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.

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 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.

La thérapie photothermique (PTT) est une thérapie émergente consistant à détruire des cellules cancéreuses par hyperthermie localisée, grâce à l'irradiation d'un agent photothermique (PTA) exogène par un laser proche infrarouge. Depuis plusieurs années, les complexes de coordination moléculaires s'imposent comme des incontournables parmi les PTAs pour la PTT. Cette thèse, qui s'inscrit dans cette dynamique, décrit les travaux menés autour de complexes métal-bis(dithiolène) M(dt)2 réputés pour leur effet photothermique remarquable dans le proche infrarouge (NIR).Ce travail a commencé par la synthèse d'une chimiothèque de M(dt)2 à centre métallique et ligands variés (M= Ni, Pd, Pt, Au). Leurs propriétés optiques et photothermiques ont ensuite été quantifiées, pour démontrer qu'ils sont particulièrement performants en termes d'absorption NIR, d'élévation de température et de stabilité chimique et thermique. Un classement de ces complexes, grâce à une grandeur récemment définie, l'indice photothermique IPT, a permis de sélectionner les M(dt)2 les plus performants de la chimiothèque. Ces candidats-PTAs ont été encapsulés avec des polymères biocompatibles et biodégradables pour former des nanoparticules (NPs) dispersables dans l'eau, non toxiques et photothermiques sous irradiation NIR. Ces NPs ont été utilisées pour effectuer des tests de photothermie in vitro sur cellules cancéreuses et in vivo sur des embryons de poisson-zèbre. L'ensemble de ces travaux démontre que les complexes M(dt)2 sont des composés moléculaires très prometteurs pour la PTT du cancer.

Les interactions protéine – protéine (IPP) sont essentielles à la régulation des phénomènes cellulaires. Elles impliquent deux partenaires : une protéine adaptatrice et une protéine effectrice, cette dernière étant régulée positivement ou négativement. Bien que l’inhibition des IPPs constitue une approche thérapeutique solide, la stabilisation reste encore peu étudiée, mais pourrait mener à de nouvelles modalités prometteuses. Ce projet se concentre sur la famille de protéines adaptatrices 14-3-3 qui interagit avec plus de 200 partenaires. Parmi eux, la protéine p53 est l’objet de multiples recherches dû à sa fonction régulatrice clé de nombreux processus biologiques (réparation de l’ADN, apoptose). Ces fonctions majeures sont cependant altérées dans la moitié des cancers, favorisant ainsi le développement tumoral. Des études préliminaires ont montré que la stabilisation de l’interaction entre p53 et 14-3-3 à l’aide d’une colle moléculaire permettait de restaurer l’activité antitumorale de p53. Parmi ces colles moléculaires, la fusicoccine-A (FC-A) se localise dans la vallée formée par 14-3-3 et permet d’augmenter la stabilisation du complexe protéique. Dans ce contexte, ce projet se concentre sur l’accès à des analogues simplifiés de la FC-A à travers la synthèse de squelettes tricycliques afin d’élargir la librairie de colles moléculaires. Des analogues [6-8-5] à partir d’un substrat aromatique sont envisagés, ainsi que des analogues [5-8-5] à partir d’un dérivé cyclopentane, plus proches de la structure cible. Différentes stratégies de synthèse ont été explorées afin d’accéder à ces analogues.

Dans cette thèse, la synthèse, les propriétés et les applications de verres contenant des quantum dots (QDs) de chalcogénure ont été étudiées. Des verres contenant des QDs à base de chalcogénure de plomb (PbSe ou PbS) ont été préparés. Leurs propriétés optiques et leurs applications potentielles ont été explorées en combinaison avec le co-dopage aux ions Tm3+. De plus, sur la base de ces résultats, des verres contenant des QDs de ZnS ou de ZnSe, sans plomb, ont été préparés avec succès. Leurs performances luminescentes ont été encore améliorées par dopage avec des ions de métaux de transition représentés ici par le nickel. Ces résultats jettent les bases pour l’amélioration des propriétés optiques de verres contant des QDs à base de chalcogénure de plomb et aussi pour le développement de verres aux QD sans métaux lourds et donc plus respectueux de l’environnement. Bien que des améliorations futures soient possibles et nécessaires pour des applications réelles, ces verres aux QDs de chalcogénure, développés dans ce travail, présentent un potentiel d'applications dans les domaines des concentrateurs solaires luminescents, de l'anti-contrefaçon optique, de l'éclairage à semi-conducteurs et de la mesure optique de la température.