Les émulsions sont des systèmes hétérogènes constituées de dispersions fines d’un liquide dans un autre liquide non compatible. L’exemple le plus connu est la mayonnaise où des gouttelettes d’huile sont dispersées dans une phase aqueuse. Les émulsions sont employées dans de nombreux domaines d’application tels que les cosmétiques ou l’agroalimentaire.

Pour comprendre l’enjeu du projet WATCAPS, intéressons-nous à une vinaigrette à la composition la plus simple : huile et vinaigre. Lorsque ces deux éléments sont mélangés, on obtient une émulsion. Cette dernière, une fois posée sur la table, va plus ou moins rapidement se séparer en 2 phases distinctes non miscibles ; l’huile d’un côté et la phase aqueuse de l’autre.

Frédéric Renou, enseignant-chercheur à l’Institut des Molécules et Matériaux du Mans (IMMM – UMR CNRS 6283), s’est associé à des chercheurs du Laboratoire de Chimie Physique et Macromolécules de Nancy (LCPM – UMR CNRS 7375), pour stabiliser des émulsions eau dans l’eau dans le but d’encapsuler des substances actives, comme des médicaments, par exemple.

Mais qu’est-ce qu’une émulsion eau dans l’eau ? Ce sont des émulsions composées de deux phases aqueuses non miscibles. Pour les obtenir, il faut adjoindre des polymères[i] non miscibles en solution aqueuse.

Considérons un polymère P₁ et un second P₂. Ces deux polymères sont tous les deux hydrosolubles, c’est-à-dire qu’ils ont une affinité avec l’eau et forment donc une phase homogène avec celle-ci. Cependant, ils ne sont pas compatibles entre eux, i.e., ils n’ont pas d’affinité entre eux. Ainsi, lorsque les deux sont mélangés dans une solution aqueuse, deux phases d’eau se forment naturellement au repos, l’une riche en polymère P₁ et l’autre en polymère P₂. Lorsque les deux phases sont mélangées, la phase minoritaire se disperse sous forme de gouttelettes dans l’autre phase : on obtient ainsi une émulsion eau dans eau.

Des travaux préliminaires réalisés à l’IMMM ont montré que les gouttelettes ainsi formées coalesçaient rapidement car l’interface qui sépare les deux phases est trop fragile pour résister à l’incompatibilité entre les deux phases. Le verrou technologique réside dans la synthèse d’un polymère P₃ qui serait à la fois compatible avec P₁ et P₂ pour rendre cette interface plus solide. Les gouttelettes seraient ainsi protégées par une coque plus rigide.

Ce projet de recherche fondamentale a donc pour objectif de stabiliser des émulsions eau dans l’eau afin de produire des capsules hydrophiles qui, à terme, permettront de transporter des molécules d’intérêt (agent thérapeutique, par exemple) en leur sein et de les libérer au bon endroit de manière ciblée dans le corps.

Mini-bio

Frédéric Renou est Maître de Conférences à l’université du Mans depuis 2016, après un début de carrière réalisée au Havre entre 2009 et 2016. Il est spécialisé dans la caractérisation physico-chimique des polymères en solution et dans les émulsions.

[i] Chaîne moléculaire dont le motif, appelé monomère, se répète le long de la chaîne.