L’ultrafiltration (UF) du lait écrémé pour la standardisation de la teneur en protéines pour la fabrication des fromages est un procédé membranaire très répandu à l’échelle industrielle. Cependant, le colmatage des membranes par des protéines du lait écrémé provoque une baisse de la productivité et constitue un verrou de ce procédé. Ainsi, l’étape de nettoyage/désinfection bi-quotidienne est indispensable afin de restaurer les performances de la membrane et d’assurer la sécurité sanitaire ainsi que la qualité des produits. Elle est en général réalisée avec des détergents formulés alcalins et acides mais il est également possible d’utiliser des détergents enzymatiques formulés ayant la réputation d’être plus efficaces. Cependant, peu d’études fondamentales existent à ce sujet, ce que cette thèse se propose de contribuer à combler. L’objectif de cette thèse a été de développer de nouveaux détergents enzymatiques efficaces et compatibles avec la membrane en PES/PVP largement utilisée pour l’UF de lait écrémé. La cible du nettoyage est un dépôt de protéines. La démarche s’est appuyée sur une méthodologie d’aide à la formulation de détergents fondée sur la mesure des dépôts résiduels sur la membrane par ATR-FTIR: que ce soit les protéines, les enzymes ou les autres constituants des détergents étudiés. De multiples prototypes ont été formulés en collaboration avec la société Kersia. Leur évaluation a suivi 3 étapes: i) des tests rapides en réacteur fermé (14 cm²) pour sélectionner les détergents prometteurs selon leur efficacité d’élimination du colmatage protéique, leur rinçabilité et le respect de l’intégrité de la membrane à court termes, ii) la transposition des résultats prometteurs en condition de filtration (127 cm²) validant également la filtrabilité des détergents, iii) enfin, la validation de la compatibilité détergent/membrane sur le long terme grâce au vieillissement accéléré sous micro-onde (3 cm²), et au nettoyage d’une membrane spirale (6.8 m²) pendant 52 heures.

Les polymères conjugués forment une nouvelle classe de matériaux avec un fort potentiel pour des applications en optoélectronique, grâce à leurs propriétés facilement modifiables et leur transformabilité. Un moyen proposé d’influencer leurs performances est d’introduire de la chiralité. Le point central de cette thèse est la synthèse de nouveaux polymères conjugués chiraux statistiques dont les performances dans des dispositifs photovoltaïques sont supérieures à leurs homologues racémiques ou à l’homopolymère correspondant. Ainsi, la valeur ajoutée de la chiralité est démontrée. Des modifications structurales additionnelles ont été proposées afin d’obtenir des gammes de polymères plus variées : soit en changeant le monomère principal (indacenodithiophene ou benzodithiophene), soit en changeant l’hélicène servant de co-monomère. Finalement, les copolymérisations résultent en la formation de petits oligomères. Ces derniers présentent des propriétés chiroptiques intéressantes, telles qu’un dichroïsme circulaire électronique plus élevé que la moyenne. L’émission de lumière polarisée circulairement est également observée, ce qui n’est pas le cas dans les polymères statistiques.

Le domaine de la détection chimique, au service de la modernisation de la société moderne, s’appuie notamment sur la chimie organique pour améliorer les performances des capteurs. Le travail de cette thèse se concentre sur l'utilisation de systèmes π-conjugués fonctionnalisés pour la détection de composés toxiques, en trois approches distinctes. Dans le premier chapitre, les ylures de phospholiums sont développés pour la détection optique d'acides et de composés toxiques volatils, exploitant leur réactivité acido-basique et leur réactivité dans des réactions de type Wittig. Le deuxième chapitre présente une collaboration avec l'Institut d'Électronique et de Télécommunications de Rennes (IETR) pour concevoir des capteurs électrochimiques intégrant des molécules semi-conductrices à base de benzothiophènes sensibles à des dérivés organophosphorés toxiques. Le troisième chapitre explore une approche biomimétique inspirée de l'acétylcholinestérase (AChE) pour développer des molécules spécifiques aux agents G. Les résultats montrent des avancées significatives, améliorant la spécificité chimique des capteurs visant la détection des analytes ciblés grâce à la méthodologie de synthèse organique employée. Des perspectives prometteuses se dessinent pour la conception de capteurs plus sélectifs, ouvrant ainsi de nouvelles pistes de recherche en chimie organique au service des problématiques de détection moderne.

L’objectif de ce travail de thèse a été de développer des catalyseurs de rhodium et de fer pour activer et fonctionnaliser des liaisons C-H/N-H et C-H/C-P afin de créer des liaisons C-C, C-N, C-P bonds, et ainsi obtenir notamment des N- et P-hétérocycles. Dans une première partie de ce travail, des oxydes de β-cétophosphine ont été préparées à partir d’oxydes de phosphines secondaires et d’alcènes via une réaction d’oxophosphination catalysée par Fe(OTf)2 à 25°C sous irradiation par une lumière bleue. En particulier, le caractère radicalaire du mécanisme de la réaction a été démontré. En utilisant la lumière bleue et la catalyse au fer, une preuve de concept pour la préparation d’oxydes benzo[b]phosphole et de 9-oxyde de 9-phenyltribenzo[b,e,g]-phosphindole à partir d’oxydes de diphénylphosphine et d’alcynes internes a été établie en utilisant un catalyseur de fer, un oxydant (TBHP) à 25 °C sous lumière bleue. Dans une seconde partie, nous nous sommes focalisées sur la formation de liaisons C-N rhoda-catalysée pour la préparation d’hétérocycles azotés. Ainsi, des annulations C-H/C-N catalysées par des espèces de Rh(III) ont été réalisées en utilisant le catalyseur [Cp*RhCl2]₂ et des sels d’argent comme oxydants et ont permis de préparer des dérivés indoles polycycliques à 6 ou 7 chainons à partir de 7- phénylindoles. Par réaction avec des diazomalonates, avec de quantités catalytiques de [Cp*RhCl₂]₂, AgOAc et DBU, les dérivés azépino[3,2,1-hi]indoles ont été obtenus. Pour synthétiser les pyrrolo[3,2,1- de]phénanthridines à partir d’alcènes, l’association du catalyseur [Cp*RhCl₂]₂ et de AgOAc et Me4NOAc a été utilisée. Une version alternative sans utilisation d’oxydants externes a été développée par électrocatalyse, avec une cathode de Pt et une anode de graphite, et Cp*RhCl₂]₂ et a permis de préparer des azépino[3,2,1-hi]-indoles à partir d’alcynes. Il faut souligner que certaines réactions décrites sont promues par des technologies alternatives plus éco-compatibles telles que l’électrocatalyse, évitant l’utilisation d’oxydants ou par la lumière bleue permettant de travailler à température ambiante.

L'électrochimiluminescence photoinduite (PECL) est la combinaison de la photoélectrochimie des semiconducteurs et de l'électrochimiluminescence (ECL). Ce phénomène n'a été rapporté que dans peu de travaux car les photoélectrodes, indispensable à ce procédé, sont généralement sujettes à une haute instabilité en solution aqueuse. Dans cette thèse, des photoanodes ayant une structure métal-isolant-semiconducteur (MIS), composées de Si comme absorbeur de lumière, d'une couche tunnel de SiOx et d'une couche mince métallique (Pt, Ir, Ni), sont d'abord décrits pour deux systèmes ECL anodiques : [Ru(bpy)₃]²⁺-TPrA et luminol-H₂O₂. En pratique, l'excitation proche infrarouge (NIR) de la photoanode soumise à un potentiel produit une émission à 630 nm pour [Ru(bpy)₃]²⁺ et à 440 nm pour le luminol, entraînant un décalage entre les longueurs d’ondes d’excitation et d’émission de -220nm et de -410 nm, respectivement, entraînant un décalage entre les longueurs d’ondes d’excitation et d’émission de -220 nm et de -410 nm, respectivement. Ensuite, des systèmes ECL tout optique (AO-ECL) sont développés avec des jonctions photovoltaïques spécifiques en Si avec le système luminol-H2O2 sans fil ni polarisation externe. Les photovoltages générés dans ces jonctions sous illumination NIR sont suffisamment élevés pour déclencher simultanément une réaction anodique ECL sur une anode modifiée en C, Au ou Pt et réduire le H₂O₂ sur une cathode modifiée en Pt. Enfin, La PECL localisée et l'imagerie NIR sont appliquées sur des micropiliers en Si dans [Ru(bpy)₃]²⁺-TPrA. Malgré la grande longueur de diffusion des trous dans le Si cristallin, les micropiliers permettent de confiner les trous, ouvrant des perspectives prometteuses pour la microscopie et l'imagerie.

Ce manuscrit décrit une étude de chimie médicinale visant à développer un inhibiteur ciblant la protéine kinase GSK-3α, en vue de son évaluation sur des lignées cellulaires de cancers agressifs qui surexpriment cet isoforme. Ce travail s'inscrit ainsi dans la continuité des travaux initiés par notre équipe, visant à améliorer une nouvelle classe d'inhibiteurs basée sur un squelette oxazolo[5,4-f]quinoxaline. Nous avons ici synthétisé une bibliothèque de 88 composés parmi lesquels le composé le plus puissant (MH-124) s’avère 14 fois plus actif sur GSK-3α (IC₅₀ = 17 nM) que sur GSK-3β. De plus, nous avons développé une stratégie de synthèse permettant d’accéder à de nouveaux analogues comportant un système tricyclique phosphoré. En parallèle des efforts déployés pour identifier des inhibiteurs plus puissants et sélectifs de GSK-3α, nous avons entrepris de tester l’efficacité de MH-124 in vitro sur des cellules de cancers qui surexpriment GSK-3α, notamment en combinaison avec un traitement utilisé en clinique. Nous avons ainsi montré, sur deux lignées de glioblastome, l’intérêt de combiner notre inhibiteur avec un traitement au témozolomide, MH-124 resensibilisant les cellules de ce cancer au traitement.

Les batteries Li-ion traditionnelles utilisent des électrolytes liquides organiques, qui sont sensibles aux températures élevées en raison de leur faible point d'éclair et de leur grande volatilité. Par conséquent, le remplacement des électrolytes liquides par des électrolytes solides devient l'un des points chauds de la recherche pour les batteries de stockage d'énergie chimique de la prochaine génération. Dans cette thèse, une méthode en phase liquide utilisant LiEt3BH ou Li-Naph comme matières premières est inventée pour synthétiser des sol précurseurs Li3PS4 et obtenir des nanoparticules Li3PS4 monodispersées. Cette thèse développe également un sol Li3PS4 présentant une excellente compatibilité avec les anodes de Li, de sorte qu'une couche protectrice Li3PS4 peut être déposée sur le Li par spin-coating du sol. En conséquence, les cellules symétriques au lithium avec des électrodes au lithium modifiées par Li3PS4 peuvent être cyclées de manière stable pendant 800 h à 1 mA cm-2. Pour améliorer encore la stabilité du cycle de l'anode Li sous une densité de courant extrêmement élevée, une structure à trois couches Ag/Li-LiF-PEO (alliage, inorganique et organique) est proposée. La structure Ag/Li-LiF-PEO améliore la stabilité de cyclage des anodes Li sous une densité de courant extrêmement élevée, ce qui est démontré dans les batteries symétriques au lithium et les batteries Li//LFP. À une densité de courant ultra-élevée de 20 mA cm-2, la cellule symétrique au lithium survit à un test de 1 450 cycles. Cette étude peut contribuer au développement de batteries Li métal à haute performance.

Les objectifs de cette thèse sont la conception et la synthèse de nouveaux ligands tétra- et hexathiolates, l’élaboration de leurs complexes dithiolène bi- et trimétalliques avec les fragments PtII(bipyridine) et MoIVCp2, et l’étude de la nature et de l’amplitude des interactions entre deux groupements métal[1]dithiolène électroactifs au travers du pont organique conjugué les reliant. Nous présentons dans la première partie la synthèse de différents précurseurs des ligands bis et tris(dithiolène). Nous décrivons ensuite la synthèse et l’analyse de nouveaux complexes dithiolène électroactifs di- et trimétalliques du centre Pt(bipyridine). Les études (spectro)électrochimiques suggèrent, dans certains cas, des interactions entre électrophores au travers de l’espace. Par ailleurs, nous explorons quatre nouveaux complexes bimétalliques de type Cp2Mo(dithiolène) où les deux metallacycles MoS2C2 sont connectés par différents ponts organiques conjugués. Les études (spectro)électrochimiques et théoriques montrent des interactions électroniques significatives entre électrophores au travers des liaisons du pont organique, qui dépendent de la nature et de la longueur du pont. Certains complexes bimétalliques présentent, à l’état dicationique, un caractère diradicaloïde. Cette étude met en évidence l’intérêt de ces nouveaux ligands dithiolène, di et tritopiques pour favoriser les interactions électroniques entre électrophores métalliques le long des liaisons ou à travers l’espace.

Les complexes de clusters octaédriques de métaux des groupes 5 à 7 (Nb, Ta, Mo, W, Re, Tc) présentent des propriétés d’intérêt telles que : la luminescence brillante dans les régions rouge et proche IR, la radio-opacité et des transitions électrochimiques réversibles dans une étroite fenêtre de potentiels accompagnées d'un changement significatif de leur absorption. Ce travail se focalise sur l'étude de clusters hétérométalliques de rhénium et de molybdène. Les orbitales moléculaires et les propriétés physicochimiques des complexes [{Re6Qi8}Xa6]n peuvent être modulées par le choix des ligands internes (Qi) et externes (Xa) mais aussi par la nature du métal du cœur {Re6Xi8}. Une manière prometteuse de contrôler les propriétés des clusters est la substitution non isovalente des atomes métalliques au sein des clusters. Une fois les clusters Re6 formés par chimie du solide, la substitution Re par Mo est impossible. Mais, l'utilisation d'un mélange Re/Mo lors des synthèses à l'état solide conduit à la formation de produits contenant des clusters mixtes avec des ratios Re/Mo différents. Nous avons développé ici une technique de séparation de complexes à cœurs {Re4Mo2S8} et {Re3Mo3S8}. Cela nous a permis d'étudier les propriétés électrochimiques et la réactivité des complexes [{Re4Mo2S8}(CN)6]4- et [{Re3Mo3S8}(CN)6]5-. Enfin, nous avons étudié l'impact de la substitution non isovalente des atomes Re par Mo dans le cluster sur les propriétés des composés et des photoélectrodes basés sur des complexes de clusters hétérométalliques ({Re4Mo2Q8}, Q = S, Se) et homométalliques ({Re6Q8}, Q = S, Se).

Cette thèse est consacré à étudier l’impact de la pré-ozonation sur l’élimination des micropolluants d’intérêt et la réduction du colmatage dans deux filières membranaires pour le traitement de l’eau potable de VEOLIA. Nos résultats ont montré tout d’abord que les micropolluants d’intérêt choisis sont relativement récalcitrants à l’ozone, et que la pré-ozonation n’exerce pas d’impact significatif sur l’amélioration de l’élimination de ces micropolluants par la membrane de NF assez ouverte (1000 Da), ni par la membrane d’OIBP. Cependant l’impact de la matière organique présente dans la matrice étudiée a été remarquée qui pourrait jouer un rôle important sur le passage des micropolluants à travers la membrane.Ensuite, une influence importante a été observée dans l’expérience de l’OIBP, où la pré-ozonation a considérablement modifié le colmatage organique de la membrane. Cela s’est manifesté par une diminution de l’augmentation de la pression transmembranaire à flux constant au cours de l’augmentation du FRV, ainsi que par une réduction de la résistance irréversible observée. D’autre part, le modèle SEDE a montré des performances relativement satisfaisantes sur la prédiction des concentrations des ions et des micropolluants dans le perméat sur un essai de NF de l’eau naturelle. La surestimation de la concentration du perméat de certains micropolluants a suggéré aussi l’impact de la matière organique, ce qui n’est pas pris en compte dans le modèle.