Modifications de surface de papier pour la fabrication de papiers bioactifs

RemerciementsLa décision de quitter la France pour entreprendre un doctorat a été l'un des choix les plus audacieux et déterminants de ma vie.Ce parcours s'inscrit dans un cheminement académique nourri par ma passion pour les sciences.Bien que la recherche soit souvent une aventure solitaire, j'ai vite compris que je ne pouvais pas mener ce projet seul.L'aboutissement de cette thèse n'aurait pas été possible sans les rencontres inspirantes et sans le soutien indéfectible de personnes exceptionnelles.Un immense merci au professeur Simon Barnabé, mon directeur de thèse, pour son soutien constant et son accueil chaleureux au sein de son laboratoire.Merci pour votre enthousiasme, votre confiance et toutes les opportunités offertes tout au long de ce doctorat.Aux collaborateurs, Thi Thanh Ha Pham et Thanh Tung Lai.Merci pour votre encadrement et pour avoir partagé votre savoir-faire tout au long de ces quatre années de travail.Aux membres du jury : le professeur Bruno Chabot et le chercheur David Myja.Je vous exprime toute ma gratitude pour avoir accepté de relire cette thèse et pour votre précieuse collaboration à différentes étapes de ce parcours doctoral.Aux amis et collègues de laboratoire, dont l'aide précieuse à différentes étapes ont enrichi mon travail.Sabrina Grenier, Paul Pillet, Oumy Ndao et Karine Oostdijk, merci pour le temps infini passé sous la hotte de sécurité microbiologique.Aux chercheurs et professeurs de L'I2E3 et d'Innofibre : Isabelle Boulan, Tarik Jabrane, Benoit Bideau et Fréderic Richard.Merci pour les conseils, et la mise à disposition des équipements.Aux personnes qui ont croisé ma route lors des congrès, et qui, de près ou de loin, ont contribué à l'avancement de mes réflexions.Je tiens également à souligner la précieuse contribution de mon ami et collègue, Younès Bareha, avec qui j'ai eu le privilège de collaborer étroitement pour la rédaction et la publication de mes articles scientifiques.Ta générosité et ton expertise ont été essentiels à la réalisation de ce travail.Sans toi, cette thèse n'aurait jamais vu le jour.vi À mes parents, vous avez toujours cru en moi, même lorsque j'ai pris la décision de partir au Québec pour poursuivre mes études.Maman, merci de m'avoir offert cette chance et cette liberté dans le choix de mon parcours, ainsi que les moyens de le réaliser.Je n'oublie pas non plus mes grands-parents, dont les valeurs de persévérance, de détermination et de sacrifice m'ont guidé tout au long de cette aventure.Je suis ici grâce à vous.À mes frères, Clément et Corentin, pour votre présence, même à distance.Vous avez toujours été là pour m'écouter, pour me motiver, et pour m'encourager tout au long de ce parcours.Vous êtes mes piliers.Enfin, un merci tout particulier à toi, Jessica.Pendant ces années difficiles, tu as été là et tu n'as jamais flanché, même si tout n'était pas si simple.Ta patience et ton amour ont fait toute la différence.Sans toi, rien n'aurait été pareil.vii Résumé La population mondiale a connu une croissance spectaculaire, passant de près de 2,6 milliards en 1950 à environ 7,7 milliards en 2019.Cette explosion démographique met en péril la stabilité des écosystèmes, essentiels pour la survie des organismes vivants, y compris l'homme.Cette pression accrue a des répercussions sur la santé publique, avec l'émergence et la réémergence de maladies infectieuses.Parmi celles-ci, les maladies d'origine alimentaire sont particulièrement préoccupantes.Selon l'Organisation Mondiale de la Santé (OMS), les pathogènes alimentaires sont responsables de plus de 600 millions d'infections, 420 000 décès.Au Canada, les maladies d'origine alimentaire affectent environ une personne sur huit, soit quatre millions de Canadiens par an.Cela se traduit par plus de 11 500 hospitalisations et 240 décès chaque année.Face à ces défis, les procédés de transformation alimentaire et l'utilisation d'emballages jouent un rôle crucial dans la conservation des aliments.Depuis plus d'une décennie le développement de stratégie alternative dans la conservation des aliments progresses.Des emballages à propriétés antibactérienne se développe dans la littérature scientifique.Ils peuvent incorporer différents types d'agent bioactif, comme des nanoparticules, des huiles essentielles, des bactériophages.C'est dans cette démarche de recherche de solution nouvelle que le projet de doctorat a vu le jour, de développer un emballage à propriété antibactérienne.Fruit d'une collaboration entre l'UQTR, Innofibre et l'entreprise papetière Kruger.Le projet se concentre sur le développement d'un revêtement à base de biopolymères pour stabiliser viii l'activité des bactériophages dirigés contre la souche Listeria monocytogenes, principale responsable du plus grand nombre de décès d'infection alimentaire au Canada.Deux problématiques principales ont été abordées : la modification de la surface du papier pour améliorer la stabilité des bactériophages et la protection des bactériophages lors des procédés de séchage.Afin de répondre au problématique la thèse a été divisée en trois parties Dans une première partie, l'application d'un revêtement de biopolymères pour augmenter la stabilité des bactériophages a été exploré.Le papier, avec sa faible humidité, sa rugosité et ses interactions électrostatiques, constituait un environnement hostile pour les bactériophages.L'application d'une couche hydratante à base de carboxyméthylcellulose, d'amidon cationique et de glycérol avait été étudiée.Parmi les 17 mélanges testés, une formulation de 2% de carboxyméthylcellulose, 2% d'amidon cationique et 5% de glycérol avait été identifiée comme la plus efficace.Ce revêtement, a permis de prolonger la conservation de l'activité antibactérienne des bactériophages jusqu'à 14 jours à 4°C, contre quelques heures sur un papier non traité.Dans la deuxième partie, le séchage des bactériophages sur le support a été étudié.Le principal défi est de réaliser le séchage des bactériophages sur une durée considérée comme acceptable.Jusqu'à présent les exemples cités dans la littérature, le séchage de phage sur des couchage s'effectue sur plusieurs heures et à basse température.Or la température des procédés industriels avoisine les 80°C pour le séchage du papier, et à plusieurs centaines de degrés pour certains revêtements.L'utilisation d'excipients protecteurs, comme le lactose et la leucine, avait été testée pour préserver la stabilité des ix bactériophages durant le séchage.Les résultats avaient montré que les bactériophages pouvaient être protégés à des températures allant jusqu'à 80°C pendant 2 minutes grâce à une solution contenant 12 g/L de lactose et 8 g/L de leucine.L'activité antibactérienne avait été maintenue jusqu'à 14 jours après le séchage à 4°C et à des niveaux d'humidité ambiante de 33% et 50%.Enfin, des essais sur un équipement pilote ont été réalisés pour évaluer la mise à l'échelle des techniques développées.Les manipulations ont été réalisées sur une coucheuse cylindrique.Le revêtement avait été appliqué à l'aide d'un réservoir à 500 m/min, puis séché avec des lampes infrarouges.Les résultats morphologiques et les propriétés physiques ont été considéré comme similaire à celles obtenue à une échelle inférieure.Les mesures thermiques avaient fourni des informations sur la répartition et l'homogénéité de la température en surface en fonction de l'intensité des infrarouges.Des modèles numériques sur le taux de séchage en fonction de la vitesse de rotation et l'intensité de séchage ont été établis.Néanmoins des difficultés techniques étaient apparues, notamment des temps morts sur l'équipement, une faible quantité de solution pulvérisée et un séchage excessif, empêchant l'obtention d'un produit fonctionnel.En conclusion, cette thèse a démontré la faisabilité technique du développement d'un revêtement antibactérien pour papier, en prenant en compte les contraintes industrielles.Le revêtement est léger et compatible avec les équipements papetiers, les excipients permettent de protéger les bactériophages des températures élevées tout en conservant leur activité après le séchage.Toutefois, des essais pilotes supplémentaires sont nécessaires pour optimiser le processus.Il est essentiel d'augmenter les quantités de

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