Les lichens, organismes symbiotiques associant un champignon et un partenaire photosynthétique (algue verte et/ou cyanobactérie), sont caractérisés par la biosynthèse de métabolites secondaires uniques dotés de bioactivités variées. Pour valoriser au mieux cette ressource privilégiée, des méthodes innovantes de spectrométrie de masse ont été développées dans le but de minimiser la préparation de l’échantillon et la durée des analyses. Deux techniques de spectrométrie de masse ont été évaluées en ce sens : le DART-MS et le LDI-MS. L’apport de chacune de ces deux méthodes a pu être établi sur un large panel de lichens, représentant une part importante de l’espace chimique couvert par ces organismes. Il a été démontré que des profils chimiques complets pouvaient être obtenus respectivement à partir de thalles lichéniques et d’extraits acétoniques totaux. Compte tenu de la très large utilisation de la CCM pour l’analyse chimique de lichens, les possibilités offertes par le couplage de la CCM à l’ionisation electrospray ont également été explorées. Une seconde partie de ces travaux avait pour but de cartographier la distribution des métabolites secondaires au sein du thalle lichénique. À ces fins, des analyses d’imagerie LDI ont été réalisées sur une coupe transversale d’un lichen crustacé modèle : Ophioparma ventosa. Ce lichen a été étudié en phytochimie pour identifier six napthopyranones à partir des apothécies dont quatre nouvelles structures. Les principaux métabolites de ce lichen ont pu être imagés par LDI-MSI avec une résolution spatiale de 50 μm environ. Une corrélation entre la distribution des molécules et leur rôle écologique présumé permet d’avancer des hypothèses d’écologie chimique. Des approches conjointes reliant histolocalisation et étude génétique des partenaires de la symbiose ont été entreprises. La recherche des gènes de la biosynthèse de la mycosporine sérinol chez les symbiontes isolés de Lichina pygmaea par microdissection capture laser a été initiée en ce sens. D’autres approches innovantes comme l’analyse cristallographique par diffraction de poudre par les rayons X sont également abordées dans ce document articulé autour de six publications issues de ce travail et de deux articles en cours de soumission.

La nemosis est un processus d’activation cellulaire déclenché in vitro par la mise en culture tridimensionnelle (sphéroïde) de cellules mésenchymateuses saines et qui se termine inéluctablement par une mort cellulaire de type nécrose programmée. Les fibroblastes sont les entités cellulaires les plus représentées dans la pulpe dentaire. Le premier objectif de ce travail était de confirmer l’existence de la réaction némotique dans ces cellules pulpaires et de la comparer à celle du fibroblaste pulmonaire pris comme référence. La caractérisation de ce phénomène a permis de mettre en évidence des similitudes mais aussi des différences marquées entre ces deux types cellulaires, en termes de libération de cytokines, de production d’enzymes protéolytiques et d’expressions géniques. Le second objectif de cette étude était de différencier la réaction némotique d’une autre nécrose programmée, la nécroptose. La finalité de ce travail était d’objectiver si cette activation fibroblastique peut se retrouver in vivo lors de pathologies pulpaires.

L'application des biomatériaux est de plus en plus élargie. Le progrès médical suggère l'utilisation des biomatériaux (verres bioactifs, apatites,..) en tant qu'implants selon le besoin de l'organisme. L'objectif de notre travail est de mettre en évidence l'influence biologique des molécules organiques (bisphosphonates, biopolymères et antibiotiques) incorporés dans des matrices de verres bioactifs. De même, notre étude vise à optimiser les meilleures techniques de synthèse et d'association des verres bioactifs à ces molécules. La détoxification des rats mâles de souche « Wistar » exposés au chlorure de nickel par une apatite synthétique a aussi fait l'objet de ce travail. Suite à une perte osseuse provoquée, nous avons démontré que l'utilisation des antibiotiques associés à des verres bioactifs en tant qu'implants osseux, chez des rattes ovariectomisées, permet d'éliminer certains effets indésirables par voie systémique. Ceci a été mis en évidence par l'évaluation des paramètres biochimiques et histologiques du foie et du rein. Aucune variation significative en comparaison avec ceux du témoin négatif n'a été révélée. L'étude in vitro a montré d'une part que l'introduction du Chitosan et surtout de l'antibiotique dans la matrice vitreuse font augmenter l'activité antibactérienne in vitro. Cette étude in vitro a montré d'autre part que la Ciprofloxacine induit un effet néfaste sur les cellules ostéoblastiques et endothéliales. Cet effet est local lorsqu'il s'agit des expérimentations in vivo. Ceci est mis en évidence lors des évaluations du statut oxydant. Les marqueurs du remodelage osseux, l'histologie de l'os et les paramètres physico-chimiques montrent l'effet retardateur de cet antibiotique sur la dissolution de l'implant et par conséquent sur son ossification. La synthèse par le procédé de sol-gel provoque une bioactivité plus importante que celle obtenue par fusion. La bioactivité des verres bioactifs étudiés diffère selon la molécule introduite. Celle-ci est réduite dans le cas de l'association du Clodronate et de Ciprofloxacine in vitro et in vivo. Alors que, le Polyvinyl Alcohol et surtout le Chitosan font modifier la cinétique de cette bioactivité in vivo. Concernant l'hydroxyapatite, nous avons essayé d'explorer son effet détoxifiant chez des rats reçevant le chlorure de nickel. Nos résultats ont montré que le nickel induit un stress oxydant au niveau du foie, du rein, de la rate et du culot érythrocytaire. Des troubles physiologiques ont été observés chez les rats exposés au nickel. Cependant, l'implantation de l'hydroxyapatite protège les rats intoxiqués par le nickel contre ses effets toxiques en diminuant l'état du stress. Le biomatériau utilisé s'avère efficace pour corriger l'équilibre ferrique et phosphocalcique, protéger les fonctions rénale et hépatique, abaisser le taux du nickel osseux et corriger l'anémie.

Le fer est un métal abondant dans l'environnement. La présence d'espèces de fer dans l'environnement peut affecter un grand nombre de processus. Les contaminants peuvent être largement trouvés dans les systèmes environnementaux. Différentes espèces peuvent exister, y compris pour les polluants inorganiques et les polluants organiques. L'étude de la transformation et la mobilité de ces contaminants en présence d'espèces de fer aura sans doute des implications importantes sur l'environnement. Le mémoire de thèse est divisé en quatre chapitres. Dans le premier chapitre, nous présenterons une synthèse bibliographique sur la contamination actuelle de l'arsenic et plusieurs contaminants émergents, la présence d'espèces de fer (fer dissous et oxydes de fer) dans l'environnement, et les interactions entre les contaminants et les espèces de fer. Le deuxième chapitre est une étude de l’adsorption de l’As(III) sur l'hydroxyde ferrique colloïdal et sa transformation sous lumière visible dans un système de fer(III)/ sulfite. Dans ce travail, l'oxydation de l’As(III) en As(V) dans un système de fer(III)/sulfite en utilisant la lumière du soleil ou d'une lampe à diode électroluminescente (λ = 404 nm) a été étudiée. Plusieurs types d’agents de piégeage des radicaux hydroxyles, d'azote et agents de complexation ont été utilisés pour l'étude du mécanisme d’oxydation. En comparant le a) le fer(III) avec l'irradiation et b) le fer(III)/sulfite sans irradiation, nos résultats montrent une amélioration significative de l’oxydation de l’As(III) à pH 6 dans un système de fer(III)/sulfite-visible correspondant à une constante de vitesse initiale de 0,196 min-1. L’étude du mécanisme a révélé que les voies de l'oxydation d’As(III) à pH neutre est assez complexe. En effet, les radicaux libres (principalement les HO•, SO4-• et SO5-•) et mécanismes de transfert ligand-métal charge entre As (III) et ferrique colloïdal hydroxyde (CFH) des particules sont impliqués. Le troisième chapitre est une étude de l'adsorption coopérative d'acide nalidixique (NA) et de l'acide niflumique (NFA) sur goethite. Dans ce travail, la cinétique d’adsorption de NA et NFA a été réalisée en single et binaire. Les résultats montrent que le qe de NA est 8 fois de NFA dans un système à seul composant. Dans le système binaire, qe de NA était légèrement plus grand que pour le système single, alors que l’adsorption de NFA était environ 4 fois plus grande que pour le système single, ce qui suggère que l'adsorption est coopérative ou une co-liaison a eu lieu entre NA et NFA. La désorption a confirmé qu'aucune transformation de NA ou NFA a eu lieu en présence de la goethite. Des expériences en infra-rouge (ATR-FTIR) et la modélisation de complexation multi-site (MUSIC) ont été également effectuées. L'adsorption de NA et NFA dans les deux systèmes de composants simples et binaires peut être décrit par MUSIC. Ensuite, le quatrième chapitre est une étude de l'adsorption de NA et NFA sur du sable recouvert de goethite (GCS) sous conditions hydrodynamiques contrôlées. L'étude cinétique et les isothermes d’adsorption ont confirmé l'effet de co-liaison de NA et NFA sur la surface de GCS. Le comportement de NA et de NFA dans la colonne a montré de différence significative en raison de la différence de capacité et des mécanismes d'adsorption. Dans le système binaire, le comportement d'une substance peut être affectée par la présence de l'autre substance, tandis que l'effet sur la NFA est beaucoup plus prononcée que celle de NA. La modélisation de la complexation de surface a été utilisée pour prédire les courbes de percée, mais un désaccord a été observée entre la modélisation et les données expérimentales. Le point de percée et la quantité d'adsorption sont surestimés par le modèle, ce qui pourrait du à des limitations cinétique d’origine chimique.

Le développement des polymères conducteurs, surtout en termes de stabilité, a permis de les intégrer dans les dispositifs électroniques pour des applications à haute valeur ajoutée. C'est la raison pour laquelle les condensateurs tantale initialement basés sur la technologie MnO2, en tant que cathode, ont été améliorés avec le remplacement de cette dernière par un polymère organique conducteur. Ces nouveaux condensateurs tantale-polymère sont constitués d'une anode en tantale frittée, d'un film diélectrique en oxyde de tantale, et d'une cathode en polymère conducteur, typiquement le poly(3,4-éthylènedioxythiophène) (PEDOT). Le fonctionnement des condensateurs a d'abord été optimisé uniquement pour de faibles capacités par polymérisation in situ. L'étape suivante consiste à atteindre de plus grandes capacités par imprégnation du polymère conducteur pré-synthétisé. Notre travail a été axé sur la caractérisation fine et la fabrication de prototypes de condensateur. Pour mener à bien cette étude, chaque partie du condensateur tantale-polymère a été caractérisée par différentes techniques physico-chimiques. Nous avons, entre autres, étudié la microstructure du réseau de tantale et les propriétés de la solution commerciale de polymère conducteur pour déterminer les paramètres d'imprégnation des condensateurs. Les caractérisations effectuées au laboratoire sont complétées par une évaluation des performances électriques des prototypes fabriqués dans l'entreprise. Tout ce travail a contribué à la mise sur le marché d'une nouvelle gamme de condensateurs tantale-polymère par l'entreprise Exxelia Tantalum. En parallèle, une étude a été consacrée à la synthèse d'un nouveau couple de polymère plus performant dans le but de remplacer le polymère commercial.

Ces travaux de thèse traitent de l’activation/fonctionnalisation de liaisons C-H pour la formation de dérivés d’hétéroaryles. Nous nous sommes ainsi intéressés à la réactivité de dérivés du 4-formylpyrazole pour les couplages pallado-catalysés via l’activation de liaisons C-H. La fonction formyle en C4 permet de contrôler la régiosélectivité de l’arylation. Par la suite, nous avons étudié la réactivité de 2-bromofluorènes dans ces mêmes réactions de couplage. La troisième partie se focalise sur la synthèse d’aminothiophènes et de pyrrolyl-thiophènes. L’originalité de notre approche est l’utilisation de ces composés comme précurseur dans des réactions pallado-catalysés. Enfin, la dernière partie est consacré à la réactivité du 3-bromobenzothiophène dans des réactions pallado-catalysées sans clivage de la liaison C-Br en C3 du benzothiophène.

Aujourd'hui, la nanofiltration (NF) est perçue comme un procédé de séparation efficace et propre permettant d’extraire ou de concentrer des solutés ioniques ou neutres. Son développement à l’échelle industrielle n’est cependant pas encore optimal car les différents mécanismes de séparation sont encore mal compris. Cette thèse a porté d’une part sur l’étude des propriétés charge de surface des membranes de NF/OI et d’autre part sur les mécanismes de transport à travers des membranes de NF. Il a tout d’abord été montré, grâce à des mesures électrocinétiques réalisées sous atmosphère contrôlée, que certaines membranes commerciales subissent un post-traitement afin d’améliorer leurs performances de filtration. La détermination du potentiel zêta, grandeur caractéristique de la charge de surface, s’est révélée être une méthode adaptée pour mettre en évidence la présence d’une couche de post-traitement à la surface d’une membrane. La suite de l’étude a été consacrée à la compréhension des mécanismes de transport lors de la NF de mélanges ternaires contenant deux cations différents (Na+ et Ca2+) et un anion commun (Cl-). L’utilisation du modèle de transport SEDE a permis de montrer que les performances des membranes de NF résultent de la combinaison d’effets stériques, électriques et diélectriques. La dernière partie de ce travail a été consacrée à la NF d’un coproduit de l’industrie agro-alimentaire, le produit fermenté de soja (PFS). Il a été montré que la NF est potentiellement adaptée au dessalement du PFS (réduction de la teneur en cations monovalents) sans perte des sucres d’intérêt.

Cette thèse présente la réactivité de diènes polyfonctionnalisés incorporant un atome de bore (diènes borylés) en présence de composés de type nitroso. La première partie est une étude de la réactivité des diènes borylés en présence de dérivés arylnitroso. Le produit formé ainsi que l'efficacité de la réaction est dépendant de la substitution sur l'atome de bore ainsi que du solvant utilisé pour la réaction. Suivant les conditions employées, la formation de composés avec différentes structures; pyrroles, oxazines substitués par un atome de bore, ou nitrones a été obtenue. Une stratégie one-pot a ensuite été développée pour la synthèse d'oxazolines utilisant la formation des nitrones en tant qu'intermédiaire. Des investigations théoriques et pratiques concernant le mécanisme de la formation du pyrrole ont été réalisées. La séquence expliquant la synthèse de cette structure est basée sur la cascade suivante; cycloaddition régiosélective (Nitroso Diels-Alder)/réarrangement/élimination du borate. La formation des composés de type nitrone n'a pas été totalement explicité. Des recherches sont actuellement en cours dans le but d'obtenir plus de détails sur le mécanisme mis en jeu. La deuxième partie de l'étude est orientée sur la réactivité des diènes borylés en présence de dérivés carbonylnitroso. Au contraire des dérivés arylnitroso, la nature du composé carbonylnitroso joue un rôle majeur sur la réactivité. Si le même type de réactivité engendrant la formation de pyrroles et d'oxazines substitués par un atome de bore a été observé dans certains cas, l'utilisation d'un composé carbonylnitroso étant assez pauvre en électrons génère la formation du produit issu d'une réaction nitroso-ène. Ce produit, issu de la réaction nitrosoène, a été utilisé comme intermédiaire clé pour la synthèse de différents produits polycycliques. Une séquence one-pot, multicomposants, Diels-Alder/allylboration a été optimisée donnant différentes structures suivant le dienophile et l'aldehyde employé. Dans le but de diversifier la chimie du produit résultant de la réaction nitroso-ène, une autre séquence a été mise au point utilisant la synthèse des pyrroles. Une voie multi-étape a permis la synthèse de nouvelles structures bicycliques incorporant une oxazine et un pyrrole.

Ce travail de thèse a eu pour but la synthèse de nouveaux composés hétérocycliques (rhodanines et pyrazoles) potentiellement actifs sur des protéines kinases, des lignées cellulaires tumorales, les influx SOCE (Store Operated Calcium Entry) et a ciblé principalement comme pathologies la malaria, la leishmaniose et le cancer. La première partie de cette étude a permis la synthèse d'une nouvelle famille de dérivés 5-arylidène rhodanines dissymétriques comportant un bras espaceur diaminé et ce par l'intermédiaire de la technologie micro-onde. Sur les 7 protéines kinases testées avec ces composés, CK1δ/ε et CDK5/p25 ont été inhibées spécifiquement avec des CI50 comprises entre 1,1 et 10 µM. L'activité anticancéreuse enregistrée est moyenne avec des CI50 variant de 8 à 23 µM. Les travaux réalisés au cours de la seconde partie de cette étude se sont appuyés sur le SKF-96365 comme modèle structural et ont permis d'accéder à 3 librairies inédites d'analogues comportant les plateformes pyrazole et rhodanine. L'activité pharmacologique visée ici était une modulation des influx SOCE et diverses variations structurales ont été effectuées en vue de réaliser une étude Relation Structure-Activité (RSA). Plusieurs analogues "pyrazoles" ont montré une activité supérieure à celle du SKF-96365 et de la GSK-7975A sur les influx SOCE de la lignée HEK-293. Les 2 composés montrant la meilleure activité (30f et 30h), sont également plus actifs que la Synta 66 aux faibles concentrations. Ces analogues ont également une activité sélective des canaux SOCE concernés car totalement inactifs sur l'ensemble des protéines kinases testées. Les CI50 les plus significatives pour l'activité anticancéreuse varient entre 3 et 8 µM.

Ce manuscrit de thèse concerne le développement d'une stratégie de synthèse multi-étapes de nouveaux composés comportant plusieurs plateformes hétérocycliques (rhodanine, benzimidazole, pyrazole et imidazole) à visée thérapeutique multiple contre la malaria, la leishmaniose, le cancer et les maladies neurodégénératives. Les pharmacomodulations de ces composés ont été élaborées sur la base du modèle de la pentamidine 35 comportant 2 motifs benzamidines (parties « Ouest » et « Est »). En effet, la substitution de sa partie « Ouest » par une plateforme rhodanine ou benzimidazole et de sa partie « Est » par un système aromatique plan ou système azole (pyrazole, imidazole) a permis d’accéder respectivement aux 5-arylidènes rhodanines (50, 58), aux dérivés ''aza'' (99,100) et aux dérivés ''aza azoles'' 174 qui sont des analogues de la pentamidine. Les rendements de ces composés sont respectivement compris entre 26 et 98%, 10 et 93% et 10 et 97%. L’ensemble des composés synthétisés dans les chapitres II, III et IV de ces travaux ont été l'objet d'évaluations pour leur activité antiproliférative sur les lignées cellulaires et pour leur activité inhibitrice sur les protéines kinases.