacutee par des contaminations de

surface Il a eacuteteacute montreacute que les contaminants preacutesents agrave la surface des fibres de cellulose

contiennent du carbone ce qui conduit agrave un deacutesaccord entre la vraie composition eacuteleacutementaire des

fibres de cellulose et celle obtenue par analyse XPS [169170]

Afin de corriger lrsquoincertitude apporteacutee par les contaminations de surface nous avons analyseacute les

fibres cellulosiques de la pacircte Kraft qui vont servir de reacutefeacuterence Lrsquoanalyse XPS des fibres Kraft

propargyleacutees montre que le rapport CO est plus important que celui de la reacutefeacuterence ce qui

confirme le greffage du groupement propargyle (tableau 11) Un DS de 032 a eacuteteacute deacutetermineacute en

assimilant les fibres de pacircte Kraft agrave des fibres de cellulose

Figure 103 Spectre XPS de la pacircte kraft propargyleacutee

Tableau 11 Reacutesultats drsquoanalyses XPS de la pacircte kraft non modifieacutee et la pacircte kraft propargyleacutee

II4 Reacuteaction de cycloaddition entre la pacircte Kraft propargyleacutee et les deacuteriveacutes azideacutes

Nous avons proceacutedeacute agrave la fixation des azido-aryles syntheacutetiseacutes sur les fibres de pacircte Kraft

propargyleacutees par reacuteaction de cycloaddition de Huisguen Pour cela lrsquoazido-aryle est mis agrave reacuteagir

[169] D Gilles D Gray The surface analysis of paper and wood fibers by ESCA (electron spectroscopy for

chemical analysis) I Application to cellulose and lignin Cellulose Chem Technol 12 1978 9-23

[170] MN Belgacem G Czeremuszkin S Sapieha et al Surface characterization of cellulose fibres by XPS and

inverse gas chromatography Cellulose 2 1995 145ndash157

C 1s O 1s CO

Pacircte kraft 596 404 147

Pacircte kraft propargyleacutee 6255 3745 167


avec la pacircte Kraft propargyleacutee dans le THF en preacutesence de sulfate de cuivre (005 eacuteq) et

drsquoascorbate de sodium (01 eacuteq) (Figure 104)

Figure 104 Scheacutema de greffage des azido-aryles sur la pacircte kraft propargyleacutee

Apregraves 3 jours de reacuteaction agrave tempeacuterature ambiante et sous agitation magneacutetique le meacutelange est

filtreacute et la pacircte Kraft modifieacutee obtenue est traiteacutee au THF pour eacuteliminer le deacuteriveacute azideacute libre

laveacutee agrave lrsquoeau chaude et lrsquoeacutethanol chaud puis seacutecheacutee agrave 60degC Les fibres sont obtenues avec des

rendements massiques de lrsquoordre de 120

Lrsquoanalyse par spectroscopie IR des mateacuteriaux obtenus montre lrsquoapparition des bandes

caracteacuteristiques des aryltriazoles greffeacutes sur les fibres de pacircte kraft avec la disparition quasi-totale

de la bande caracteacuteristique du groupement propargyle La figure 105 montre lrsquoexemple du

spectre IR du mateacuteriau portant le substituant eacutethoxycarbonyle (Rrsquo=COOEt) En comparaison

avec le spectre des fibres de pacircte Kraft propargyleacutee on observe la disparition de la bande

caracteacuteristique du groupement propargyle avec lrsquoapparition des bandes caracteacuteristiques du

groupement COOEt agrave 1714 cm-1 et 1220 cm-1 ainsi que les bandes caracteacuteristiques du triazole agrave

1519 cm-1 857 cm-1 et 769 cm-1



(Rrsquo=COOEt)


28581 eV (C1s) et drsquoazote agrave 39931 eV (N1s) (Figure 106)

Figure 106 Spectre XPS du mateacuteriau portant le substituant hydroxyle (Rrsquo= OH)


Tableau 12 Reacutesultats drsquoanalyses XPS de la pacircte Kraft propargyleacutee et du mateacuteriau portant le substituant

hydroxyle (Rrsquo=OH)

C 1s O 1s N 1s

Pacircte Kraft propargyleacutee 6255 3745 -

Mateacuteriau portant le substituant


6325 329 385

Lrsquoapparition des pics correspondant agrave latome drsquoazote sur les spectres confirme le greffage des

azido-aryles Toujours en assimilant la pacircte Kraft agrave des fibres de cellulose lrsquoanalyse a permis de

deacuteterminer un DS de lrsquoordre de 02 pour les diffeacuterents mateacuteriaux obtenus

II5 Evaluation de lactiviteacute microbiologique des mateacuteriaux de pacircte Kraft 123-triazoleacutes

Afin drsquoeacutevaluer lrsquoactiviteacute antibacteacuterienne des diffeacuterents mateacuteriaux eacutelaboreacutes des feuilles

ont eacuteteacute preacutepareacutees agrave partir de ces derniers et des tests microbiologiques ont eacuteteacute effectueacutes sur ces

feuilles Comme dans la premiegravere partie les tests microbiologiques ont eacuteteacute reacutealiseacutes sur S aureus

CIP 7625 et E coli CIP 548T

Lrsquoeacutevaluation de lrsquoactiviteacute antibacteacuterienne des mateacuteriaux obtenus a eacuteteacute reacutealiseacutee comme

preacuteceacutedemment en utilisant la meacutethode baseacutee sur la norme AATCC100 Les tests ont eacuteteacute reacutealiseacutes

quatre fois

Au cours de ces tests nous avons utiliseacute comme controcircles la pacircte Kraft (PK) et la pacircte Kraft

propargyleacutee (PK-Prop) Ces controcircles ne preacutesentent aucune activiteacute antimicrobienne vis-agrave-vis

des deux souches testeacutees En effet apregraves 24 heures de contact une croissance bacteacuterienne de

lrsquoordre de 3 log par rapport agrave la reacutefeacuterence t0 est observeacutee

Pour E coli (Figure 107) les mateacuteriaux eacutelaboreacutes portant les substituants hydroxymeacutethyle

(Rrsquo=CH2OH) et hydroxyeacutethyle (Rrsquo=CH2CH2OH) ont montreacute un effet bacteacuteriostatique apregraves 24h

de contact Pour les autres mateacuteriaux modifieacutes aucune activiteacute nrsquoa eacuteteacute observeacutee


Figure 107 Activiteacute antibacteacuterienne des mateacuteriaux eacutelaboreacutes contre E coli agrave t0 et t24

Pour S aureus (Figure 108) un effet bacteacuteriostatique a eacuteteacute observeacute pour les mateacuteriaux portant

les substituants meacutethoxyle (Rrsquo=OCH3) et aceacutetyle (Rrsquo=COCH3) Pour le mateacuteriau portant le

substituant eacutethoxycarbonyle (Rrsquo=COOEt) un effet bacteacutericide a eacuteteacute observeacute avec un taux

drsquoinhibition de la croissance bacteacuterienne de 45 Les autres mateacuteriaux modifieacutes ne preacutesentent

pas drsquoactiviteacute antibacteacuterienne

Figure 108 Activiteacute antibacteacuterienne des mateacuteriaux eacutelaboreacutes contre S aureus agrave t0 et t24

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

log(

UFC

mL)

Ecoli

t24t0

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

log(

UFC

mL)

Saureus

t24t0


En parallegravele nous avons eacutevalueacute lrsquoactiviteacute antibacteacuterienne des azido-aryles libres afin de

deacuteterminer lrsquoeffet biologique de chaque substrat ayant permis de concevoir ces nouveaux

mateacuteriaux Pour cela nous avons proceacutedeacute agrave la deacutetermination de la CMI des diffeacuterents azido-

aryles Nous avons utiliseacute la meacutethode de micro dilution conformeacutement au document M07-A10

(2015) [171]

Une suspension bacteacuterienne agrave 106 UFCmL a eacuteteacute preacutepareacutee puis inoculeacutee dans du milieu nutritif

TS avec des solutions drsquoazido-aryles agrave des concentrations allant de 19 μgmL agrave 2 mgmL Apregraves

24h agrave 37degC la CMI a eacuteteacute deacutetermineacutee en observant la plus faible concentration drsquoazido-aryles qui

inhibe la croissance bacteacuterienne

Les reacutesultats des tests montrent que les diffeacuterentes moleacutecules azideacutees libres ne preacutesentent aucune

activiteacute antibacteacuterienne mecircme agrave une concentration de 2mgmL Cela indique que les moleacutecules

que nous avons greffeacutees sur la pacircte kraft nrsquoacquiegraverent leurs potentiels antibacteacuteriens qursquoapregraves

greffage

II6 Etude de lrsquoactiviteacute antibacteacuterienne des mateacuteriaux 123-triazoleacutes en fonction du temps

En se basant sur les reacutesultats obtenus sur les deux souches bacteacuteriennes nous avons

poursuivi notre eacutetude par lrsquoeacutevaluation de lrsquoinfluence du temps de contact entre les mateacuteriaux et

les bacteacuteries sur lrsquoactiviteacute antibacteacuterienne Pour cela un nouveau protocole a eacuteteacute mis en place

baseacute sur la norme AATCC100

Une suspension bacteacuterienne (50 microL) agrave une concentration de 2x106 UFCml ont eacuteteacute deacuteposeacutes sur

14 disques du mecircme eacutechantillon Comme preacuteceacutedemment deux disques ont eacuteteacute traiteacutes directement

apregraves le deacutepocirct des bacteacuteries pour deacutenombrer ces derniegraveres agrave t0 Les 12 autres disques ont eacuteteacute

incubeacutes pendant 24 heures agrave 37degC Parmi ces 12 disques deux disques ont eacuteteacute reacutecupeacutereacutes et traiteacutes

pour compter les bacteacuteries agrave t24 Sur les 10 disques restants 50 μL de milieu nutritif (TS) sont

deacuteposeacutes puis incubeacutes agrave 37degC pendant 24 heures (t48) Ceci est reacutepeacuteteacute encore 5 fois pour obtenir le

nombre de bacteacuteries agrave t72 t96 t5j t6j et t7j La mecircme proceacutedure expeacuterimentale a eacuteteacute appliqueacutee aux

controcircles (PK et PK-Prop)

Pour les deux souches testeacutees E coli et S aureus les controcircles (PK et PK-Prop) ne preacutesentent

aucune activiteacute antimicrobienne quel que soit le temps de contact (Figure 109 et 110)

[171] M07A10- Methods for dilution antimicrobial susceptibility tests for bacteria that grow aerobically Approved

standard ndash teh- edition (2015) Vol 32 No 2


Pour Ecoli lrsquoactiviteacute bacteacuteriostatique des mateacuteriaux portant les substituants hydroxymeacutethyle

(Rrsquo=CH2OH) et hydroxyeacutethyle (Rrsquo=CH2CH2OH) observeacutee agrave t24 a eacuteteacute maintenue apregraves 7 jours

de contact Le mateacuteriau portant le substituant aceacutetyle (Rrsquo=COCH3) a preacutesenteacute une activiteacute

bacteacuteriostatique apregraves 48h de contact Tandis que pour les mateacuteriaux portant les substituants

meacutethoxyle (Rrsquo=OCH3) et eacutethoxycarbonyle (Rrsquo=COOEt) une activiteacute bacteacuteriostatique a eacuteteacute

observeacutee apregraves 96h de contact Les mateacuteriaux portant les substituants Rrsquo= H Cl et OH ne

preacutesentent aucune activiteacute antibacteacuterienne quel que soit le temps de contact


des diffeacuterents mateacuteriaux eacutelaboreacutes de t=48h agrave t=7j

Pour S aureus lrsquoactiviteacute bacteacuteriostatique des mateacuteriaux portant les substituants meacutethoxyle (Rrsquo=

OCH3) aceacutetyle (Rrsquo=COCH3) ainsi que lrsquoactiviteacute bacteacutericide du mateacuteriau portant le substituant

eacutethoxycarbonyle (Rrsquo= COOEt) a eacuteteacute maintenue pendant 7 jours Un effet bacteacuteriostatique a eacuteteacute

observeacute pour les mateacuteriaux portant les substituants hydroxymeacutethyle (Rrsquo=CH2OH) et

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Log

(UFC

mL)

Titre de laxe

Ecoli

t0

t96t48 t72

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Log

(UFC

mL)

t 7jourst 5jours t 6jours

t0


hydroxyeacutethyle (Rrsquo=CH2CH2OH) apregraves 96 h de contact Les mateacuteriaux portant les substituants

Rrsquo= H Cl et OH ne preacutesentent aucune activiteacute antibacteacuterienne quel que soit le temps de contact

Figure 110 Croissance bacteacuterienne de S aureus en preacutesence de la pacircte kraft de la pacircte kraft propargyleacutee et


Lors de cette eacutetude nous avons deacuteveloppeacute de nouveaux mateacuteriaux antibacteacuteriens en greffant des

azido-aryles sur la pacircte kraft propargyleacutee formant ainsi lrsquoaryltriazole sur les fibres de pacircte Kraft

Parmi les huit mateacuteriaux eacutelaboreacutes cinq mateacuteriaux ont preacutesenteacute une activiteacute antibacteacuterienne Apregraves

24h de contact les mateacuteriaux portant les substituants meacutethoxyle aceacutetyle et eacutethoxycarbonyle ont

eacuteteacute actifs contre S aureus tandis que les mateacuteriaux portant les substituants hydroxymeacutethyle et

hydroxyeacutethyle ont eacuteteacute actifs contre E coli Cette eacutetude met clairement en avant lrsquoinfluence de la

nature du substituant de lrsquoaryle sur lrsquoactiviteacute antibacteacuterienne

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Log

(UFC

mL)

Titre de laxe

Saureus

t24 t48 t96

t0

t48 t72

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Log

(UFC

mL)

Titre de laxe t 7jourst 5jours t 6jours

t0


Lrsquoeacutetude de lrsquoinfluence du temps de contact sur lrsquoactiviteacute antibacteacuterienne a mis en eacutevidence que

certains mateacuteriaux demandent des temps de contact supeacuterieurs agrave 24h pour atteindre une activiteacute

bacteacuteriostatique contre les souches bacteacuteriennes testeacutees Il est important de noter qursquoapregraves 96 h

de contact les cinq mateacuteriaux ont preacutesenteacute une activiteacute bacteacuteriostatique sur les deux souches

bacteacuteriennes

Lrsquoabsence drsquoune activiteacute antibacteacuterienne pour les substrats de deacutepart (PK-propargyleacutee et les

azido-aryles) montrent que lrsquoeffet antibacteacuterien des mateacuteriaux deacuteveloppeacutes lors de cette eacutetude

reacutesulte du motif aryl-123-triazole formeacute sur la pacircte Kraft

Il est deacutecrit dans la litteacuterature que les triazoles ont une action sur les membranes cellulaires [172]

en inhibant la biosynthegravese de lalcool isopreacutenoiumlde C-55 neacutecessaire pour la synthegravese de la paroi

cellulaire bacteacuterienne [173] Le triazole peut eacutegalement interagir avec des lipides dans les

membranes cellulaires modifiant leur orientation et provoquant des fuites [174] Lorsque le

noyau 123-triazole est coupleacute agrave un aryle ce dernier contribue agrave lrsquoactiviteacute antibacteacuterienne En

effet Lal et coll [175] ont syntheacutetiseacute une seacuterie drsquoanalogue de 4 - ((1-benzyl-1H -123-triazol-4-

yl) meacutethoxy) benzaldeacutehyde (Figure 111) puis ils ont testeacute leur activiteacute antibacteacuterienne

Figure 111 Les diffeacuterents deacuteriveacutes triazoleacutes syntheacutetiseacutes [175]

Les tests microbiologiques ont montreacute que le composeacute portant le substituant meacutethoxyle

(Rrsquo=OCH3) est le plus actif



[173] H Cheng Y Xie L Francisco et al Antibiofilm effect enhanced by modification of 123-triazole and

palladium nanoparticles on polysulfone membranes 6 2016 DOI 101038srep24289

[174] M C Floros J F Bortolatto O Bastia et al Antimicrobial Activity of Amphiphilic Triazole-Linked

Polymers Derived from Renewable Sources ACS Biomater Sci Eng 2 2016 336ndash343

[175] K Lal P Yadav A Kumar Synthesis characterization and antimicrobial activity of 4-((1-benzylphenyl-

1H-123-triazol-4-yl) methoxy) benzaldehyde analogues Med Chem Res 25 2016 644ndash652


Pour comprendre le mode drsquoaction de ce composeacute une eacutetude drsquoamarrage a eacuteteacute effectueacute sur le site

actif de lrsquoADN gyrase B de E coli LrsquoADN gyrase B est un enzyme essentiel agrave la reacuteplication du

chromosome bacteacuterienne Les logiciels drsquoamarrage recherchent les positions et les orientations

les plus probables de moleacutecules en interaction avec la cible Les reacutesultats ont montreacute que le cycle

triazole et le cycle pheacutenyle directement lieacutes au triazole sont impliqueacutes dans les interactions π-

alkyle avec un reacutesidu drsquoacide amineacute lrsquoisoleucine (Ile78) Cela indique que le composeacute eacutetudieacute

peut inhiber avec succegraves lADN gyrase B via ces interactions

Dans notre cas on ne peut pas associer lrsquoeffet antibacteacuterien observeacute uniquement au 123-triazole

car trois mateacuteriaux 123-triazoleacutes parmi les huit eacutetudieacutes ne preacutesentent aucun effet antibacteacuterien

il srsquoagit des mateacuteriaux portant un hydrogegravene un chlore et un hydroxyle en position para du

pheacutenyle Cela indique que le substituant de lrsquoaryle influe sur lrsquoactiviteacute antibacteacuterienne Cette

influence a eacuteteacute mentionneacutee dans plusieurs eacutetudes [175 176 177] Cependant la relation

structureactiviteacute des aryltriazoles nrsquoest pas clairement eacutelucideacutee dans la litteacuterature Cela nous

permet de supposer que lrsquoeffet antibacteacuterien des aryltriazoles greffeacutes sur la pacircte Kraft est un effet

membranaire reacutesultant drsquointeraction entre le substituant sur lrsquoaryle avec la paroi cellulaire ou la

paroi bacteacuterienne facilitant lrsquoaction du noyau 123-triazole Des eacutetudes compleacutementaires sont agrave

reacutealiser pour comprendre et deacuteterminer le mode drsquoaction des mateacuteriaux eacutelaboreacutes lors de cette

eacutetude

Les mateacuteriaux que nous avons deacuteveloppeacutes preacutesentent des proprieacuteteacutes antibacteacuteriennes

inteacuteressantes il bloque la croissance des bacteacuteries limitant leur prolifeacuteration Neacuteanmoins apregraves

24 h de contact aucun de ces mateacuteriaux nrsquoest actif sur les deux souches agrave la fois Nous avons

donc poursuivi lrsquoeacutetude par la preacuteparation de meacutelanges de mateacuteriaux lrsquoun ayant une activiteacute contre

E coli et lrsquoautre ayant une activiteacute contre S aureus agrave t24 puis nous avons proceacutedeacute agrave lrsquoeacutevaluation

de leur activiteacute antibacteacuterienne

II7 Activiteacute antibacteacuterienne des meacutelanges des mateacuteriaux 123-triazoleacutes

Diffeacuterents meacutelanges contenant 50 drsquoun mateacuteriau ayant une activiteacute contre E coli agrave t24

et 50 drsquoun mateacuteriau ayant une activiteacute contre S aureus agrave t24 ont eacuteteacute eacutelaboreacutes afin drsquoobtenir un

mateacuteriau homogegravene les diffeacuterents meacutelanges preacutepareacutes sont preacutesenteacutes sur le Tableau 13

[176] K Yadav K Lal P Rani et al Efficient synthesis and antimicrobial evaluation of 2-((1-substituted-1H-123-

triazol-4-yl)-1- naphthaldehydes and their oxime derivatives Med Chem Res 26 2017 1469ndash1480

[177] V Shinde P Mahulikar P C Mhaske et al Synthegravese et eacutevaluation biologique de nouveaux deacuteriveacutes de 2-

aryl-4 - ((4-aryl-1 H -123-triazol-1-yl) meacutethyl) thiazole Res Chem Intermed 44 2018 1247-1260


Tableau 13 Les diffeacuterents meacutelanges preacutepareacutes a partir de mateacuteriaux triazoleacutes

Meacutelange Substituant porteacute par lrsquoaryle (Rrsquo)

A CH2OH COOEt

B CH2CH2OH COOEt

C CH2OH OCH3

D CH2CH2OH OCH3

E CH2OH COCH3

F CH2CH2OH COCH3

La figure 112 preacutesente les reacutesultats des tests obtenus pour les diffeacuterents meacutelanges contre E coli

De maniegravere surprenante on observe un effet bacteacutericide pour les meacutelanges A B D et E avec des

taux drsquoinhibition de 70 100 52 et 45 respectivement et un effet bacteacuteriostatique pour les

meacutelanges C et F

Figure 112 Activiteacute antibacteacuterienne des meacutelanges contre E coli

Comme le montre la figure 113 agrave partir de deux mateacuteriaux lrsquoun ayant une activiteacute

bacteacuteriostatique et lrsquoautre nrsquoayant aucune activiteacute contre E coli nous avons obtenu des mateacuteriaux

bacteacutericides avec des taux drsquoinhibition allant jusqursquoagrave 100 dans le cas du meacutelange B

012345

6789

10

PK A B C D E F PK A B C D E F

Log(

UFC

mL)

Ecoli

t0 t24


Figure 113 Reacutesultats deacutetailleacutes de lrsquoactiviteacute des meacutelanges de mateacuteriaux triazoleacutes contre E coli

Pour S aureus (Figure 114) une meilleure activiteacute a eacutegalement eacuteteacute observeacutee par rapport agrave

lrsquoactiviteacute des mateacuteriaux de deacutepart En effet les meacutelanges A B et D ont preacutesenteacute une activiteacute

bacteacutericide avec des taux drsquoinhibition de 60 10 et 45 respectivement Les meacutelanges B C

E et F quant agrave eux ont preacutesenteacute une activiteacute bacteacuteriostatique

Figure 114 Activiteacute antibacteacuterienne des meacutelanges contre S aureus

Le mateacuteriau A qui preacutesente un effet bacteacutericide avec un taux drsquoinhibition de 60 est obtenu en

meacutelangeant deux mateacuteriaux le premier ne preacutesente aucune activiteacute antibacteacuterienne contre S

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10Lo

g (U

FCm

L)Ecoli

t0

t24

0123456789

10


log

(UFC

mL)

Saureus

t24t0


aureus et le deuxiegraveme eacutetant bacteacutericide avec un taux drsquoinhibition de 45 Quant au mateacuteriau

bacteacutericide D (45 drsquoinhibition) il a eacuteteacute obtenu en meacutelangeant un mateacuteriau bacteacuteriostatique et

un mateacuteriau inactif (Figure 115)

Figure 115 Reacutesultats deacutetailleacutes de lrsquoactiviteacute des meacutelanges de mateacuteriaux triazoleacutes contre S aureus

Gracircce agrave cette eacutetude nous avons deacuteveloppeacute un mateacuteriau A posseacutedant une activiteacute bacteacutericide avec

un taux drsquoinhibition de pregraves de 60 vis-agrave-vis des deux souches bacteacuteriennes testeacutees

Nous avons compleacuteteacute cette eacutetude par lrsquoeacutevaluation de lrsquoactiviteacute des diffeacuterents meacutelanges de

mateacuteriaux 123-triazoleacutes sur 7 jours afin de veacuterifier si les activiteacutes observeacutees apregraves 24h de

contact seront maintenues durant une plus longue peacuteriode

II8 Etude de lrsquoactiviteacute antibacteacuterienne des diffeacuterents meacutelanges de mateacuteriaux 123-triazoleacutes

en fonction du temps

Les reacutesultats des tests de lrsquoactiviteacute antibacteacuterienne des diffeacuterents meacutelanges en fonction du

temps sont preacutesenteacutes sur les Figures 116 et 117 Pour les deux souches bacteacuteriennes lrsquoactiviteacute

observeacutee agrave t24 a eacuteteacute maintenue durant les 7 jours de lrsquoeacutetude pour les diffeacuterents meacutelanges

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

Log

(UFC

mL)

Saureus

t0

t24


Figure 116 Croissance bacteacuterienne de E coli en preacutesence de diffeacuterents meacutelanges de mateacuteriaux triazoleacutes de

t=48h agrave t=7j

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

PK A B C D E F PK A B C D E F PK A B C D E F

Log

(UFC

mL)

Ecoli

t48 t96t72

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10


Log

(UFC

mL)

t7jt6jt5j

t0

t0



de t=48h agrave t=7j

Ces reacutesultats indiquent qursquoil y a un effet de synergie entre un mateacuteriau bacteacuteriostatique et

un autre inactif pour conduire agrave un mateacuteriau bacteacutericide

Lrsquoeacutetude de la litteacuterature montre que lrsquoassociation de deux moleacutecules actives peut entrainer quatre

types drsquointeractions Indiffeacuterente additive synergique ou antagoniste Dans le premier cas

lrsquoactiviteacute drsquoune moleacutecule nrsquoest pas affecteacutee par la preacutesence de lrsquoautre Dans le cas drsquointeraction

additive lrsquoeffet de lrsquoassociation est eacutegal agrave la somme des effets de chaque moleacutecule eacutetudieacutee

seacutepareacutement Lrsquointeraction la plus rechercheacutee est la synergique ou lrsquoeffet de lrsquoassociation est

significativement supeacuterieur agrave la somme des activiteacutes de chaque moleacutecule eacutetudieacutee seacutepareacutement En

reacutealiteacute ce nrsquoest pas toujours le cas lrsquoassociation des deux moleacutecules peut diminuer lrsquoeffet de

lrsquoune ou lrsquoautre des moleacutecules On parle drsquoune interaction antagoniste

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10


Log

(UFC

mL)

Saureus

t48 t96t72

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10


Log

(UFC

mL)

t7jt6jt5j


En plus de ces interactions ougrave les deux moleacutecules ont chacune une action antibacteacuterienne il

existe des associations qui sont synergiques dans leur action alors que lrsquoun des composeacutes nrsquoa pas

drsquoaction sur la bacteacuterie [178] En antibiotheacuterapie crsquoest le cas par exemple de lrsquoeffet de

lrsquoassociation de β-lactamine-inhibiteur de β -lactamase Dans notre cas nous avons obtenu le

mecircme effet synergique avec le meacutelange de deux mateacuteriaux lrsquoun actif contre la bacteacuterie et lrsquoautre

inactif A notre connaissance la synergie entre deux deacuteriveacutes 123-triazoleacutes nrsquoa pas eacuteteacute deacutecrite

dans la litteacuterature

II9 Etude de lrsquoactiviteacute antibacteacuterienne des mateacuteriaux 123-triazoleacutes sur un meacutelange de

bacteacuteries E coli et S aureus

Par la suite nous avons testeacute lrsquoactiviteacute antibacteacuterienne des diffeacuterents meacutelanges de

mateacuteriaux triazoleacutes sur un meacutelange de bacteacuteries E coli et S aureus Pour ce faire nous avons

preacutepareacute comme deacutecrit preacuteceacutedemment une solution contenant 105 UFC de chaque bacteacuterie puis

nous avons deacuteposeacute 50 microL de cette suspension sur trois disques du mecircme eacutechantillon Comme

nous lrsquoavons preacuteciseacute preacuteceacutedemment les colonies de E coli et celles de S aureus sont

visuellement diffeacuterentes nous avons deacutenombreacute les colonies de chaque bacteacuterie agrave t0 et agrave t24 Les

reacutesultats sont preacutesenteacutes sur la figure 118

Figure 118 Activiteacute antibacteacuterienne des diffeacuterents mateacuteriaux (A B C D E et F) sur un meacutelange de E coli

et S aureus

[178] Eacute Denes and N Hidri Antibiotic synergy and antagonism Antibiotic 11 2009 106-115

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9


Log

(UFC

mL)

E coli

S aureus

t24t0


En preacutesence drsquoun meacutelange des deux bacteacuteries E coli et S aureus lrsquoactiviteacute antibacteacuterienne des

mateacuteriaux A B C D et E est comparable agrave celle obtenue contre les deux bacteacuteries E coli et S

aureus chacune testeacutee seacutepareacutement Dans le cas de E coli on observe une activiteacute bacteacutericide

pour les mateacuteriaux A B D et E et bacteacuteriostatique pour le mateacuteriau C Pour le mateacuteriau F nous

avons observeacute un effet bacteacutericide avec un taux drsquoinhibition de 100 En effet on passe drsquoun

effet bacteacuteriostatique dans le cas de E coli quand elle est testeacutee seacutepareacutement agrave un effet bacteacutericide

quand elle est testeacutee en meacutelange avec S aureus

Dans le cas de S aureus nous observons une activiteacute bacteacutericide pour les mateacuteriaux A et B et

une activiteacute bacteacuteriostatique pour les mateacuteriaux C D et E eacutequivalente agrave lrsquoactiviteacute observeacutee quand

les bacteacuteries sont testeacutees seacutepareacutement Pour le mateacuteriau F nous avons observeacute un effet bacteacutericide

avec un taux drsquoinhibition de 55 Lagrave encore on passe drsquoun effet bacteacuteriostatique quand S aureus

est testeacutee seacutepareacutement agrave un effet bacteacutericide quand elle est testeacutee en meacutelange avec E coli


empecirccher leur prolifeacuteration mecircme quand les deux bacteacuteries sont en communauteacute Dans le cas du

meacutelange F lrsquoactiviteacute augmente elle devient bacteacutericide vis-agrave-vis des deux bacteacuteries en

communauteacute

II10 Conclusion

Nous avons deacuteveloppeacute dans cette partie de la thegravese de nouveaux mateacuteriaux bioactifs agrave

partir de deux substrats inactifs la pacircte Kraft propargyleacutee et des azido-aryles Parmi les huit

mateacuteriaux eacutelaboreacutes et apregraves 24h de contact deux possegravedent une activiteacute bacteacuteriostatique vis-agrave-

vis de E coli il srsquoagit des mateacuteriaux portant les substituants hydroxymeacutethyle et hydroxyeacutethyle

et deux autres mateacuteriaux possegravedent une activiteacute bacteacuteriostatique vis-agrave-vis de S aureus il srsquoagit

des mateacuteriaux portant les substituants meacutethoxyle et aceacutetyle Le cinquiegraveme mateacuteriau portant le

substituant eacutethoxycarbonyle preacutesente un effet bacteacutericide (45 drsquoinhibition) contre S aureus

En eacutetudiant lrsquoactiviteacute antibacteacuterienne des diffeacuterents mateacuteriaux eacutelaboreacutes sur 7 jours nous avons

observeacute qursquoapregraves 96h les cinq mateacuteriaux (Rrsquo=CH2OH CH2CH2OH OCH3 COCH3 et COOEt)

possegravedent une activiteacute antibacteacuterienne vis-agrave-vis des deux souches bacteacuteriennes agrave la fois

Lrsquoeacutetude de lrsquoactiviteacute antibacteacuterienne de meacutelange de mateacuteriaux lrsquoun ayant une activiteacute contre E

coli et lrsquoautre une activiteacute contre S aureus apregraves 24h de contact a montreacute un effet synergique

Nous avons deacuteveloppeacute des mateacuteriaux bacteacutericides avec des taux drsquoinhibition allant jusqursquoagrave 100

contre E coli agrave partir drsquoun mateacuteriau bacteacuteriostatique et un autre inactif contre la mecircme souche


En testant lrsquoactiviteacute des diffeacuterents mateacuteriaux sur un meacutelange des deux souches E coli et S

aureus on observe une nette ameacutelioration de lrsquoactiviteacute antibacteacuterienne dans le cas du mateacuteriau

F preacutesentant un effet bacteacuteriostatique contre Ecoli et Saureus lorsqursquoelles sont testeacutees

seacutepareacutement Lrsquoactiviteacute passe agrave 100 drsquoinhibition pour E coli et agrave 55 contre S aureus quand

elles sont en communauteacute Pour les autres mateacuteriaux (A B C D et E) lrsquoactiviteacute antibacteacuterienne

dans le cas de meacutelange de deux souches est comparable agrave celle observeacutee lorsque chaque bacteacuterie

est testeacutee seacutepareacutement

Nous avons poursuivi ce travail par lrsquoeacutetude du transfert des greffage des azido-aryles sur

les fibres de pacircte thermomeacutecanique toujours dans le but drsquoeacutelargir le champs drsquoapplication des

mateacuteriaux eacutelaboreacutes


Le transfert du greffage des azidoaryles sur la pacircte thermomeacutecanique a commenceacute par

lrsquoeacutetude du transfert de la reacuteaction de propargylation sur des fibres de pacircte thermomeacutecanique

III1 Propargylation des fibres de pacircte thermomeacutecanique

Les fibres de pacircte thermomeacutecanique ont eacuteteacute disperseacutees dans une solution de NaOH

pendant 20 min comme deacutecrit preacuteceacutedemment dans le cas de la pacircte Kraft Apregraves lrsquoajout du

bromure de propargyle le milieu reacuteactionnel reacuteagit agrave tempeacuterature ambiante sans agitation

pendant diffeacuterents temps de reacuteaction allant de 2h agrave 4j Les fibres propargyleacutees sont obtenues avec

des rendements massiques qui augmentent avec lrsquoaugmentation du temps de reacuteaction allant de

100 jusqursquoagrave 107 apregraves 24h de reacuteaction Au-delagrave de 24h ce rendement ne varie pas (Tableau

14)

Tableau 14 Conditions opeacuteratoires et rendements massiques de la propargylation de la pacircte


Essais Temps de reacuteaction Rendement massique

1 2h 100

2 4h 101

3 6h 101

4 24h 107

5 4j 1075


Les fibres de pacircte thermomeacutecanique obtenues ont eacuteteacute analyseacutees par spectroscopie infrarouge

(Figure 119) Lrsquoanalyse montre lrsquoapparition drsquoune bande agrave 2118 cm-1 caracteacuteristique de

lrsquoeacutelongation de la triple liaison du groupement propargyle Lrsquointensiteacute de cette bande augmente

en fonction du temps ce qui teacutemoigne de lrsquoaugmentation du taux du greffage du propargyle au

cours du temps Une augmentation importante de la bande caracteacuteristique de la triple liaison est

observeacutee agrave 24h et 4j


apregraves 2h 4h 6h 24h et 4j de reacuteaction

III2 Reacuteaction de cycloaddition entre les fibres de pacircte thermomeacutecanique propargyleacutees et

les azido-aryles portant les substituants hydroxyeacutethyle et eacutethoxycarbonyle

Nous avons reacutealiseacute le greffage des azido-aryles sur les fibres de pacircte thermomeacutecanique toujours

par reacuteaction de cycloaddition de Huisguen catalyseacutee par le cuivre I Pour cela nous avons

commenceacute par le greffage de deux azido-aryles un portant le substituant eacutethoxycarbonyle (Rrsquo=

COOEt) qui preacutesente une activiteacute contre S aureus dans le cas du greffage sur les fibres de pacircte

Kraft agrave t24 et le deuxiegraveme portant le substituant hydroxyeacutethyle (Rrsquo=CH2CH2OH) preacutesentant une

activiteacute contre E coli agrave t24 lorsqursquoil est greffeacute sur les fibres de pacircte Kraft


Les greffages sont reacutealiseacutes sur les diffeacuterents pacircte thermomeacutecaniques propargyleacutees obtenues en

fonction du temps de reacuteactions Apregraves 72h de reacuteaction les mateacuteriaux greffeacutes eacutelaboreacutes sont laveacutes

avec le THF lrsquoeau et lrsquoeacutethanol puis seacutecheacutes agrave 60degC

Lrsquoanalyse par spectroscopie infrarouge des mateacuteriaux portant le substituant hydroxyeacutethyle

montre la disparition de la bande caracteacuteristique du groupement propargyle agrave 2118 cm-1 Les

bandes caracteacuteristiques du triazole sont situeacutees au mecircme endroit que les principales bandes

drsquoabsorption preacutesentes sur le spectre de la pacircte thermomeacutecanique non modifieacutee Cependant

lrsquointensiteacute de la bande agrave 1517 cm-1 et agrave 812 cm-1 caracteacuteristiques du triazole augmente sur les

spectres de la pacircte thermomeacutecanique apregraves couplage confirmant ainsi le greffage (Figure 120)


substituant hydroxyeacutethyle obtenus par greffage sur la pacircte thermomeacutecanique propargyleacutee apregraves 2h 4h 6h

24h et 4j de reacuteaction

Pour les mateacuteriaux portant le substituant eacutethoxycarbonyle lrsquoanalyse par spectroscopie IR montre

eacutegalement la disparition de la bande caracteacuteristique du groupement propargyle agrave 2118 cm-1 et

lrsquoaugmentation de lrsquointensiteacute des bandes caracteacuteristiques du triazole agrave 1518 cm-1 854 cm-1 et 772


cm-1 ainsi que lrsquoapparition drsquoune bande agrave 1715 cm-1 ( C=O) caracteacuteristique du groupement

COOEt confirmant le greffage (Figure 121)



6h 24h et 4j de reacuteaction

III3 Evaluation de lrsquoactiviteacute antibacteacuterienne des mateacuteriaux PTM 123-triazoleacutes portant

les substituants hydroxyeacutethyle et eacutethoxycarbonyle

A la suite de lrsquoobtention des mateacuteriaux eacutelaboreacutes (Rrsquo=COOEt et CH2CH2OH) nous avons

eacutevalueacute leurs activiteacutes antibacteacuteriennes contre E coli et S aureus afin de deacuteterminer la variation

de lrsquoactiviteacute en fonction du taux de greffage et donc du degreacute de propargylation

Pour E coli (Figure 122) les mateacuteriaux portant le substituant hydroxyeacutethyle obtenus en greffant

lrsquoazido-aryle sur la pacircte thermomeacutecanique propargyleacutee pendant 2h et 4h ne preacutesentent pas

drsquoactiviteacute antibacteacuterienne Pour le mateacuteriau greffeacute sur la pacircte thermomeacutecanique propargyleacutee

pendant 6h un effet bacteacuteriostatique a eacuteteacute observeacute Dans le cas des mateacuteriaux greffeacutes sur la pacircte

thermomeacutecanique propargyleacutee pendant 24h et 4j un effet bacteacutericide est obtenu avec des taux


drsquoinhibition de 30 et 27 respectivement Cela montre que lrsquoactiviteacute des mateacuteriaux eacutelaboreacutes

augmente avec lrsquoaugmentation du taux de propargylation et donc du taux de greffage



pendant 2h 4h 6h 24h et 4j

Pour S aureus les diffeacuterents mateacuteriaux eacutelaboreacutes portant le substituant hydroxyeacutethyle ne

preacutesentent aucune activiteacute antibacteacuterienne agrave t24 quel que soit le taux de greffage

Les mateacuteriaux portant le substituant eacutethoxycarbonyle obtenus en greffant lrsquoazido-aryle sur la pacircte

thermomeacutecanique propargyleacutee pendant 2h et 4h ne preacutesentent pas drsquoactiviteacute antibacteacuterienne

contre S aureus (Figure 123) Une croissance de 1 log a eacuteteacute observeacutee par rapport agrave la reacutefeacuterence

t0 Pour le mateacuteriau greffeacute sur la pacircte thermomeacutecanique propargyleacutee pendant 6h 24h et 4j un

effet bacteacutericide a eacuteteacute observeacute avec des taux drsquoinhibition de 18 55 et 40 respectivement

Ces mateacuteriaux ne preacutesentent aucune activiteacute antibacteacuterienne contre E coli quel que soit le taux

de greffage

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

Log

(UFC

mL)

Ecoli

t0 t24





Les reacutesultats obtenus dans le cas des mateacuteriaux portant les substituants hydroxyeacutethyle

(Rrsquo=CH2CH2OH) et eacutethoxycarbonyle (COOEt) obtenus apregraves greffage sur la pacircte

thermomeacutecanique propargyleacutee pendant 24h ont preacutesenteacute la meilleure activiteacute vis-agrave-vis de E coli

et de S aureus

Par conseacutequent nous avons poursuivi le travail par le greffage des diffeacuterents azido-aryles sur la

pacircte thermomeacutecanique obtenue apregraves 24h de propargylation


hydroxymeacutethyle meacutethoxyle et aceacutetyle

III41 Elaboration des mateacuteriaux

Les trois azido-aryles portant les substituants meacutethoxyle aceacutetyle et hydroxymeacutethyle qui ont

montreacutes une activiteacute antibacteacuterienne lors du greffage sur la pacircte Kraft agrave t24 ont eacuteteacute greffeacutes sur la

pacircte thermomeacutecanique

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

Log

(UFC

mL)

Saureus

t0 t24


Les mateacuteriaux obtenus sont caracteacuteriseacutes par spectroscopie IR (Figure 124) Pour les trois

mateacuteriaux eacutelaboreacutes on observe les bandes caracteacuteristiques du triazole vers 1512 cm-1 828 cm-1

et 764 cm-1 ainsi que du substituant porteacute sur lrsquoaryle agrave 1256 cm-1 pour le meacutethoxyle et agrave 1680

cm-1 1601cm-1 et 1250 cm-1 pour lrsquoaceacutetyle


substituants meacutethoxyle aceacutetyle et hydroxymeacutethyle

Comme dans le cas de la PTM greffeacutee avec les huiles essentielles pour quantifier les motifs

triazoles fixeacutes nous nous sommes tourneacutes vers lrsquoanalyse eacuteleacutementaire (Tableau 15) Lagrave aussi nous

avons deacutetermineacute un taux de greffage en nombre de millimoles de moleacutecules greffeacutees par gramme

de mateacuteriaux obtenus


Tableau 15 Reacutesultats drsquoanalyses eacuteleacutementaires des mateacuteriaux 123-triazoleacutes agrave base de pacircte Kraft et pacircte


Masse

(mg)

N C H Taux de greffage

(mmolg)

PK-OCH3 1549 558 5296 559 14

PK-COCH3 131 538 63188 548 13

PK-COOEt 1918 51 4704 572 13

PK-CH2OH 1564 579 5432 545 14

PK-CH2CH2OH 1489 55 5520 584 13

PTM-OCH3 1306 649 6297 563 16

PTM-COCH3 1387 656 5999 547 16

PTM-COOEt 1389 704 5958 568 17

PTM-CH2OH 1333 703 62045 555 17

PTM-CH2CH2OH 172 64 5023 575 15

Le taux de greffage calculeacute dans le cas de la pacircte thermomeacutecanique est de lrsquoordre de 16 mmolg

il est supeacuterieur au taux obtenu dans le cas de la pacircte Kraft qui est de lrsquoordre de 13 mmolg

Les taux de greffage des azido-aryles deacutependent du degreacutes de propargylation Il semble que la

propargylation de la PTM en 24h conduit agrave des degreacutes de fonctionnalisation supeacuterieurs agrave ceux

obtenus dans le cas de la pacircte Kraft en 3 jours Cette reacuteaction eacutetant reacutealiseacutee en milieu basique la

formation de pheacutenolates de la lignine dans le cas de la PTM la favorise donc conduit apregraves

cycloaddition agrave des taux de greffage supeacuterieurs

III42 Evaluation biologique

Lrsquoeacutevaluation de lrsquoactiviteacute antibacteacuterienne des diffeacuterents mateacuteriaux obtenus a eacuteteacute reacutealiseacutee

Pour E coli (Figure 125) les mateacuteriaux portant les substituants meacutethoxyle et aceacutetyle ne

preacutesentent aucune activiteacute antibacteacuterienne Pour le mateacuteriau portant le substituant

hydroxymeacutethyle un effet bacteacutericide a eacuteteacute observeacute avec un taux drsquoinhibition de 30



triazoleacutes contre E coli

Pour S aureus (Figure 126) le mateacuteriau portant le substituant hydroxymeacutethyle ne preacutesentent

aucune activiteacute antibacteacuterienne Pour les mateacuteriaux portant les substituant meacutethoxyle et aceacutetyle

un effet bacteacutericide a eacuteteacute observeacute avec des taux drsquoinhibition de 30 et 33 respectivement


triazoleacutes contre S aureus

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

Log

(UFC

mL)

Ecoli

t0 t24

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

Log

(UFC

mL)

Saureus

t0 t24


III5 Conclusion

Nous avons eacutetudieacute le transfert des greffages de cinq azido-aryles portant les substituants

meacutethoxyle aceacutetyle eacutethoxycarbonyle hydroxymeacutethyle et hydroxyeacutethyle (Rrsquo= OCH3 COCH3

COOEt CH2OH et CH2CH2OH) sur les fibres de pacircte thermomeacutecanique Les mateacuteriaux eacutelaboreacutes

preacutesentent une activiteacute antibacteacuterienne supeacuterieure agrave celle des mateacuteriaux obtenus agrave partir des fibres

de pacircte Kraft vis-agrave-vis des deux souches bacteacuteriennes E coli et S aureus En effet pour les

mateacuteriaux portant les substituants hydroxymeacutethyle et hydroxyeacutethyle on passe drsquoun effet

bacteacuteriostatique contre E coli dans le cas des greffages sur la pacircte Kraft agrave un effet bacteacutericide

dans le cas de greffage sur la pacircte thermomeacutecanique avec un taux drsquoinhibition de 30 (Figure

127)



contre de E coli

Pour S aureus les mateacuteriaux agrave base de pacircte thermomeacutecanique portant les substituants meacutethoxyle

et aceacutetyle preacutesentent un effet bacteacutericide avec des taux drsquoinhibition de 30 et 33

respectivement lagrave encore on passe drsquoun effet bacteacuteriostatique dans le cas des greffages sur la

pacircte Kraft agrave un effet bacteacutericide dans le cas des greffages sur la pacircte thermomeacutecanique Pour le

mateacuteriau portant le substituant eacutethoxycarbonyle on remarque une ameacutelioration de lrsquoeffet

bacteacutericide on passe drsquoun taux drsquoinhibition de 45 agrave un taux drsquoinhibition de 55 (Figure 128)

0

1

2

3

4

5

6

7

8

Log

(UFC

mL)

Ecoli

t0 t24




thermomeacutecanique contre de S aureus

Lrsquoameacutelioration de cette activiteacute peut ecirctre expliqueacutee par un taux de greffage plus important

dans le cas de la pacircte thermomeacutecanique En effet comme dans le cas des greffages des composeacutes

drsquohuile essentielle en preacutesence de soude les polypheacutenols de la lignine contenue dans la pacircte

thermomeacutecanique reacuteagissent rapidement conduisant agrave des pheacutenolates nucleacuteophiles La reacuteaction

de substitution nucleacuteophile permettant le greffage du propargyle est donc favoriseacutee Cela conduit

agrave un taux de propargylation plus important et donc un taux de greffage plus eacuteleveacute que dans le cas

de la pacircte Kraft composeacutee majoritairement de cellulose

0

1

2

3

4

5

6

7

Log

(UFC

mL)

Saureus

t0 t24


Conclusion geacuteneacuterale

Au cours de ces travaux de thegravese nous nous sommes inteacuteresseacutes agrave de nouveaux mateacuteriaux

lignocellulosiques actifs obtenus par greffage covalent de petites moleacutecules sur des fibres de pacircte

agrave papier dans le but de deacutevelopper de nouvelles voies de valorisation de la biomasse

Dans une premiegravere partie deux biocides naturels le thymol et le carvacrol ont eacuteteacute greffeacutes sur

des fibres de pacircte Kraft par lrsquointermeacutediaire drsquoun lien triazine

Lrsquoeacutevaluation microbiologique des mateacuteriaux eacutelaboreacutes a montreacute un effet bacteacuteriostatique du

mateacuteriau obtenu apregraves greffage du thymol sur les deux souches bacteacuteriennes testeacutees E coli et S

aureus alors que le second mateacuteriau portant le carvacrol nrsquoa un effet bacteacuteriostatique que vis-agrave-

vis drsquoE coli Ces mateacuteriaux bloquent donc la croissance bacteacuterienne ce qui empecircche la

colonisation des surfaces des mateacuteriaux et la formation de biofilms

Un effet de synergie entre le thymol et le carvacrol lorsqursquoils sont greffeacutes sur support a eacuteteacute montreacute

ce qui agrave notre connaissance nrsquoa jamais eacuteteacute mentionneacute dans la litteacuterature Lrsquoactiviteacute

antibacteacuterienne est passeacute drsquoun effet bacteacuteriostatique agrave un effet bacteacutericide pour certains meacutelanges

A noter que les mateacuteriaux eacutelaboreacutes inhibent la croissance bacteacuterienne et empecircchent leur

prolifeacuteration mecircme quand les deux bacteacuteries sont en communauteacute

Ces reacutesultats nous ont ameneacute agrave transfeacuterer le proceacutedeacute de greffage sur la pacircte thermomeacutecanique

Les mateacuteriaux eacutelaboreacutes preacutesentent une meilleure activiteacute que celle obtenue dans le cas de la pacircte

Kraft De plus pour S aureus le mateacuteriau PTM-Triazine-Carvacrol preacutesente un effet

bacteacuteriostatique alors que dans le cas de la pacircte Kraft il ne preacutesentait pas drsquoactiviteacute

Dans la deuxiegraveme partie nous avons poursuivi notre eacutetude en eacutelaborant un papier actif par

greffage de moleacutecules inactives Lrsquooriginaliteacute de ce travail reacuteside dans le fait que le motif

laquo aryltriazole raquo qui apporte lrsquoactiviteacute antibacteacuterienne est construit par reacuteaction de cycloaddition

catalyseacutee entre les fibres de pacircte agrave papier propargyleacutees et des azido-aryles diffeacuteremment

substitueacutes Le choix de cette reacuteaction se justifie car elle est simple agrave mettre en œuvre reacutealisable

en milieux aqueux agrave tempeacuterature ambiante et sans formation de produits secondaires

De plus le lien triazole formeacute possegravede une stabiliteacute agrave lrsquohydrolyse acide ou basique ainsi qursquoaux

conditions oxydatives et reacuteductrices Il srsquoavegravere eacutegalement relativement stable aux deacutegradations

meacutetaboliques ce qui augmente la dureacutee de vie des mateacuteriaux obtenus

Lrsquoutilisation de diffeacuterents substituants porteacutes par lrsquoaryle a permis de mettre en eacutevidence

lrsquoinfluence de la nature de ces substituants sur lrsquoactiviteacute antibacteacuterienne des mateacuteriaux eacutelaboreacutes


En effet cinq mateacuteriaux sur huit ont montreacute une activiteacute antibacteacuterienne apregraves 24h de contact

(t24) contre lrsquoune ou lrsquoautre des souches eacutetudieacutees Deux drsquoentre eux ont preacutesenteacute une activiteacute

bacteacuteriostatique contre E Coli et deux autres contre S aureus Un cinquiegraveme mateacuteriau a preacutesenteacute

une activiteacute bacteacutericide avec un taux drsquoinhibition de 45 contre S aureus

Il est important de noter qursquoapregraves 96 h de contact les cinq mateacuteriaux ont preacutesenteacute une activiteacute

bacteacuteriostatique sur les deux souches bacteacuteriennes

Nous avons poursuivi lrsquoeacutetude par la preacuteparation et lrsquoeacutevaluation de lrsquoactiviteacute de meacutelanges de

mateacuteriaux lrsquoun ayant une activiteacute contre E coli et lrsquoautre ayant une activiteacute contre S aureus agrave

t24 lrsquoobjectif eacutetant drsquoobtenir un mateacuteriau actif contre les deux souches agrave t24

Cet objectif a eacuteteacute atteint car nous avons deacuteveloppeacute un mateacuteriau bacteacutericide contre les deux

souches testeacutees avec un taux drsquoinhibition de 60 montrant ainsi un effet de synergie entre les

aryltriazoles supporteacutes

Le transfert sur la pacircte thermomeacutecanique a conduit agrave des mateacuteriaux bacteacutericides avec un taux

drsquoinhibition de lrsquoordre de 35 alors qursquoils sont bacteacuteriostatiques dans le cas de la pacircte Kraft

Ces travaux vont se poursuivent par lrsquoeacutetude de lrsquoeffet combineacute de fibres modifieacutees actives pour

obtenir des mateacuteriaux agrave larges spectre drsquoactiviteacute Par ailleurs une eacutetude des proprieacuteteacutes

meacutecaniques des mateacuteriaux eacutelaboreacutes permettra lrsquoorientation des applications industrielles

auxquelles ils pourraient aboutir Cela permettra de valoriser les diffeacuterents mateacuteriaux obtenus au

cours de ces travaux comme par exemple mateacuteriaux drsquoemballage de construction ou encore

comme membrane filtrante antibacteacuterienne



Chapitre 4

Partie expeacuterimentale



I Mateacuteriels

I1 Reacuteactifs et solvants

Lrsquoorigine des reacuteactifs et solvants utiliseacutes au cours de ce travail est preacutesenteacutee dans les tableaux 16

et 17 Tous ces composeacutes sont utiliseacutes tels quels La pureteacute indiqueacutee est la pureteacute minimale

garantie par le fournisseur

Tableau 16 liste des solvants utiliseacutes

Solvants Pureteacute Origine

Aceacutetate drsquoeacutethyle 100 VWR Chemical

Dichloromeacutethane anhydre 997 Acros Organics

Teacutetrahydrofurane gt 99 VWR Chemical

Tableau 17 Liste des reacuteactifs utiliseacutes

Reacuteactifs Pureteacute Origine

4-aminoaceacutetophenone 99 Alfa Aesar

4-aminobenzyl alcool 98 Alfa Aesar

2(4-aminophenyl) eacutethanol 97 Alfa Aesar

Aminopheacutenol 98 Alfa Aesar

Aniline 99 Alfa Aesar

Anisidine 99 Alfa Aesar

Ascorbate de sodium 98 Aldrich

Azoture de sodium 99 Alfa Aesar

Bromure de propargyle 80 Alfa Aesar

Carvacrol 98 Sigma Aldrich

Chloro-aniline 98 Alfa Aesar

Chlorure cyanurique 98 Alfa Aesar

Ethyl-4-aminobenzoate 98 Alfa Aesar

N-Ethyldiisopropylamine 99 Alfa Aesar

Hydroxyde de sodium ge98 VWR Chemical

Nitrite de sodium 99 Sigma Aldrich

Sulfate de cuivre pentahydrate 98 Sigma Aldrich

Thymol 98 Alfa Aesar


I2 Chromatographie

I21 Chromatographie sur couche mince (CCM) analytique

Les plaques de silice (Kieselger 60 F254 de 02 mm drsquoeacutepaisseur Merck) sont employeacutees

pour la chromatographie sur couche mince La reacuteveacutelation des plaques se fait par observation sous

ultraviolet

Les divers eacuteluant utiliseacutes sont preacuteciseacutes apregraves chaque protocole expeacuterimental de synthegravese

I22 Chromatographie sur couche mince preacuteparative

Les chromatographies sur couche mince preacuteparative sont effectueacutees sur des plaques

preacutepareacutees au laboratoire agrave lrsquoaide de 80g de silice (Kieselger 60 PF254 Merck) geacutelifieacutees par

addition de 210 mL drsquoeau et deacuteposeacutee sur des plaques de verre (20 cm times 20 cm) avec 2 mm

drsquoeacutepaisseur puis seacutecheacutees agrave lrsquoair libre et activeacutee agrave 110 ˚C durant deux heures

I3 Analyses

I31 Spectroscopie de Reacutesonance Magneacutetique Nucleacuteaire (RMN)

Les spectres de RMN 1H ont eacuteteacute reacutealiseacutes sur un appareil Bruker DPX-400 avec une

freacutequence de 400 MHz Les deacuteplacements chimiques δ sont exprimeacutes en ppm en prenant le

teacutetrameacutethylsilane (TMS) comme eacutetalon interne Les constantes de couplage J sont donneacutees en

Hertz (Hz)

I32 Spectroscopie Infrarouge agrave Transformeacutee de Fourier (FTIR)

Les spectres infrarouges ont eacuteteacute reacutealiseacutes avec un appareil Perkin Elmer 1000 sur des

pastilles conditionneacutees au bromure de potassium (KBr) Un total de 16 scannes est effectueacute pour

chaque eacutechantillon avec une reacutesolution de 01 cm-1 Les longueurs drsquoonde sont exprimeacutes en cm-

1

I33 Spectroscopie de Masse

Lrsquoanalyse par spectroscopie de masse agrave ionisation par eacutelectrospray agrave haute reacutesolution (HR

MS-ESI) a eacuteteacute reacutealiseacutes avec un spectromegravetre de masse maXis Q-TOF de Bruker coupleacute agrave une

chaicircne RSLC Ultimate 3000 (Dionex)


I34 Spectroscopie Photoeacutelectronique X (XPS)

Lrsquoanalyse XPS a eacuteteacute reacutealiseacutee en utilisant un spectromegravetre Kratos Axis Ultra qui fournissait

des informations de composition eacuteleacutementaire (pourcentage atomique) dans une profondeur de

quelques nanomegravetres de la surface de leacutechantillon Elle mesure le nombre drsquoeacutelectrons eacutemis dans

un intervalle drsquoeacutenergie en fonction de lrsquoeacutenergie de liaison des atomes Trois mesures sont

reacutealiseacutees pour chaque eacutechantillon en trois points diffeacuterents

Le DS des mateacuteriaux de pacircte Kraft modifieacutee a eacuteteacute deacutetermineacute agrave partir des reacutesultats XPS

- Calcul du DS des mateacuteriaux PK-Triazine-Thymol et PK-Triazine-Carvacrol

Une uniteacute Triazine-Thymol ou Triazine-Carvacrol (Triazine-CHE) eacutetant constitueacutee de 3 atomes

drsquoazotes elle peut ecirctre repreacutesenteacutee par le pourcentage suivant

[Triazine minus CHE] =[N]

3

Une UAG est constitueacutee de 5 atomes drsquooxygegravene donc une UAG peut ecirctre preacutesenteacutee par le

pourcentage drsquooxygegravene moins le pourcentage drsquoun oxygegravene apporteacute par lrsquouniteacute Triazine-CHE

diviseacute par 5

[UAG] =[O] minus [119879119903119894119886119911119894119899119890 minus 119862119867119864]

5

Finalement le DS srsquoobtient en divisant le pourcentage de lrsquouniteacute Triazine-CHE par le

pourcentage drsquoune UAG

119863119878 =[119879119903119894119886119911119894119899119890 minus 119862119867119864]

[AGU]

- Calcul du DS de la pacircte Kraft Propargyleacutee

Une UAG eacutetant constitueacutee de 5 atomes drsquooxygegravene elle peut ecirctre repreacutesenteacutee par le pourcentage

suivant

[1 UAG] =[O]

5

Une UAG est eacutegalement constitueacutee de 6 atomes de carbone ces derniers pouvant ecirctre exprimeacutes

par le pourcentage suivant


[CUAG] = 6 x [1 UAG]

Le pourcentage drsquoatomes de carbone dans une uniteacute propargyle est

[Cprop] = [C] - [CUAG]

Le pourcentage drsquouniteacute propargyle est

[Prop] =[Cprop]

3

Finalement le DS de la reacuteaction de propargylation srsquoobtient en divisant le pourcentage drsquouniteacute

propargyle par le pourcentage drsquoune UAG

DS =[Prop]

[1 UAG]

- Calcul du DS des mateacuteriaux 123-triazoleacutes

Une uniteacute aryltriazole eacutetant constitueacutee de 3 atomes drsquoazotes elle peut ecirctre repreacutesenteacutee par le

pourcentage suivant

[aryltriazole] =[N]

3


pourcentage drsquooxygegravene moins le pourcentage de nombre oxygegravene apporteacute par lrsquouniteacute aryltriazole

(nO)

[UAG] =[O] minus (119899119874 119909 [119860119903119910119897 minus 119905119903119894119886119911119900119897119890])

5


pourcentage drsquo UAG

119863119878 =[119860119903119910119897 minus 119905119903119894119886119911119900119897119890]

[UAG]


I35 Microscopie Electronique agrave Balayage Environnemental (MEB

Environnemental)

Lrsquoanalyse par MEB environnemental a eacuteteacute reacutealiseacute avec un microscope eacutelectronique a

balayage (Quanta FEG-250 SEM) afin drsquoobserver des eacutechantillons de pacircte Kraft non modifieacutee et

modifieacutee en preacutesence de bacteacuteries apregraves 24 h de contact Ce microscope permet danalyser des

eacutechantillons avec une humiditeacute et une tempeacuterature controcircleacutee qui sont des paramegravetres cruciaux

pour les eacutechantillons biologiques Les eacutechantillons ont eacuteteacute observeacutes sans traitement preacutealable

I36 Analyses eacuteleacutementaires

Les analyses eacuteleacutementaires sont effectueacutees agrave lrsquoaide drsquoun analyseur eacuteleacutementaire CHNSO

ThermoFisherScientific de seacuterie Flash Smart Les eacutechantillons sont placeacutes dans des nacelles en

eacutetain puis pyrolyseacute agrave 930degC en preacutesence drsquooxygegravene et sous courant drsquoheacutelium Lrsquoazote le carbone

et lrsquohydrogegravene sont recombineacutes pour donner du diazote du dioxyde de carbone et de lrsquoeau Ces

gaz sont ensuite seacutepareacutes sur une colonne de chromatographie gazeuse (GC) Les analyses sont

faites en duplicata La viabiliteacute des reacutesultats est eacutetablie par le passage drsquoun eacutetalon (Cysteacuteine dans

notre cas) au deacutebut et agrave la fin de lrsquoanalyse

- Calcul de taux de greffage (molg) pour les mateacuteriaux PTM-Triazine-Thymol et

PTM-Triazine-Carvacrol (PTM-CHE)

Dans un eacutechantillon la masse de lrsquoazote peut ecirctre exprimeacute par lrsquoeacutequation suivante

Masse de lprimeazote =119898119886119904119904119890 119889119890 119897prime119890119888ℎ119886119899119905119894119897119897119900119899119904 119909 [119873]

100(119892)

Une uniteacute Triazine-CHE eacutetant constitueacutee de 3 atomes drsquoazotes le nombre de mole drsquoune uniteacute

Triazine-CHE est

n (Triazine minus CHE) =119872119886119904119904119890 119889119890 119897prime119886119911119900119905119890

M(N) 119909 3(119898119900119897)

Le taux de greffage en molg est donc eacutegal agrave

Taux de greffage =n (Triazine minus CHE) 119909 1000

Masse de lprimeechantillon(119898119900119897119892)


II Tests microbiologiques

II1 Souches bacteacuteriennes

Escherichia coli CIP 548T (E coli Institut Pasteur Paris) naturellement preacutesente dans

lrsquointestin des ecirctres humains et de certains ruminants elle est responsable de toxi-infections

alimentaires collectives (TIAC) et drsquoinfections urinaires Crsquoest un bacille Gram neacutegatif de la

famille des Enteacuterobacteacuteries (Enterobacteriaceae)

Staphylococcus aureus CIP7625 (S aureus Institut Pasteur Paris) responsable

drsquoinfections cutaneacuteo-muqueuses elle est freacutequemment impliqueacutee dans les infections

nosocomiales Crsquoest un coque Gram positif de la famille des Micrococcaceacutees (Micrococcaceae)

capable de srsquoorganiser sous forme de biofilms

II2 Milieux de culture

Les souches bacteacuteriennes sont mises en culture dans un milieu Trypticase soja (TS

peptone de caseacuteine 170 gL peptone de farine de soja 30 gl D (+) - glucose25 gL chlorure

de sodium 50 gL phosphate dipotassique 25 gL pH 73 plusmn 02) Crsquoest un milieu riche qui

convient agrave lisolement la culture de diffeacuterentes souches bacteacuteriennes Avant utilisation le milieu

est steacuteriliseacute par autoclavage pendant 15 min agrave 121degC Le geacutelose Trypticase soja a eacuteteacute utiliseacute

comme milieu de culture solide pour lrsquoisolement et le deacutenombrement des bacteacuteries

II3 Meacutethode drsquoeacutevaluation de lrsquoactiviteacute antibacteacuterienne

Lrsquoactiviteacute antibacteacuterienne a eacuteteacute eacutevalueacutee en utilisant une meacutethode baseacutee sur la norme

AATCC100 laquo Assessment of Antibacterial Finisheson Textile Materials raquo Crsquoest une meacutethode

utiliseacutee pour eacutevaluer quantitativement lactiviteacute antimicrobienne des textilestissus apregraves 24

heures de contact

A partir du mateacuteriau agrave tester des feuilles sont preacutepareacutees puis deacutecoupeacutees en disques de

8mm de diamegravetre Lrsquoensemble des disques est pasteuriseacute agrave 70degC


Sur 3 disques du mecircme eacutechantillon 50 microL drsquoune suspension bacteacuterienne agrave 2x106 UFCmL est

deacuteposeacutes soit 105 UFC (Uniteacute Formant Colonie) Directement apregraves le deacutepocirct un disque est

reacutecupeacutereacute puis agiteacute vigoureusement pendant 2 heures ensuite agrave partir du surnagent des dilutions

en seacuterie au 10egraveme sont effectueacutes puis ensemenceacutes sur boites de Peacutetri agrave lrsquoaide drsquoun ensemenceur

automatique de boicirctes de Peacutetri (SPIRAL DSreg) dont le seuil de sensibiliteacute est de 30 agrave 107

UFCmL) Apregraves 24 heures agrave 37degC un deacutenombrement des colonies est effectueacute (t0) Les deux

disques restants sont laisseacutes agrave 37degC Apregraves 24 heures de contact ces disques sont reacutecupeacutereacutes et

traiteacutes de la mecircme maniegravere que le disque agrave t0


III Synthegraveses

III1 Elaboration drsquoun papier bioactif par greffage de biocides naturels

III11 Monosubstitution de la triazine par le Thymol et le Carvacrol

A une solution de thymol ou de carvacrol (1 mmol) et de N-eacutethyldiisopropylamine DIPEA

(1 eacuteq 170 microL) dans du dichloromeacutethane anhydre (4 mL) 105 mmol de chlorure cyanurique

sont ajouteacute agrave -40 deg C La reacuteaction est suivie par CCM Une fois la reacuteaction termineacutee (5min) le

meacutelange est dilueacute avec du dichloromeacutethane (20 mL) et la phase organique est laveacutee avec de leau

(10 mL) puis seacutecheacutee sur MgSO4 Leacutelimination du solvant par eacutevaporation sous vide a donneacute un

produit brut qui a eacuteteacute purifieacute par Chromatographie sur couche mince preacuteparative en utilisant du

chloroformeeacutether de peacutetrole (11) comme eacuteluant

Triazine-Thymol Huile jaune Rendement = 79 Rf 059 (Chloroformeeacutether de peacutetrole

11VV)

1H RMN (DMSO-d6) δppm= 115 (d J=74 Hz H8 et H9) 23 (s H10) 301 (sept J=73 Hz

H7) 699 (seacute H6) 708 (dd J=25 Hz J=81 Hz H4) 725 (d J=82 Hz H3)

IR (cm-1) 2965 (=C-H) 1520 (N=C) 1402 (C-H CH3) 1260 (C-O) 820 (C-Cl)

MS (ESI) mz C13H13ON3Cl2 29805 30005 et 30205 [M + H] +


Triazine-Carvacrol Cristaux blancs Rendement = 68 Rf 065 (Chloroformeeacutether de

peacutetrole 11 VV) Tf = 81degC

1H RMN (DMSO-d6) δppm= 119 (d J=69 Hz H8rsquo et H9rsquo) 211 (s H10rsquo) 288 (sept J=695

Hz H7rsquo) 708 (dd J=165 Hz and J=905 Hz H4rsquo) 723 (seacute H6rsquo) 725 (d J= 910 Hz H3rsquo)


MS (ESI) mz C13H13ON3Cl2 29805 30005 et 30205[M + H] +


III12 Greffage du thymol-triazine et du carvacrol-triazine sur les fibres de pacircte agrave

papier

Les fibres de pacircte agrave papier (1 g) ont eacuteteacute mises en suspension dans une solution de NaOH agrave 05 M

(40 mL) Le meacutelange a eacuteteacute agiteacute pendant 24h agrave tempeacuterature ambiante entraicircnant une dispersion

des fibres dans la solution de NaOH 925 mmol de triazine-thymol ou de triazine-carvacrol

preacutealablement solubiliseacutes dans du dichloromeacutethane (30 mL) ont ensuite eacuteteacute ajouteacutes Apregraves 48 h

agrave tempeacuterature ambiante sous agitation magneacutetique le meacutelange a eacuteteacute filtreacute et laveacute avec du

dichloromeacutethane (2 x 50 mL) de leau (2 x 50 mL) et de leacutethanol (2 x 50 mL) puis seacutecheacute agrave 60 deg

C

PK-Triazine-Thymol Rendement massique 101

IR (cm -1) 3405 (OH) 2908 (=C-H) 1577 (C = N) 1160 (C-O) 1066 (C-O-C) 823 (C-Cl)

XPS (eV) 53315 (O1s 359) 28674 (C1s 628) 39920 (N1s 14) DS = 007

Analyse eacuteleacutementaire m=0807mg N 035 C 4194 H 595 taux de greffage = 008

mmolg

PTM-Triazine-Thymol Rendement massique 99

IR (cm-1) 3286 (OH) 2904 (=C-H) 1577 (C=N) 1164 (C-O) 1050 (C-O-C) 823 (C-Cl)

XPS (eV) 53293 (O1s 305) 28614 (C1s 6518) 39909 (N1s 403) 20055 (Cl2p

018)

Analyse eacuteleacutementaire m=0822 N 21131 C 463913 H 54862 taux de greffage = 05

mmolg


PK-Triazine-Carvacrol Rendement massique 101


XPS (eV) 53309 (Ols 354) 28670 (Cls 631) 39926 (N1s 15) DS = 007

Analyse eacuteleacutementaire m = 1518 mg N 045 C 412 H 59 taux de greffage = 01

mmolg

PTM-Triazine-Carvacrol Rendement massique 99


XPS (eV) 53259 (O1s 2672) 28484 (C1s 6765) 39879 (N1s 504) 19776 (Cl2p

038)

Analyse eacuteleacutementaire m = 0936 mg N 266 C 4627 H 542 taux de greffage =

063 mmolg


III2 Elaboration de nouveau mateacuteriaux bioactifs portant un aryltriazole

III21 Propargylation des fibres de pacircte agrave papier

Les fibres de pacircte agrave papier (10g) ont eacuteteacute mises en suspension dans une solution de NaOH

(153 mL 74 g) le meacutelange a eacuteteacute agiteacute pendant 15 minutes agrave tempeacuterature ambiante conduisant agrave

une dispersion de la pacircte agrave papier 58 ml de bromure de propargyle (6168 mmol 10 eacuteq UAG)

ont ensuite eacuteteacute ajouteacutes Le milieu reacuteactionnel est homogeacuteneacuteiseacute puis maintenu agrave tempeacuterature

ambiante sans agitation Apregraves 96 heures le meacutelange a eacuteteacute filtreacute et laveacute avec de leau chaude

(2x400 mL) et de leacutethanol chaud (2x400 mL) Le produit a eacuteteacute seacutecheacute agrave 60 deg C

Pacircte Kraft propargyleacutee Rendement massique = 105

R=OH ou CH2CCH

IR (cm -1) 3430 (OH) 2900 (CH) 2116 (CequivC) 1166 (C-O) 1056 (C-O-C)

XPS (eV) 532 (OIs 3745) 285 (C1s 6255) DS = 032

Pacircte thermomeacutecanique propargyleacutee Rendement massique = (2h de reacuteaction 100) (4h de

reacuteaction 101) (6h de reacuteaction 101) (24h de reacuteaction 107) (4j de reacuteaction 1075)

XPS (eV) 53262 (OIs 3031) 28544 (C1s 687) 39971 (N1s 099)

IR (cm-1) 3332 (OH) 2908 (C-H) 2118 (CequivC) 1160 (C-O) 1060 (C-O-C) (Figure 120)


III22 Synthegravese des deacuteriveacutes azidoaryles

A une solution darylamine (44 mmol) dans de laceacutetate deacutethyle (80 mL) et de leau (10 mL) 24

mL dacide chlorhydrique agrave 37 sont ajouteacutes agrave 0degC Le meacutelange reacuteactionnel est agiteacute pendant 15

minutes avant lrsquoajout goutte agrave goutte du nitrite de sodium (88 mmol 2eacuteq) preacutealablement

solubiliseacute dans de leau (15 mL) La solution est ensuite agiteacutee pendant 30 min avant laddition

goutte agrave goutte dazoture de sodium (88 mmol 2eacuteq) preacutealablement solubiliseacute dans de leau (15

mL) Une fois laddition termineacutee la reacuteaction est agiteacutee pendant 30 minutes suppleacutementaires Le

meacutelange reacuteactionnel est dilueacute avec de leau (80 mL) puis la phase aqueuse est extraite avec de

laceacutetate deacutethyle (2 x 80 mL) et la phase organique est laveacutee avec une solution satureacutee de

NaHCO3 (80 mL) puis avec de leau (80 mL) et seacutecheacutee sur MgSO4 Lrsquoeacutevaporation du solvant

sous vide a donneacute des produits bruts qui seront utiliseacute pour leacutetape suivante sans purification

Rrsquo=H Rendement=82

IR (cm -1) 3065 (=C-H) 2129 (-N3) 1594 (C = C)

1H RMN (DMSO-d6) δppm = 703 (m 2H aromatiques) 713 (tt J = 74 Hz et J = 09 Hz H4)

735 (m 2H aromatiques)

Rrsquo=OCH3 Rendement= 86

IR (cm -1) 3058 (=C-H) 2966 (C-H CH3) 2107 (-N3) 1581 (C = C) 1027 (C-O)

1H RMN (DMSO-d6) δppm=379 (s OCH3) 688 (m 2H aromatiques) 696 (m 2H

aromatiques)

Rrsquo=COCH3 Rendement=99

IR (cm -1) 2926 (C-H CH3) 2128 (-N3) 1702 (C = O) 1597 (C = C)

1H RMN (DMSO-d6) δppm = 258 (s COCH3) 71 (m 2H aromatiques) 797 (m 2H

aromatiques)


Rrsquo=COOEt Rendement=94

IR (cm-1) 2984 (C-H CH3) 2126 (-N3) 1715 (C = O) 1604 (C = C)

1H RMN (DMSO-d6) δppm=43 (q J = 709 Hz COOCH2CH3) 132 (t J=712 Hz

COOCH2CH3) 704 (m 2H aromatiques) 804 (m 2H aromatiques)

Rrsquo=Cl Rendement = 96

IR (cm -1) 2133 et 2095 (-N3) 1637 (C = C) 824 (C-Cl)

1H RMN (DMSO-d6) δppm=715 (m 2H aromatiques) 746 (m 2H aromatiques)

Rrsquo=OH Rendement=90

IR (cm -1) 3433 (OH) 2115 (-N3) 1632 (C = C)

1H RMN (DMSO-d6) δppm=949 (s OH) 608 (m 2H aromatiques) 692 (m 2H aromatiques)

Rrsquo=CH2OH Rendement=84

IR (cm -1) 3445 (OH) 2110 (-N3) 1633 (C = C)

1H RMN (DMSO-d6) δppm=519 (t J=46 Hz CH2OH) 447 (d J=44 Hz CH2OH) 707 (m

2H aromatiques) 735 (m 2H aromatiques)

Rrsquo=CH2CH2OH Rendement=81

IR (cm -1) 3348(OH) 2120 (-N3) 1638 (C = C)

1H RMN (DMSO-d6) δppm=461 (t J=42 Hz CH2CH2OH) 358 (td J=56 et J=44 Hz

CH2CH2OH) 270 (t J=56 Hz CH2CH2OH) 697 (m 2H aromatiques) 72 (m 2H

aromatiques)


III23 Greffage des azido-aryles sur les fibres de pacircte agrave papier propargyleacutees

115 mmoles dazido-aryle sont solubiliseacutes dans du THF (40 mL) puis des fibres de pacircte

agrave papier propagyleacutees (1 g) sont ajouteacutee Ensuite le sulfate de cuivre pentahydrateacute (005 eacuteq 029

mmol) et lascorbate de sodium (01 eacuteq 058 mmol) dissous dans un minimum deau sont

introduits Apregraves 72 heures agrave tempeacuterature ambiante et sous agitation les fibres modifieacutees sont

laveacutees avec du THF (2 x 50 mL) de leau (2 x 50 mL) et de leacutethanol (2 x 50 mL) puis seacutecheacutees

agrave 60 deg C

PK-Aryltriazole

Rrsquo=H Rendement massique = 120

IR (cm-1) 3334 (Alcool) 1511 810 et 774 (Triazole)

XPS (eV) 53131 (O1s 3565) 28581 (C1s 5955) 39931(N1s 45) DS= 02

Rrsquo=OCH3 Rendement massique = 121


XPS (eV) 53121 (O1s 3605) 28682 (C1s 5965) 39951(N1s 44) DS= 02

Analyse eacuteleacutementaire m= 1549 mg N 558 C 5296 H 559 taux de greffage = 14

mmolg

Rrsquo=COCH3 Rendement massique = 1204

IR (cm-1) 3338 (Alcool) 1517 840 et 769 (Triazole) 1680 et 1266 (COCH3)

XPS (eV) 53100 (O1s 3585) 28501 (C1s 5985) 39931(N1s 43) DS= 02


mmolg


Rrsquo=COOEt Rendement massique = 1203

IR (cm-1) 3337 (Alcool) 1518 857 et 767 (Triazole) 1712 et 1278 (COOEt)

XPS (eV) 53231 (O1s 3585) 28581 (C1s 5985) 39921(N1s 43) DS= 02


mmolg

Rrsquo=Cl Rendement massique = 120


XPS (eV) 53111 (O1s 364) 28531 (C1s 594) 39911(N1s 42) DS= 02

Rrsquo=OH Rendement massique = 120

IR (cm -1) 3334 (Alcool) 1520 836 et 757 (Triazole)

XPS (eV) 53100 (O1s 329) 28501 (C1s 632) 39911 (N1s 40) DS= 02

Rrsquo=CH2OH Rendement massique = 1205

IR (cm -1) 3334 (Alcool) 1520 811 et 760 (Triazole) 1234 (CH2OH)

XPS (eV) 53120 (O1s 3606) 28500 (C1s 589) 39900 (N1s 45) DS= 02


mmolg

Rrsquo=CH2CH2OH Rendement massique = 120

IR (cm -1) 3335 (Alcool) 1519 818 et 757 (Triazole) 1234 (CH2CH2OH)

XPS (eV) 53102 (O1s 364) 28510 (C1s 594) 39900 (N1s 42) DS= 02


mmolg

PTM-Aryltriazole


IR (cm-1) 3331 (Alcool) 1512 828 et 765 (Triazole) 1256 (OCH3)

Analyses eacuteleacutementaire m= 1306 mg N 649 C 6297 H 563 taux de greffage =

16 mmolg




Analyses eacuteleacutementaires m= 1387 mg N 656 C 5999 H 547 taux de greffage =

16 mmolg




17 mmolg




17 mmolg



Analyses eacuteleacutementaires m= 172 mg N 64 C 5023 H 575 taux de greffage = 15

mmolg



PUBLICATIONS SCIENTIFIQUES

Article 1

Synthesis and antibacterial properties of thymol and carvacrol grafted onto

lignocellulosic kraft fibers

Zineb Khaldi Tan-Sotheacutea Ouk and Rachida Zerrouki

Journal of Bioactive and Compatible Polymers 2018 DOI 1011770883911518783227

Bacterial infections and surface contaminations are worrying public health issues It becomes

urgent to find solutions One of the ways to limit bacterial proliferation is to develop new

antimicrobial materials The phenolic compounds of essential oils like thymol and carvacrol are

attractive antibacterial candidates which have gained great popularity in the food cosmetic and

pharmaceutical industries This work describes the elaboration of bioinspired antibacterial

materials Thymol and carvacrol are linked to Kraft pulp fibers via triazine link This novel

material has been investigated for its antibacterial properties against Escherichia coli and

Staphylococcus aureus The developed materials show very interesting antibacterial activity The

grafting of thymol and carvacrol by covalent bond allows to avoid the problem of their release

and thus could maintain the antibacterial properties of support


Article 2

Synthesis characterization and antibacterial activities of a new lignocellulosic

material carrying aryl triazole moiety

KHALDI Zineb BESSE Claire NZAMBE TA KEKI Jean Kerim OUK Tan-Sotheacutea

GLOAGUEN Vincent ZERROUKI Rachida

Polymers for Advanced Technologies 2018 sous presse

Contamination of surfaces by bacteria and the emergence of antimicrobial resistant strains are

very worrying issues One of ways to limit the bacterial proliferation is to develop

antimicrobial materials We reported herein the development of new antimicrobial support by

grafting different aryl azide onto propargylated Kraft Pulp using the Copper (I)-Catalyzed

Alkyne-Azide 13-dipolar Cycloaddition (CuAAC) reaction forming 123-triazole aryl These

novel materials have been investigated for their antibacterial properties against Escherichia coli

and Staphylococcus aureus The developed materials acquire its antimicrobial potential only

after grafting via triazole link Depending on the substituent of the grafted aryl the elaborated

materials showed a bacteriostatic or even bactericidal activity


Article 3

Synthesis Characterization and Biological Evaluation of Triclosan Grafted

onto cellulosic Fibers

Zineb KHALDI Jean Kerim Nzambe Takeki Claire BESSE Tan-sothea OUK Amel HADJ-

BOUAZZA Rachida Zerrouki

Fibers and Polymers 19(9) 2018 1820-1827

With the increased risk of disease transmissions and cross-infection caused by microorganisms

the control of microbial infections becomes a very important issue in modern societies

Moreover with the emergence of antibio-resistant bacterial strains it is necessary to control the

bacterial growth One of ways to limit the bacterial proliferation is to develop antimicrobial

surfaces The present work describes the synthesis process of a direct linking of propargyled

Triclosan to a modified Kraft Pulp Propargylated Triclosan and azidated Kraft Pulp were linked

in the presence of Cu(I) catalyst a type of Huisgens 13-dipolar azide-alkyne cycloaddition

reaction leading to the formation of Triclosan linked to kraft Pulp fibers The modified Kraft

Pulp fibers are characterized by Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) and X-ray

photoelectron spectroscopy (XPS) This novel material has been investigated for its antibacterial

properties against E coli S aureus B cereus and P aeruginosa The developed material showed

an important antibacterial activity Although Triclosan is covalently grafted onto Kraft Pulp its

antibacterial properties are maintained


Universiteacute de Limoges

ED 614- Chimie Ecologie Geacuteosciences et Agrosciences (CEGA)

PEIRENE

Thegravese pour obtenir le grade de

Docteur de lrsquoUniversiteacute de Limoges Chimie des substances naturelles

Preacutesenteacutee et soutenue par

ZINEB KHALDI

Le 26 octobre 2018

Thegravese dirigeacutee par Professeur ZERROUKI Rachida et Docteur OUK Tan-Sothea

JURY

Rapporteurs

Mme Sandrine Bouquillon Professeur Universiteacute de Reims

M Philippe Geacuterardin Professeur Universiteacute de Lorraine

Examinateurs

M Nicolas Joly Professeur Universiteacute drsquoArtois

M Noureddine Idrissi Kandri Professeur Universiteacute Sidi Mohamed Ben Abdellah de Fegraves

M Vincent Gloaguen Professeur Universiteacute de Limoges

M Tan-Sotheacutea Ouk Maicirctre de confeacuterences Universiteacute de Limoges

Mme Rachida Zerrouki Professeur Universiteacute de Limoges

Elaboration et eacutevaluation biologique de nouveaux mateacuteriaux

lignocellulosiques antibacteacuteriens

Thegravese de doctorat




Pierre Dac



Remerciements














tout




































































Abdechakour























I111 La paroi 6





















IV1 La cellulose 30

IV2 La lignine 31








biologique 39



















Carvacrol 72


II5 Conclusion 75





III3 Conclusion 83


triazole 85


I1 Les triazoles 87



















II10 Conclusion 122











III5 Conclusion 132








I3 Analyses 140






















Table des figures
















24




ramifieacute 26





28










Kraft 35






































coli et S aureus 68

















S aureus 80















90



























(Rrsquo=COOEt) 108
















































AA acide amineacute





Coll Collaborateurs


Cycoaddition





Eq Equivalent





IR Infrarouge

Mag II Magainine II



Transmittance


ND Nanodiamant


Chemotherapy







PK Pacircte Kraft








la meacuteticilline


meacuteticilline



SQ Silsesquioxane



TS Trypticase Soja























conventionnels











numeacuterique











Chapitre 1

Etat de lrsquoart






surface




















I111 La paroi












1999

Lipopolysaccharide

Pedptidoglycane


Espace

peacuteriplasmique

Membrane

celluaire


membranaires

Lipides

Proteacuteines

Membrane

externe

Porines


















sans multiplication









4)











de temps est nul










neacutegatif






























Microbes 3 2012 289-306


1095








[12]































2000 49-79








(Figure 55)














25-30

























hydrophile




































pliage






Surg30 2004 457-63












La tempeacuterature



























bacteacuterienne























19102012


































Gram positif












































438-446



























2013 356ndash361



Polym 55 2003 151-158















125 mgmL


















28


Biotechnol 101 2017 4691-4700



















aureus







smegmatis








13)












508












[56]




































ramifieacute [60]







films BPEI SiSQ






de titane (TiO2)






























































Bois dur 40-55 24-40 18-25

Bois tendre 45-50 25-35 25-35




des reacutesineux

IV1 La cellulose

















IV2 La lignine





















29)



















23 2016 3511-3520





























pacircte chimique



















Kraft [69]


















(Figure 31)





Mat Sci 47 2012 1103ndash1112

















le cuivre I















Chapitre 2






biocides naturels






















139


























dimplants































50
















88 1991 1080-1091











biofilms [89]












blanc drsquoœuf





















































[101 102 103 104]



reacuteduite









501ndash506











de chitosan













biodeacutegradable




































44)



























































































Surf Sci 288 2014 518-523




















Tetrahedron 62 2006 9507-9522













Deacuteplacement

Chimique (ppm)



23 Singulet H10 -

301 Septuplet H7 73



725 Doublet H3 82























Deacuteplacement

Chimique (ppm)














C-Cl


















la pacircte kraft






Triazine fixeacutee





thymol-triazine


deacutetermineacute









O 1s C 1s N 1s DS

PK 360 640 - -
























O 1s C 1s N 1s DS

PK 360 640 - -
























108

























Carvacrol














PK 360 640 - - -

PK-Triazine 3739 5952 182 127 008

































coli et S aureus



0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Log

(UFC

mL)

Saureus Ecoli

t0 t24 t0 t24












































2017 156-161












































0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Log

(UFC

mL)

Ecoli

t0 t24

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Log

(UFC

mL)

Saureus

t0 t24





























2017 92-107







II5 Conclusion










bacteacuteries




0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

Log

(UFC

mL)

E coli

S aureus

t0 t24





15





















et la lignine





Polym Sci 134 2017 1-11














a

1

b

















PTM 2921 7001 076 0



Echantillons Masse

(mg)


(mmolg)

PTM 0874 0 4652 560 -
























antimicrobien











71)



aureus














0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

Log

(UFC

mL)

Ecoli Saureus

t0 t24 t0 t24















0

1

2

3

4

5

6

7

8

9Lo

g (U

FCm

L)

t24

Ecoli Saureus












0

1

2

3

4

5

6

7

8

9Lo

g (U

FCm

L)Ecoli Saureus

t0 t24 t0 t24




III3 Conclusion















0

1

2

3

4

5

6

7

8Lo

g (U

FCm

L)

Ecoli Saureus

t0

PK PTM PK PTM



Chapitre 3


aryl-123-triazole




123-triazole



I1 Les triazoles









































a






















Des 86 2015 410ndash423



b



la figure 80











71 2017 30-54


Today 8 2003 1128-1137






































biologique







2013 1685ndash1694























a c b


































2016 426-437



































2011 217-227


















693-700











































































est le moins actif










Kraft














coll [166]




2144-2153









84 et 100




infrarouge











































C 1s O 1s CO


















1519 cm-1 857 cm-1 et 769 cm-1



(Rrsquo=COOEt)







C 1s O 1s N 1s




6325 329 385











quatre fois
















0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

log(

UFC

mL)

Ecoli

t24t0

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

log(

UFC

mL)

Saureus

t24t0






(2015) [171]








greffage
































0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Log

(UFC

mL)

Titre de laxe

Ecoli

t0

t96t48 t72

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Log

(UFC

mL)


t0













0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Log

(UFC

mL)

Titre de laxe

Saureus

t24 t48 t96

t0

t48 t72

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Log

(UFC

mL)


t0






bacteacuteriennes








































eacutetude


















A CH2OH COOEt

B CH2CH2OH COOEt

C CH2OH OCH3

D CH2CH2OH OCH3

E CH2OH COCH3

F CH2CH2OH COCH3









012345

6789

10


Log(

UFC

mL)

Ecoli

t0 t24










0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10Lo

g (U

FCm

L)Ecoli

t0

t24

0123456789

10


log

(UFC

mL)

Saureus

t24t0
















0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

Log

(UFC

mL)

Saureus

t0

t24



t=48h agrave t=7j

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10


Log

(UFC

mL)

Ecoli

t48 t96t72

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10


Log

(UFC

mL)

t7jt6jt5j

t0

t0














0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10


Log

(UFC

mL)

Saureus

t48 t96t72

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10


Log

(UFC

mL)

t7jt6jt5j



















et S aureus


0

1

2

3

4

5

6

7

8

9


Log

(UFC

mL)

E coli

S aureus

t24t0

















communauteacute

II10 Conclusion




































14)




1 2h 100

2 4h 101

3 6h 101

4 24h 107

5 4j 1075
































































de greffage

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

Log

(UFC

mL)

Ecoli

t0 t24








et de S aureus









0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

Log

(UFC

mL)

Saureus

t0 t24















Masse

(mg)


(mmolg)

PK-OCH3 1549 558 5296 559 14

PK-COCH3 131 538 63188 548 13

PK-COOEt 1918 51 4704 572 13

PK-CH2OH 1564 579 5432 545 14

PK-CH2CH2OH 1489 55 5520 584 13

PTM-OCH3 1306 649 6297 563 16

PTM-COCH3 1387 656 5999 547 16

PTM-COOEt 1389 704 5958 568 17

PTM-CH2OH 1333 703 62045 555 17

PTM-CH2CH2OH 172 64 5023 575 15





















0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

Log

(UFC

mL)

Ecoli

t0 t24

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

Log

(UFC

mL)

Saureus

t0 t24


III5 Conclusion









127)



contre de E coli







0

1

2

3

4

5

6

7

8

Log

(UFC

mL)

Ecoli

t0 t24












0

1

2

3

4

5

6

7

Log

(UFC

mL)

Saureus

t0 t24
























































Chapitre 4




I Mateacuteriels































I2 Chromatographie




ultraviolet







I3 Analyses





Hertz (Hz)





1

















3



diviseacute par 5

[UAG] =[O] minus [119879119903119894119886119911119894119899119890 minus 119862119867119864]

5



119863119878 =[119879119903119894119886119911119894119899119890 minus 119862119867119864]

[AGU]



suivant

[1 UAG] =[O]

5








[Prop] =[Cprop]

3



DS =[Prop]

[1 UAG]



pourcentage suivant

[aryltriazole] =[N]

3



(nO)

[UAG] =[O] minus (119899119874 119909 [119860119903119910119897 minus 119905119903119894119886119911119900119897119890])

5



119863119878 =[119860119903119910119897 minus 119905119903119894119886119911119900119897119890]

[UAG]



Environnemental)


















100(119892)


Triazine-CHE est


M(N) 119909 3(119898119900119897)


























heures de contact













III Synthegraveses











11VV)














papier







C



XPS (eV) 53315 (O1s 359) 28674 (C1s 628) 39920 (N1s 14) DS = 007


mmolg



XPS (eV) 53293 (O1s 305) 28614 (C1s 6518) 39909 (N1s 403) 20055 (Cl2p

018)


mmolg






mmolg



XPS (eV) 53259 (O1s 2672) 28484 (C1s 6765) 39879 (N1s 504) 19776 (Cl2p

038)


063 mmolg











R=OH ou CH2CCH


XPS (eV) 532 (OIs 3745) 285 (C1s 6255) DS = 032



XPS (eV) 53262 (OIs 3031) 28544 (C1s 687) 39971 (N1s 099)















IR (cm -1) 3065 (=C-H) 2129 (-N3) 1594 (C = C)






aromatiques)


IR (cm -1) 2926 (C-H CH3) 2128 (-N3) 1702 (C = O) 1597 (C = C)


aromatiques)



IR (cm-1) 2984 (C-H CH3) 2126 (-N3) 1715 (C = O) 1604 (C = C)




IR (cm -1) 2133 et 2095 (-N3) 1637 (C = C) 824 (C-Cl)



IR (cm -1) 3433 (OH) 2115 (-N3) 1632 (C = C)



IR (cm -1) 3445 (OH) 2110 (-N3) 1633 (C = C)




IR (cm -1) 3348(OH) 2120 (-N3) 1638 (C = C)



aromatiques)








agrave 60 deg C

PK-Aryltriazole



XPS (eV) 53131 (O1s 3565) 28581 (C1s 5955) 39931(N1s 45) DS= 02



XPS (eV) 53121 (O1s 3605) 28682 (C1s 5965) 39951(N1s 44) DS= 02


mmolg



XPS (eV) 53100 (O1s 3585) 28501 (C1s 5985) 39931(N1s 43) DS= 02


mmolg




XPS (eV) 53231 (O1s 3585) 28581 (C1s 5985) 39921(N1s 43) DS= 02


mmolg



XPS (eV) 53111 (O1s 364) 28531 (C1s 594) 39911(N1s 42) DS= 02



XPS (eV) 53100 (O1s 329) 28501 (C1s 632) 39911 (N1s 40) DS= 02



XPS (eV) 53120 (O1s 3606) 28500 (C1s 589) 39900 (N1s 45) DS= 02


mmolg



XPS (eV) 53102 (O1s 364) 28510 (C1s 594) 39900 (N1s 42) DS= 02


mmolg

PTM-Aryltriazole




16 mmolg





16 mmolg




17 mmolg




17 mmolg




mmolg




Article 1
















Article 2
















Article 3






















Pierre Dac



Remerciements














tout




































































Abdechakour























I111 La paroi 6





















IV1 La cellulose 30

IV2 La lignine 31








biologique 39



















Carvacrol 72


II5 Conclusion 75





III3 Conclusion 83


triazole 85


I1 Les triazoles 87



















II10 Conclusion 122











III5 Conclusion 132








I3 Analyses 140






















Table des figures
















24




ramifieacute 26





28










Kraft 35






































coli et S aureus 68

















S aureus 80















90



























(Rrsquo=COOEt) 108
















































AA acide amineacute





Coll Collaborateurs


Cycoaddition





Eq Equivalent





IR Infrarouge

Mag II Magainine II



Transmittance


ND Nanodiamant


Chemotherapy







PK Pacircte Kraft








la meacuteticilline


meacuteticilline



SQ Silsesquioxane



TS Trypticase Soja























conventionnels











numeacuterique











Chapitre 1

Etat de lrsquoart






surface




















I111 La paroi












1999

Lipopolysaccharide

Pedptidoglycane


Espace

peacuteriplasmique

Membrane

celluaire


membranaires

Lipides

Proteacuteines

Membrane

externe

Porines


















sans multiplication









4)











de temps est nul










neacutegatif






























Microbes 3 2012 289-306


1095








[12]































2000 49-79








(Figure 55)














25-30

























hydrophile




































pliage






Surg30 2004 457-63












La tempeacuterature



























bacteacuterienne























19102012


































Gram positif












































438-446



























2013 356ndash361



Polym 55 2003 151-158















125 mgmL


















28


Biotechnol 101 2017 4691-4700



















aureus







smegmatis








13)












508












[56]




































ramifieacute [60]







films BPEI SiSQ






de titane (TiO2)






























































Bois dur 40-55 24-40 18-25

Bois tendre 45-50 25-35 25-35




des reacutesineux

IV1 La cellulose

















IV2 La lignine





















29)



















23 2016 3511-3520





























pacircte chimique



















Kraft [69]


















(Figure 31)





Mat Sci 47 2012 1103ndash1112

















le cuivre I















Chapitre 2






biocides naturels






















139


























dimplants































50
















88 1991 1080-1091











biofilms [89]












blanc drsquoœuf





















































[101 102 103 104]



reacuteduite









501ndash506











de chitosan













biodeacutegradable




































44)



























































































Surf Sci 288 2014 518-523




















Tetrahedron 62 2006 9507-9522













Deacuteplacement

Chimique (ppm)



23 Singulet H10 -

301 Septuplet H7 73



725 Doublet H3 82























Deacuteplacement

Chimique (ppm)














C-Cl


















la pacircte kraft






Triazine fixeacutee





thymol-triazine


deacutetermineacute









O 1s C 1s N 1s DS

PK 360 640 - -
























O 1s C 1s N 1s DS

PK 360 640 - -
























108

























Carvacrol














PK 360 640 - - -

PK-Triazine 3739 5952 182 127 008

































coli et S aureus



0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Log

(UFC

mL)

Saureus Ecoli

t0 t24 t0 t24












































2017 156-161












































0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Log

(UFC

mL)

Ecoli

t0 t24

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Log

(UFC

mL)

Saureus

t0 t24





























2017 92-107







II5 Conclusion










bacteacuteries




0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

Log

(UFC

mL)

E coli

S aureus

t0 t24





15





















et la lignine





Polym Sci 134 2017 1-11














a

1

b

















PTM 2921 7001 076 0



Echantillons Masse

(mg)


(mmolg)

PTM 0874 0 4652 560 -
























antimicrobien











71)



aureus














0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

Log

(UFC

mL)

Ecoli Saureus

t0 t24 t0 t24















0

1

2

3

4

5

6

7

8

9Lo

g (U

FCm

L)

t24

Ecoli Saureus












0

1

2

3

4

5

6

7

8

9Lo

g (U

FCm

L)Ecoli Saureus

t0 t24 t0 t24




III3 Conclusion















0

1

2

3

4

5

6

7

8Lo

g (U

FCm

L)

Ecoli Saureus

t0

PK PTM PK PTM



Chapitre 3


aryl-123-triazole




123-triazole



I1 Les triazoles









































a






















Des 86 2015 410ndash423



b



la figure 80











71 2017 30-54


Today 8 2003 1128-1137






































biologique







2013 1685ndash1694























a c b


































2016 426-437



































2011 217-227


















693-700











































































est le moins actif










Kraft














coll [166]




2144-2153









84 et 100




infrarouge











































C 1s O 1s CO


















1519 cm-1 857 cm-1 et 769 cm-1



(Rrsquo=COOEt)







C 1s O 1s N 1s




6325 329 385











quatre fois
















0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

log(

UFC

mL)

Ecoli

t24t0

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

log(

UFC

mL)

Saureus

t24t0






(2015) [171]








greffage
































0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Log

(UFC

mL)

Titre de laxe

Ecoli

t0

t96t48 t72

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Log

(UFC

mL)


t0













0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Log

(UFC

mL)

Titre de laxe

Saureus

t24 t48 t96

t0

t48 t72

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Log

(UFC

mL)


t0






bacteacuteriennes








































eacutetude


















A CH2OH COOEt

B CH2CH2OH COOEt

C CH2OH OCH3

D CH2CH2OH OCH3

E CH2OH COCH3

F CH2CH2OH COCH3









012345

6789

10


Log(

UFC

mL)

Ecoli

t0 t24










0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10Lo

g (U

FCm

L)Ecoli

t0

t24

0123456789

10


log

(UFC

mL)

Saureus

t24t0
















0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

Log

(UFC

mL)

Saureus

t0

t24



t=48h agrave t=7j

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10


Log

(UFC

mL)

Ecoli

t48 t96t72

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10


Log

(UFC

mL)

t7jt6jt5j

t0

t0














0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10


Log

(UFC

mL)

Saureus

t48 t96t72

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10


Log

(UFC

mL)

t7jt6jt5j



















et S aureus


0

1

2

3

4

5

6

7

8

9


Log

(UFC

mL)

E coli

S aureus

t24t0

















communauteacute

II10 Conclusion




































14)




1 2h 100

2 4h 101

3 6h 101

4 24h 107

5 4j 1075
































































de greffage

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

Log

(UFC

mL)

Ecoli

t0 t24








et de S aureus









0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

Log

(UFC

mL)

Saureus

t0 t24















Masse

(mg)


(mmolg)

PK-OCH3 1549 558 5296 559 14

PK-COCH3 131 538 63188 548 13

PK-COOEt 1918 51 4704 572 13

PK-CH2OH 1564 579 5432 545 14

PK-CH2CH2OH 1489 55 5520 584 13

PTM-OCH3 1306 649 6297 563 16

PTM-COCH3 1387 656 5999 547 16

PTM-COOEt 1389 704 5958 568 17

PTM-CH2OH 1333 703 62045 555 17

PTM-CH2CH2OH 172 64 5023 575 15





















0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

Log

(UFC

mL)

Ecoli

t0 t24

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

Log

(UFC

mL)

Saureus

t0 t24


III5 Conclusion









127)



contre de E coli







0

1

2

3

4

5

6

7

8

Log

(UFC

mL)

Ecoli

t0 t24












0

1

2

3

4

5

6

7

Log

(UFC

mL)

Saureus

t0 t24
























































Chapitre 4




I Mateacuteriels































I2 Chromatographie




ultraviolet







I3 Analyses





Hertz (Hz)





1

















3



diviseacute par 5

[UAG] =[O] minus [119879119903119894119886119911119894119899119890 minus 119862119867119864]

5



119863119878 =[119879119903119894119886119911119894119899119890 minus 119862119867119864]

[AGU]



suivant

[1 UAG] =[O]

5








[Prop] =[Cprop]

3



DS =[Prop]

[1 UAG]



pourcentage suivant

[aryltriazole] =[N]

3



(nO)

[UAG] =[O] minus (119899119874 119909 [119860119903119910119897 minus 119905119903119894119886119911119900119897119890])

5



119863119878 =[119860119903119910119897 minus 119905119903119894119886119911119900119897119890]

[UAG]



Environnemental)


















100(119892)


Triazine-CHE est


M(N) 119909 3(119898119900119897)


























heures de contact













III Synthegraveses











11VV)














papier







C



XPS (eV) 53315 (O1s 359) 28674 (C1s 628) 39920 (N1s 14) DS = 007


mmolg



XPS (eV) 53293 (O1s 305) 28614 (C1s 6518) 39909 (N1s 403) 20055 (Cl2p

018)


mmolg






mmolg



XPS (eV) 53259 (O1s 2672) 28484 (C1s 6765) 39879 (N1s 504) 19776 (Cl2p

038)


063 mmolg











R=OH ou CH2CCH


XPS (eV) 532 (OIs 3745) 285 (C1s 6255) DS = 032



XPS (eV) 53262 (OIs 3031) 28544 (C1s 687) 39971 (N1s 099)















IR (cm -1) 3065 (=C-H) 2129 (-N3) 1594 (C = C)






aromatiques)


IR (cm -1) 2926 (C-H CH3) 2128 (-N3) 1702 (C = O) 1597 (C = C)


aromatiques)



IR (cm-1) 2984 (C-H CH3) 2126 (-N3) 1715 (C = O) 1604 (C = C)




IR (cm -1) 2133 et 2095 (-N3) 1637 (C = C) 824 (C-Cl)



IR (cm -1) 3433 (OH) 2115 (-N3) 1632 (C = C)



IR (cm -1) 3445 (OH) 2110 (-N3) 1633 (C = C)




IR (cm -1) 3348(OH) 2120 (-N3) 1638 (C = C)



aromatiques)








agrave 60 deg C

PK-Aryltriazole



XPS (eV) 53131 (O1s 3565) 28581 (C1s 5955) 39931(N1s 45) DS= 02



XPS (eV) 53121 (O1s 3605) 28682 (C1s 5965) 39951(N1s 44) DS= 02


mmolg



XPS (eV) 53100 (O1s 3585) 28501 (C1s 5985) 39931(N1s 43) DS= 02


mmolg




XPS (eV) 53231 (O1s 3585) 28581 (C1s 5985) 39921(N1s 43) DS= 02


mmolg



XPS (eV) 53111 (O1s 364) 28531 (C1s 594) 39911(N1s 42) DS= 02



XPS (eV) 53100 (O1s 329) 28501 (C1s 632) 39911 (N1s 40) DS= 02



XPS (eV) 53120 (O1s 3606) 28500 (C1s 589) 39900 (N1s 45) DS= 02


mmolg



XPS (eV) 53102 (O1s 364) 28510 (C1s 594) 39900 (N1s 42) DS= 02


mmolg

PTM-Aryltriazole




16 mmolg





16 mmolg




17 mmolg




17 mmolg




mmolg




Article 1
















Article 2
















Article 3





















Pierre Dac



Remerciements














tout




































































Abdechakour























I111 La paroi 6





















IV1 La cellulose 30

IV2 La lignine 31








biologique 39



















Carvacrol 72


II5 Conclusion 75





III3 Conclusion 83


triazole 85


I1 Les triazoles 87



















II10 Conclusion 122











III5 Conclusion 132








I3 Analyses 140






















Table des figures
















24




ramifieacute 26





28










Kraft 35






































coli et S aureus 68

















S aureus 80















90



























(Rrsquo=COOEt) 108
















































AA acide amineacute





Coll Collaborateurs


Cycoaddition





Eq Equivalent





IR Infrarouge

Mag II Magainine II



Transmittance


ND Nanodiamant


Chemotherapy







PK Pacircte Kraft








la meacuteticilline


meacuteticilline



SQ Silsesquioxane



TS Trypticase Soja























conventionnels











numeacuterique











Chapitre 1

Etat de lrsquoart






surface




















I111 La paroi












1999

Lipopolysaccharide

Pedptidoglycane


Espace

peacuteriplasmique

Membrane

celluaire


membranaires

Lipides

Proteacuteines

Membrane

externe

Porines


















sans multiplication









4)











de temps est nul










neacutegatif






























Microbes 3 2012 289-306


1095








[12]































2000 49-79








(Figure 55)














25-30

























hydrophile




































pliage






Surg30 2004 457-63












La tempeacuterature



























bacteacuterienne























19102012


































Gram positif












































438-446



























2013 356ndash361



Polym 55 2003 151-158















125 mgmL


















28


Biotechnol 101 2017 4691-4700



















aureus







smegmatis








13)












508












[56]




































ramifieacute [60]







films BPEI SiSQ






de titane (TiO2)






























































Bois dur 40-55 24-40 18-25

Bois tendre 45-50 25-35 25-35




des reacutesineux

IV1 La cellulose

















IV2 La lignine





















29)



















23 2016 3511-3520





























pacircte chimique



















Kraft [69]


















(Figure 31)





Mat Sci 47 2012 1103ndash1112

















le cuivre I















Chapitre 2






biocides naturels






















139


























dimplants































50
















88 1991 1080-1091











biofilms [89]












blanc drsquoœuf





















































[101 102 103 104]



reacuteduite









501ndash506











de chitosan













biodeacutegradable




































44)



























































































Surf Sci 288 2014 518-523




















Tetrahedron 62 2006 9507-9522













Deacuteplacement

Chimique (ppm)



23 Singulet H10 -

301 Septuplet H7 73



725 Doublet H3 82























Deacuteplacement

Chimique (ppm)














C-Cl


















la pacircte kraft






Triazine fixeacutee





thymol-triazine


deacutetermineacute









O 1s C 1s N 1s DS

PK 360 640 - -
























O 1s C 1s N 1s DS

PK 360 640 - -
























108

























Carvacrol














PK 360 640 - - -

PK-Triazine 3739 5952 182 127 008

































coli et S aureus



0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Log

(UFC

mL)

Saureus Ecoli

t0 t24 t0 t24












































2017 156-161












































0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Log

(UFC

mL)

Ecoli

t0 t24

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Log

(UFC

mL)

Saureus

t0 t24





























2017 92-107







II5 Conclusion










bacteacuteries




0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

Log

(UFC

mL)

E coli

S aureus

t0 t24





15





















et la lignine





Polym Sci 134 2017 1-11














a

1

b

















PTM 2921 7001 076 0



Echantillons Masse

(mg)


(mmolg)

PTM 0874 0 4652 560 -
























antimicrobien











71)



aureus














0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

Log

(UFC

mL)

Ecoli Saureus

t0 t24 t0 t24















0

1

2

3

4

5

6

7

8

9Lo

g (U

FCm

L)

t24

Ecoli Saureus












0

1

2

3

4

5

6

7

8

9Lo

g (U

FCm

L)Ecoli Saureus

t0 t24 t0 t24




III3 Conclusion















0

1

2

3

4

5

6

7

8Lo

g (U

FCm

L)

Ecoli Saureus

t0

PK PTM PK PTM



Chapitre 3


aryl-123-triazole




123-triazole



I1 Les triazoles









































a






















Des 86 2015 410ndash423



b



la figure 80











71 2017 30-54


Today 8 2003 1128-1137






































biologique







2013 1685ndash1694























a c b


































2016 426-437



































2011 217-227


















693-700











































































est le moins actif










Kraft














coll [166]




2144-2153









84 et 100




infrarouge











































C 1s O 1s CO


















1519 cm-1 857 cm-1 et 769 cm-1



(Rrsquo=COOEt)







C 1s O 1s N 1s




6325 329 385











quatre fois
















0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

log(

UFC

mL)

Ecoli

t24t0

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

log(

UFC

mL)

Saureus

t24t0






(2015) [171]








greffage
































0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Log

(UFC

mL)

Titre de laxe

Ecoli

t0

t96t48 t72

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Log

(UFC

mL)


t0













0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Log

(UFC

mL)

Titre de laxe

Saureus

t24 t48 t96

t0

t48 t72

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Log

(UFC

mL)


t0






bacteacuteriennes








































eacutetude


















A CH2OH COOEt

B CH2CH2OH COOEt

C CH2OH OCH3

D CH2CH2OH OCH3

E CH2OH COCH3

F CH2CH2OH COCH3









012345

6789

10


Log(

UFC

mL)

Ecoli

t0 t24










0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10Lo

g (U

FCm

L)Ecoli

t0

t24

0123456789

10


log

(UFC

mL)

Saureus

t24t0
















0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

Log

(UFC

mL)

Saureus

t0

t24



t=48h agrave t=7j

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10


Log

(UFC

mL)

Ecoli

t48 t96t72

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10


Log

(UFC

mL)

t7jt6jt5j

t0

t0














0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10


Log

(UFC

mL)

Saureus

t48 t96t72

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10


Log

(UFC

mL)

t7jt6jt5j



















et S aureus


0

1

2

3

4

5

6

7

8

9


Log

(UFC

mL)

E coli

S aureus

t24t0

















communauteacute

II10 Conclusion




































14)




1 2h 100

2 4h 101

3 6h 101

4 24h 107

5 4j 1075
































































de greffage

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

Log

(UFC

mL)

Ecoli

t0 t24








et de S aureus









0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

Log

(UFC

mL)

Saureus

t0 t24















Masse

(mg)


(mmolg)

PK-OCH3 1549 558 5296 559 14

PK-COCH3 131 538 63188 548 13

PK-COOEt 1918 51 4704 572 13

PK-CH2OH 1564 579 5432 545 14

PK-CH2CH2OH 1489 55 5520 584 13

PTM-OCH3 1306 649 6297 563 16

PTM-COCH3 1387 656 5999 547 16

PTM-COOEt 1389 704 5958 568 17

PTM-CH2OH 1333 703 62045 555 17

PTM-CH2CH2OH 172 64 5023 575 15





















0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

Log

(UFC

mL)

Ecoli

t0 t24

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

Log

(UFC

mL)

Saureus

t0 t24


III5 Conclusion









127)



contre de E coli







0

1

2

3

4

5

6

7

8

Log

(UFC

mL)

Ecoli

t0 t24












0

1

2

3

4

5

6

7

Log

(UFC

mL)

Saureus

t0 t24
























































Chapitre 4




I Mateacuteriels































I2 Chromatographie




ultraviolet







I3 Analyses





Hertz (Hz)





1

















3



diviseacute par 5

[UAG] =[O] minus [119879119903119894119886119911119894119899119890 minus 119862119867119864]

5



119863119878 =[119879119903119894119886119911119894119899119890 minus 119862119867119864]

[AGU]



suivant

[1 UAG] =[O]

5








[Prop] =[Cprop]

3



DS =[Prop]

[1 UAG]



pourcentage suivant

[aryltriazole] =[N]

3



(nO)

[UAG] =[O] minus (119899119874 119909 [119860119903119910119897 minus 119905119903119894119886119911119900119897119890])

5



119863119878 =[119860119903119910119897 minus 119905119903119894119886119911119900119897119890]

[UAG]



Environnemental)


















100(119892)


Triazine-CHE est


M(N) 119909 3(119898119900119897)


























heures de contact













III Synthegraveses











11VV)














papier







C



XPS (eV) 53315 (O1s 359) 28674 (C1s 628) 39920 (N1s 14) DS = 007


mmolg



XPS (eV) 53293 (O1s 305) 28614 (C1s 6518) 39909 (N1s 403) 20055 (Cl2p

018)


mmolg






mmolg



XPS (eV) 53259 (O1s 2672) 28484 (C1s 6765) 39879 (N1s 504) 19776 (Cl2p

038)


063 mmolg











R=OH ou CH2CCH


XPS (eV) 532 (OIs 3745) 285 (C1s 6255) DS = 032



XPS (eV) 53262 (OIs 3031) 28544 (C1s 687) 39971 (N1s 099)















IR (cm -1) 3065 (=C-H) 2129 (-N3) 1594 (C = C)






aromatiques)


IR (cm -1) 2926 (C-H CH3) 2128 (-N3) 1702 (C = O) 1597 (C = C)


aromatiques)



IR (cm-1) 2984 (C-H CH3) 2126 (-N3) 1715 (C = O) 1604 (C = C)




IR (cm -1) 2133 et 2095 (-N3) 1637 (C = C) 824 (C-Cl)



IR (cm -1) 3433 (OH) 2115 (-N3) 1632 (C = C)



IR (cm -1) 3445 (OH) 2110 (-N3) 1633 (C = C)




IR (cm -1) 3348(OH) 2120 (-N3) 1638 (C = C)



aromatiques)








agrave 60 deg C

PK-Aryltriazole



XPS (eV) 53131 (O1s 3565) 28581 (C1s 5955) 39931(N1s 45) DS= 02



XPS (eV) 53121 (O1s 3605) 28682 (C1s 5965) 39951(N1s 44) DS= 02


mmolg



XPS (eV) 53100 (O1s 3585) 28501 (C1s 5985) 39931(N1s 43) DS= 02


mmolg




XPS (eV) 53231 (O1s 3585) 28581 (C1s 5985) 39921(N1s 43) DS= 02


mmolg



XPS (eV) 53111 (O1s 364) 28531 (C1s 594) 39911(N1s 42) DS= 02



XPS (eV) 53100 (O1s 329) 28501 (C1s 632) 39911 (N1s 40) DS= 02



XPS (eV) 53120 (O1s 3606) 28500 (C1s 589) 39900 (N1s 45) DS= 02


mmolg



XPS (eV) 53102 (O1s 364) 28510 (C1s 594) 39900 (N1s 42) DS= 02


mmolg

PTM-Aryltriazole




16 mmolg





16 mmolg




17 mmolg




17 mmolg




mmolg




Article 1
















Article 2
















Article 3





















Remerciements














tout




































































Abdechakour























I111 La paroi 6





















IV1 La cellulose 30

IV2 La lignine 31








biologique 39



















Carvacrol 72


II5 Conclusion 75





III3 Conclusion 83


triazole 85


I1 Les triazoles 87



















II10 Conclusion 122











III5 Conclusion 132








I3 Analyses 140






















Table des figures
















24




ramifieacute 26





28










Kraft 35






































coli et S aureus 68

















S aureus 80















90



























(Rrsquo=COOEt) 108
















































AA acide amineacute





Coll Collaborateurs


Cycoaddition





Eq Equivalent





IR Infrarouge

Mag II Magainine II



Transmittance


ND Nanodiamant


Chemotherapy







PK Pacircte Kraft








la meacuteticilline


meacuteticilline



SQ Silsesquioxane



TS Trypticase Soja























conventionnels











numeacuterique











Chapitre 1

Etat de lrsquoart






surface




















I111 La paroi












1999

Lipopolysaccharide

Pedptidoglycane


Espace

peacuteriplasmique

Membrane

celluaire


membranaires

Lipides

Proteacuteines

Membrane

externe

Porines


















sans multiplication









4)











de temps est nul










neacutegatif






























Microbes 3 2012 289-306


1095








[12]































2000 49-79








(Figure 55)














25-30

























hydrophile




































pliage






Surg30 2004 457-63












La tempeacuterature



























bacteacuterienne























19102012


































Gram positif












































438-446



























2013 356ndash361



Polym 55 2003 151-158















125 mgmL


















28


Biotechnol 101 2017 4691-4700



















aureus







smegmatis








13)












508












[56]




































ramifieacute [60]







films BPEI SiSQ






de titane (TiO2)






























































Bois dur 40-55 24-40 18-25

Bois tendre 45-50 25-35 25-35




des reacutesineux

IV1 La cellulose

















IV2 La lignine





















29)



















23 2016 3511-3520





























pacircte chimique



















Kraft [69]


















(Figure 31)





Mat Sci 47 2012 1103ndash1112

















le cuivre I















Chapitre 2






biocides naturels






















139


























dimplants































50
















88 1991 1080-1091











biofilms [89]












blanc drsquoœuf





















































[101 102 103 104]



reacuteduite









501ndash506











de chitosan













biodeacutegradable




































44)



























































































Surf Sci 288 2014 518-523




















Tetrahedron 62 2006 9507-9522













Deacuteplacement

Chimique (ppm)



23 Singulet H10 -

301 Septuplet H7 73



725 Doublet H3 82























Deacuteplacement

Chimique (ppm)














C-Cl


















la pacircte kraft






Triazine fixeacutee





thymol-triazine


deacutetermineacute









O 1s C 1s N 1s DS

PK 360 640 - -
























O 1s C 1s N 1s DS

PK 360 640 - -
























108

























Carvacrol














PK 360 640 - - -

PK-Triazine 3739 5952 182 127 008

































coli et S aureus



0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Log

(UFC

mL)

Saureus Ecoli

t0 t24 t0 t24












































2017 156-161












































0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Log

(UFC

mL)

Ecoli

t0 t24

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Log

(UFC

mL)

Saureus

t0 t24





























2017 92-107







II5 Conclusion










bacteacuteries




0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

Log

(UFC

mL)

E coli

S aureus

t0 t24





15





















et la lignine





Polym Sci 134 2017 1-11














a

1

b

















PTM 2921 7001 076 0



Echantillons Masse

(mg)


(mmolg)

PTM 0874 0 4652 560 -
























antimicrobien











71)



aureus














0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

Log

(UFC

mL)

Ecoli Saureus

t0 t24 t0 t24















0

1

2

3

4

5

6

7

8

9Lo

g (U

FCm

L)

t24

Ecoli Saureus












0

1

2

3

4

5

6

7

8

9Lo

g (U

FCm

L)Ecoli Saureus

t0 t24 t0 t24




III3 Conclusion















0

1

2

3

4

5

6

7

8Lo

g (U

FCm

L)

Ecoli Saureus

t0

PK PTM PK PTM



Chapitre 3


aryl-123-triazole




123-triazole



I1 Les triazoles









































a






















Des 86 2015 410ndash423



b



la figure 80











71 2017 30-54


Today 8 2003 1128-1137






































biologique







2013 1685ndash1694























a c b


































2016 426-437



































2011 217-227


















693-700











































































est le moins actif










Kraft














coll [166]




2144-2153









84 et 100




infrarouge











































C 1s O 1s CO


















1519 cm-1 857 cm-1 et 769 cm-1



(Rrsquo=COOEt)







C 1s O 1s N 1s




6325 329 385











quatre fois
















0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

log(

UFC

mL)

Ecoli

t24t0

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

log(

UFC

mL)

Saureus

t24t0






(2015) [171]








greffage
































0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Log

(UFC

mL)

Titre de laxe

Ecoli

t0

t96t48 t72

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Log

(UFC

mL)


t0













0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Log

(UFC

mL)

Titre de laxe

Saureus

t24 t48 t96

t0

t48 t72

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Log

(UFC

mL)


t0






bacteacuteriennes








































eacutetude


















A CH2OH COOEt

B CH2CH2OH COOEt

C CH2OH OCH3

D CH2CH2OH OCH3

E CH2OH COCH3

F CH2CH2OH COCH3









012345

6789

10


Log(

UFC

mL)

Ecoli

t0 t24










0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10Lo

g (U

FCm

L)Ecoli

t0

t24

0123456789

10


log

(UFC

mL)

Saureus

t24t0
















0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

Log

(UFC

mL)

Saureus

t0

t24



t=48h agrave t=7j

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10


Log

(UFC

mL)

Ecoli

t48 t96t72

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10


Log

(UFC

mL)

t7jt6jt5j

t0

t0














0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10


Log

(UFC

mL)

Saureus

t48 t96t72

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10


Log

(UFC

mL)

t7jt6jt5j



















et S aureus


0

1

2

3

4

5

6

7

8

9


Log

(UFC

mL)

E coli

S aureus

t24t0

















communauteacute

II10 Conclusion




































14)




1 2h 100

2 4h 101

3 6h 101

4 24h 107

5 4j 1075
































































de greffage

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

Log

(UFC

mL)

Ecoli

t0 t24








et de S aureus









0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

Log

(UFC

mL)

Saureus

t0 t24















Masse

(mg)


(mmolg)

PK-OCH3 1549 558 5296 559 14

PK-COCH3 131 538 63188 548 13

PK-COOEt 1918 51 4704 572 13

PK-CH2OH 1564 579 5432 545 14

PK-CH2CH2OH 1489 55 5520 584 13

PTM-OCH3 1306 649 6297 563 16

PTM-COCH3 1387 656 5999 547 16

PTM-COOEt 1389 704 5958 568 17

PTM-CH2OH 1333 703 62045 555 17

PTM-CH2CH2OH 172 64 5023 575 15





















0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

Log

(UFC

mL)

Ecoli

t0 t24

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

Log

(UFC

mL)

Saureus

t0 t24


III5 Conclusion









127)



contre de E coli







0

1

2

3

4

5

6

7

8

Log

(UFC

mL)

Ecoli

t0 t24












0

1

2

3

4

5

6

7

Log

(UFC

mL)

Saureus

t0 t24
























































Chapitre 4




I Mateacuteriels































I2 Chromatographie




ultraviolet







I3 Analyses





Hertz (Hz)





1

















3



diviseacute par 5

[UAG] =[O] minus [119879119903119894119886119911119894119899119890 minus 119862119867119864]

5



119863119878 =[119879119903119894119886119911119894119899119890 minus 119862119867119864]

[AGU]



suivant

[1 UAG] =[O]

5








[Prop] =[Cprop]

3



DS =[Prop]

[1 UAG]



pourcentage suivant

[aryltriazole] =[N]

3



(nO)

[UAG] =[O] minus (119899119874 119909 [119860119903119910119897 minus 119905119903119894119886119911119900119897119890])

5



119863119878 =[119860119903119910119897 minus 119905119903119894119886119911119900119897119890]

[UAG]



Environnemental)


















100(119892)


Triazine-CHE est


M(N) 119909 3(119898119900119897)


























heures de contact













III Synthegraveses











11VV)














papier







C



XPS (eV) 53315 (O1s 359) 28674 (C1s 628) 39920 (N1s 14) DS = 007


mmolg



XPS (eV) 53293 (O1s 305) 28614 (C1s 6518) 39909 (N1s 403) 20055 (Cl2p

018)


mmolg






mmolg



XPS (eV) 53259 (O1s 2672) 28484 (C1s 6765) 39879 (N1s 504) 19776 (Cl2p

038)


063 mmolg











R=OH ou CH2CCH


XPS (eV) 532 (OIs 3745) 285 (C1s 6255) DS = 032



XPS (eV) 53262 (OIs 3031) 28544 (C1s 687) 39971 (N1s 099)















IR (cm -1) 3065 (=C-H) 2129 (-N3) 1594 (C = C)






aromatiques)


IR (cm -1) 2926 (C-H CH3) 2128 (-N3) 1702 (C = O) 1597 (C = C)


aromatiques)



IR (cm-1) 2984 (C-H CH3) 2126 (-N3) 1715 (C = O) 1604 (C = C)




IR (cm -1) 2133 et 2095 (-N3) 1637 (C = C) 824 (C-Cl)



IR (cm -1) 3433 (OH) 2115 (-N3) 1632 (C = C)



IR (cm -1) 3445 (OH) 2110 (-N3) 1633 (C = C)




IR (cm -1) 3348(OH) 2120 (-N3) 1638 (C = C)



aromatiques)








agrave 60 deg C

PK-Aryltriazole



XPS (eV) 53131 (O1s 3565) 28581 (C1s 5955) 39931(N1s 45) DS= 02



XPS (eV) 53121 (O1s 3605) 28682 (C1s 5965) 39951(N1s 44) DS= 02


mmolg



XPS (eV) 53100 (O1s 3585) 28501 (C1s 5985) 39931(N1s 43) DS= 02


mmolg




XPS (eV) 53231 (O1s 3585) 28581 (C1s 5985) 39921(N1s 43) DS= 02


mmolg



XPS (eV) 53111 (O1s 364) 28531 (C1s 594) 39911(N1s 42) DS= 02



XPS (eV) 53100 (O1s 329) 28501 (C1s 632) 39911 (N1s 40) DS= 02



XPS (eV) 53120 (O1s 3606) 28500 (C1s 589) 39900 (N1s 45) DS= 02


mmolg



XPS (eV) 53102 (O1s 364) 28510 (C1s 594) 39900 (N1s 42) DS= 02


mmolg

PTM-Aryltriazole




16 mmolg





16 mmolg




17 mmolg




17 mmolg




mmolg




Article 1
















Article 2
















Article 3




















Remerciements














tout




































































Abdechakour























I111 La paroi 6





















IV1 La cellulose 30

IV2 La lignine 31








biologique 39



















Carvacrol 72


II5 Conclusion 75





III3 Conclusion 83


triazole 85


I1 Les triazoles 87



















II10 Conclusion 122











III5 Conclusion 132








I3 Analyses 140






















Table des figures
















24




ramifieacute 26





28










Kraft 35






































coli et S aureus 68

















S aureus 80















90



























(Rrsquo=COOEt) 108
















































AA acide amineacute





Coll Collaborateurs


Cycoaddition





Eq Equivalent





IR Infrarouge

Mag II Magainine II



Transmittance


ND Nanodiamant


Chemotherapy







PK Pacircte Kraft








la meacuteticilline


meacuteticilline



SQ Silsesquioxane



TS Trypticase Soja























conventionnels











numeacuterique











Chapitre 1

Etat de lrsquoart






surface




















I111 La paroi












1999

Lipopolysaccharide

Pedptidoglycane


Espace

peacuteriplasmique

Membrane

celluaire


membranaires

Lipides

Proteacuteines

Membrane

externe

Porines


















sans multiplication









4)











de temps est nul










neacutegatif






























Microbes 3 2012 289-306


1095








[12]































2000 49-79








(Figure 55)














25-30

























hydrophile




































pliage






Surg30 2004 457-63












La tempeacuterature



























bacteacuterienne























19102012


































Gram positif












































438-446



























2013 356ndash361



Polym 55 2003 151-158















125 mgmL


















28


Biotechnol 101 2017 4691-4700



















aureus







smegmatis








13)












508












[56]




































ramifieacute [60]







films BPEI SiSQ






de titane (TiO2)






























































Bois dur 40-55 24-40 18-25

Bois tendre 45-50 25-35 25-35




des reacutesineux

IV1 La cellulose

















IV2 La lignine





















29)



















23 2016 3511-3520





























pacircte chimique



















Kraft [69]


















(Figure 31)





Mat Sci 47 2012 1103ndash1112

















le cuivre I















Chapitre 2






biocides naturels






















139


























dimplants































50
















88 1991 1080-1091











biofilms [89]












blanc drsquoœuf





















































[101 102 103 104]



reacuteduite









501ndash506











de chitosan













biodeacutegradable




































44)



























































































Surf Sci 288 2014 518-523




















Tetrahedron 62 2006 9507-9522













Deacuteplacement

Chimique (ppm)



23 Singulet H10 -

301 Septuplet H7 73



725 Doublet H3 82























Deacuteplacement

Chimique (ppm)














C-Cl


















la pacircte kraft






Triazine fixeacutee





thymol-triazine


deacutetermineacute









O 1s C 1s N 1s DS

PK 360 640 - -
























O 1s C 1s N 1s DS

PK 360 640 - -
























108

























Carvacrol














PK 360 640 - - -

PK-Triazine 3739 5952 182 127 008

































coli et S aureus



0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Log

(UFC

mL)

Saureus Ecoli

t0 t24 t0 t24












































2017 156-161












































0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Log

(UFC

mL)

Ecoli

t0 t24

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Log

(UFC

mL)

Saureus

t0 t24





























2017 92-107







II5 Conclusion










bacteacuteries




0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

Log

(UFC

mL)

E coli

S aureus

t0 t24





15





















et la lignine





Polym Sci 134 2017 1-11














a

1

b

















PTM 2921 7001 076 0



Echantillons Masse

(mg)


(mmolg)

PTM 0874 0 4652 560 -
























antimicrobien











71)



aureus














0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

Log

(UFC

mL)

Ecoli Saureus

t0 t24 t0 t24















0

1

2

3

4

5

6

7

8

9Lo

g (U

FCm

L)

t24

Ecoli Saureus












0

1

2

3

4

5

6

7

8

9Lo

g (U

FCm

L)Ecoli Saureus

t0 t24 t0 t24




III3 Conclusion















0

1

2

3

4

5

6

7

8Lo

g (U

FCm

L)

Ecoli Saureus

t0

PK PTM PK PTM



Chapitre 3


aryl-123-triazole




123-triazole



I1 Les triazoles









































a






















Des 86 2015 410ndash423



b



la figure 80











71 2017 30-54


Today 8 2003 1128-1137






































biologique







2013 1685ndash1694























a c b


































2016 426-437



































2011 217-227


















693-700











































































est le moins actif










Kraft














coll [166]




2144-2153









84 et 100




infrarouge











































C 1s O 1s CO


















1519 cm-1 857 cm-1 et 769 cm-1



(Rrsquo=COOEt)







C 1s O 1s N 1s




6325 329 385











quatre fois
















0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

log(

UFC

mL)

Ecoli

t24t0

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

log(

UFC

mL)

Saureus

t24t0






(2015) [171]








greffage
































0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Log

(UFC

mL)

Titre de laxe

Ecoli

t0

t96t48 t72

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Log

(UFC

mL)


t0













0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Log

(UFC

mL)

Titre de laxe

Saureus

t24 t48 t96

t0

t48 t72

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Log

(UFC

mL)


t0






bacteacuteriennes








































eacutetude


















A CH2OH COOEt

B CH2CH2OH COOEt

C CH2OH OCH3

D CH2CH2OH OCH3

E CH2OH COCH3

F CH2CH2OH COCH3









012345

6789

10


Log(

UFC

mL)

Ecoli

t0 t24










0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10Lo

g (U

FCm

L)Ecoli

t0

t24

0123456789

10


log

(UFC

mL)

Saureus

t24t0
















0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

Log

(UFC

mL)

Saureus

t0

t24



t=48h agrave t=7j

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10


Log

(UFC

mL)

Ecoli

t48 t96t72

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10


Log

(UFC

mL)

t7jt6jt5j

t0

t0














0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10


Log

(UFC

mL)

Saureus

t48 t96t72

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10


Log

(UFC

mL)

t7jt6jt5j



















et S aureus


0

1

2

3

4

5

6

7

8

9


Log

(UFC

mL)

E coli

S aureus

t24t0

















communauteacute

II10 Conclusion




































14)




1 2h 100

2 4h 101

3 6h 101

4 24h 107

5 4j 1075
































































de greffage

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

Log

(UFC

mL)

Ecoli

t0 t24








et de S aureus









0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

Log

(UFC

mL)

Saureus

t0 t24















Masse

(mg)


(mmolg)

PK-OCH3 1549 558 5296 559 14

PK-COCH3 131 538 63188 548 13

PK-COOEt 1918 51 4704 572 13

PK-CH2OH 1564 579 5432 545 14

PK-CH2CH2OH 1489 55 5520 584 13

PTM-OCH3 1306 649 6297 563 16

PTM-COCH3 1387 656 5999 547 16

PTM-COOEt 1389 704 5958 568 17

PTM-CH2OH 1333 703 62045 555 17

PTM-CH2CH2OH 172 64 5023 575 15





















0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

Log

(UFC

mL)

Ecoli

t0 t24

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

Log

(UFC

mL)

Saureus

t0 t24


III5 Conclusion









127)



contre de E coli







0

1

2

3

4

5

6

7

8

Log

(UFC

mL)

Ecoli

t0 t24












0

1

2

3

4

5

6

7

Log

(UFC

mL)

Saureus

t0 t24
























































Chapitre 4




I Mateacuteriels































I2 Chromatographie




ultraviolet







I3 Analyses





Hertz (Hz)





1

















3



diviseacute par 5

[UAG] =[O] minus [119879119903119894119886119911119894119899119890 minus 119862119867119864]

5



119863119878 =[119879119903119894119886119911119894119899119890 minus 119862119867119864]

[AGU]



suivant

[1 UAG] =[O]

5








[Prop] =[Cprop]

3



DS =[Prop]

[1 UAG]



pourcentage suivant

[aryltriazole] =[N]

3



(nO)

[UAG] =[O] minus (119899119874 119909 [119860119903119910119897 minus 119905119903119894119886119911119900119897119890])

5



119863119878 =[119860119903119910119897 minus 119905119903119894119886119911119900119897119890]

[UAG]



Environnemental)


















100(119892)


Triazine-CHE est


M(N) 119909 3(119898119900119897)


























heures de contact













III Synthegraveses











11VV)














papier







C



XPS (eV) 53315 (O1s 359) 28674 (C1s 628) 39920 (N1s 14) DS = 007


mmolg



XPS (eV) 53293 (O1s 305) 28614 (C1s 6518) 39909 (N1s 403) 20055 (Cl2p

018)


mmolg






mmolg



XPS (eV) 53259 (O1s 2672) 28484 (C1s 6765) 39879 (N1s 504) 19776 (Cl2p

038)


063 mmolg











R=OH ou CH2CCH


XPS (eV) 532 (OIs 3745) 285 (C1s 6255) DS = 032



XPS (eV) 53262 (OIs 3031) 28544 (C1s 687) 39971 (N1s 099)















IR (cm -1) 3065 (=C-H) 2129 (-N3) 1594 (C = C)






aromatiques)


IR (cm -1) 2926 (C-H CH3) 2128 (-N3) 1702 (C = O) 1597 (C = C)


aromatiques)



IR (cm-1) 2984 (C-H CH3) 2126 (-N3) 1715 (C = O) 1604 (C = C)




IR (cm -1) 2133 et 2095 (-N3) 1637 (C = C) 824 (C-Cl)



IR (cm -1) 3433 (OH) 2115 (-N3) 1632 (C = C)



IR (cm -1) 3445 (OH) 2110 (-N3) 1633 (C = C)




IR (cm -1) 3348(OH) 2120 (-N3) 1638 (C = C)



aromatiques)








agrave 60 deg C

PK-Aryltriazole



XPS (eV) 53131 (O1s 3565) 28581 (C1s 5955) 39931(N1s 45) DS= 02



XPS (eV) 53121 (O1s 3605) 28682 (C1s 5965) 39951(N1s 44) DS= 02


mmolg



XPS (eV) 53100 (O1s 3585) 28501 (C1s 5985) 39931(N1s 43) DS= 02


mmolg




XPS (eV) 53231 (O1s 3585) 28581 (C1s 5985) 39921(N1s 43) DS= 02


mmolg



XPS (eV) 53111 (O1s 364) 28531 (C1s 594) 39911(N1s 42) DS= 02



XPS (eV) 53100 (O1s 329) 28501 (C1s 632) 39911 (N1s 40) DS= 02



XPS (eV) 53120 (O1s 3606) 28500 (C1s 589) 39900 (N1s 45) DS= 02


mmolg



XPS (eV) 53102 (O1s 364) 28510 (C1s 594) 39900 (N1s 42) DS= 02


mmolg

PTM-Aryltriazole




16 mmolg





16 mmolg




17 mmolg




17 mmolg




mmolg




Article 1
















Article 2
















Article 3



















Documents

Élaboration et évaluation biologique de nouveaux matériaux