Lipides structurés issus de matrices naturelles : extraction, synthèse et utilisation en formulation pour des applications en santé, cosmétique et agroalimentaire // Structured lipids derived from natural matrices: extraction, synthesis and use in formula

Les lipides jouent un rôle central dans l'organisme, notamment dans l'apport énergétique, la signalisation cellulaire et l'absorption des nutriments. Leurs propriétés dépendent étroitement de leur structure moléculaire, en particulier de la répartition des acides gras sur le glycérol. Certaines structures présentent des bénéfices nutritionnels intéressants mais restent difficiles à produire sans procédés complexes. Les matrices naturelles, telles que les graines oléoprotéagineuses, constituent toutefois des sources durables riches en triglycérides diversifiés, ouvrant la voie à la production de lipides fonctionnels.

Dans ce contexte, les lipides structurés, notamment les mono- et diglycérides, présentent un intérêt particulier pour la formulation de systèmes complexes tels que les émulsions multiples et les émulgels. Ces systèmes, en plein essor dans les domaines de la santé, de l'agroalimentaire et de la cosmétique, offrent des perspectives pour la vectorisation de médicaments, l'incorporation d'ingrédients fonctionnels, la réduction des matières grasses et la protection d'actifs sensibles. Néanmoins, leur formulation et leur stabilisation constituent des verrous scientifiques majeurs, en raison de la complexité des interfaces impliquées.

L'objectif de la thèse est de concevoir des lipides structurés à partir d'huiles végétales aux compositions variées en acides gras. Ces huiles seront transformées en mono- et diglycérides d'intérêt, en s'inspirant de structures fonctionnelles existantes. Les propriétés interfaciales de ces composés, seuls ou en mélange, seront étudiées afin de les intégrer dans la formulation d'émulsions multiples et d'émulgels, les huiles servant de phase organique. Les travaux incluront des synthèses selon les principes de la chimie verte, ainsi que des procédés de fractionnement de matrices végétales utilisant des fluides supercritiques, des solvants verts ou des variations de conditions physicochimiques.

Les différentes étapes (fractionnement, synthèse, formulation) seront optimisées grâce à des approches de chimiométrie et d'intelligence artificielle. Les outils développés permettront d'identifier les interactions moléculaires au sein de matrices complexes, de déterminer les paramètres clés des procédés et de guider les choix expérimentaux (huiles, solvants, catalyseurs, compositions). Ils contribueront également à établir des liens entre structure moléculaire, organisation supramoléculaire et propriétés fonctionnelles, afin d'identifier les architectures lipidiques les plus pertinentes pour la stabilisation des systèmes étudiés.

Les lipides obtenus seront caractérisés par des techniques analytiques avancées (GC, SFC, HPLC/U-HPLC, RMN ¹H/¹³C, spectrométrie de masse). Les systèmes formulés seront étudiés par des méthodes physicochimiques telles que la tensiométrie, la DSC, la microscopie, la rhéologie et le Turbiscan. Cette approche multi-échelle, combinant expérimentation, modélisation et intelligence artificielle, vise à développer des stratégies durables de production et de formulation de lipides structurés, notamment pour la conception d'émulsions multiples et d'émulgels stables.
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Lipids play a central role in the body, particularly in energy supply, cell signalling, and nutrient absorption. Their properties are closely linked to their molecular structure, especially the distribution of fatty acids on the glycerol backbone. Some lipid structures offer significant nutritional benefits but remain difficult to produce without complex processes. Natural matrices, such as oilseed crops, nevertheless represent sustainable sources rich in diverse triglycerides, opening the way to the production of functional lipids.

In this context, structured lipids, particularly mono- and diglycerides, are of particular interest for the formulation of complex systems such as multiple emulsions and emulgels. These systems, which are rapidly developing in the fields of health, agri-food, and cosmetics, offer promising opportunities for drug delivery, incorporation of functional ingredients, fat reduction in food matrices, and protection of sensitive active compounds. However, their formulation and stabilisation remain major scientific challenges due to the complexity of the interfaces involved.

The aim of this PhD project is to design structured lipids from vegetable oils with varying fatty acid compositions. These oils will be converted into mono- and diglycerides of interest by mimicking and modifying existing functional lipid structures. The interfacial properties of these compounds, either pure or in mixtures, will be investigated for their use in the formulation of multiple emulsions and emulgels, with the initial oils serving as the organic phase. The work will include synthesis based on green chemistry principles, as well as the development of fractionation processes for plant matrices using supercritical fluids, green solvents, and variations in physicochemical conditions.

The different steps (fractionation, synthesis, formulation) will be optimised using chemometric and artificial intelligence approaches. The tools developed will enable the identification of molecular interactions within complex matrices, the determination of key process parameters, and the guidance of experimental choices (oils, solvents, catalysts, compositions). They will also help establish relationships between molecular structure, supramolecular organisation, and functional properties, in order to identify the most relevant lipid architectures for stabilising the systems under study.

The resulting lipids will be characterised using advanced analytical techniques (GC, SFC, HPLC/U-HPLC, ¹H/¹³C NMR, high-resolution mass spectrometry). The formulated systems will be analysed using physicochemical methods such as tensiometry, DSC, microscopy, rheology, and Turbiscan. This multi-scale approach, combining experimentation, modelling, and artificial intelligence, aims to develop sustainable strategies for the production and formulation of structured lipids, particularly for the design of stable multiple emulsions and emulgels.
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Début de la thèse : 01/10/2026
WEB : https://softmat.fr/equipes/smodd/

Concours de l'École Doctorale

Université de Toulouse

482 SDM - SCIENCES DE LA MATIERE - Toulouse

Titulaire d'un Master 2 ou diplôme d'ingénieur en chimie, physicochimie, formulation, science des matériaux ou domaine connexe. Le candidat devra disposer de compétences en synthèse organique, en chimie des colloïdes et en caractérisation de systèmes dispersés, ainsi qu'en techniques analytiques (chromatographie, RMN, spectrométrie de masse). Un intérêt pour la chimie verte et, idéalement, des notions en chimiométrie ou intelligence artificielle seront appréciés. Le candidat devra faire preuve d'autonomie, de rigueur scientifique, d'esprit critique, ainsi que de bonnes capacités de communication et d'un intérêt pour le travail en équipe dans un environnement interdisciplinaire.
The candidate should hold a Master's degree or an engineering degree in chemistry, physical chemistry, formulation, materials science, or a related field. The candidate should have skills in organic synthesis, colloid chemistry, and the characterisation of dispersed systems, as well as in analytical techniques (chromatography, NMR, mass spectrometry). An interest in green chemistry and, ideally, some knowledge of chemometrics or artificial intelligence would be appreciated. The candidate is expected to demonstrate autonomy, scientific rigour, critical thinking, strong communication skills, and an interest in teamwork within an interdisciplinary environment.