L'usage industriel ou militaire de composés aromatiques nitrés toxiques, tels que le TNT, a entraîné des contaminations environnementales. Les capteurs électrochimiques sont intéressants pour identifier les sites contaminés car ils permettent des analyses rapides, sensibles, peu coûteuses et peuvent être portables. Deux exemples de modification de surface sont abordés dans cette étude pour fabriquer des capteurs sensibles et sélectifs. La première étude concerne l'utilisation d'un catalyseur électroactif, le titanocène, qui permet la réduction sélective des composés aromatiques nitrés. Le suivi de l'évolution du signal du catalyseur immobilisé dans du Nafion en surface d'électrode a permis d'atteindre des limites de détection de l'ordre de 10-6 mol/L pour une série de polluants. D'autres protocoles d'immobilisation ont également été envisagés pour améliorer la stabilité du capteur. La synthèse par électropolymérisation d'un polymère à empreintes moléculaires à base de polyaniline, permettant une préconcentration sélective à l'électrode, a également été optimisée pour des analogues du TNT. Après avoir évalué les performances du capteur sur une électrode unique (limite de détection, stabilité, reproductibilité), la méthode de modification a été appliquée à un réseau d'électrodes, permettant une voltammétrie par échantillonnage adaptée à l'analyse de molécules à l'état de traces en matrice complexe. Les premiers résultats montrent une limite de détection de 10-7 mol/L et une augmentation de la stabilité. Le capteur pourra être encore amélioré en optimisant le réseau et en reprenant le protocole d'analyse pour aboutir à un capteur sensible, spécifique et portable. / The military and industrial use of toxic nitroaromatic compounds, such as TNT, led to environmental contaminations. Electrochemical sensors are interesting to identify contaminated sites since they enable fast, cheap and sensitive analyses and can be portable. Two examples of surface modification are approached in this study with a view to making sensitive and selective sensors. The first study deals with the use of an electroactive catalyst, a titanocene, which enables selective reduction of nitroaromatic compounds. The catalyst was firstly immobilized in Nafion at the electrode surface. The monitoring of the evolution of its signal allowed for limit of detection down to about 10-6 mol/L for an array of pollutants. Other immobilization protocols were also considered to improve the stability of the sensor. The synthesis by electropolymerization of a polyaniline-based molecularly imprinted polymer, allowing a selective preconcentration on the electrode, was also optimized for TNT analogues. After the evaluation of the sensor performances on a single electrode (limit of detection, stability, reproducibility), the modification method was applied on an electrode array, that enables sampled current voltammetry suitable for trace detection in complex matrices. The first results showed limit of detection around 10-7 mol/L and improved stability. This sensor could be further improved by optimizing the array and reviewing the analysis protocol with a view to end with a sensitive and specific portable sensor.

Cette thèse porte sur l’étude mécanistique de réactions mettant en jeu des complexes de palladium. Deux systèmes différents sont étudiés, mettant ainsi en évidence des approches mécanistiques à différents niveaux. La première étude réalisée concerne l’addition oxydante de complexes [palladium - ligands azotés] sur des iodoarènes. Une cinétique d’ordre 2 en palladium(0) a été mise en évidence expérimentalement, pour une grande variété de conditions (ligands, solvants, iodoarènes). Un mécanisme coopératif faisant intervenir l’activation de la liaison CI par un complexe de palladium, suivi par l’insertion oxydante d’un deuxième complexe de palladium a été proposé et étudié par DFT. La deuxième étude porte sur formation d’oxazolidine-2,4-diones à partir d’adduits de Passerini, catalysée au palladium. L’objectif est ici de déterminer les intermédiaires mis en jeu dans cette réaction impliquant la formation de 3 nouvelles liaisons sur le squelette carboné. Une double réaction de Tsuji-Trost a été mise en évidence et le rôle particulier de l’allylméthylcarbonate utilisé a été étudié. A la lumière de ces résultats, un cycle catalytique a été proposé. Cette étude montre le potentiel de la compréhension détaillée des phénomènes à l’échelle moléculaire pour imaginer de futurs développements. / In this thesis, the mechanistic study of reactions involving palladium complexes is presented. Two systems have been studied, with different levels of mechanistic investigation. The first study aims at explaining the peculiar behavior of palladium ligated to nitrogen-containing ligands in the oxidative addition on iodoarenes. A second order in palladium(0) reaction rate has been experimentally demonstrated for various conditions (ligand, solvent, iodoarene). A cooperative mechanism involving the pre-activation of the C-I bond by a palladium complex prior to the oxidative insertion itself has been proposed and studied by DFT. In the second study, the palladium-catalyzed formation of oxazolidine-2,4-diones from Passerini adducts is investigated. The goal is to determine the relevant intermediates of the reaction and to explain the formation of the three new bonds. Two Tsuji-Trost reactions occur and the special role of allylmethylcarbonate has been studied. This mechanistic study highlights the potential of thorough understanding of mechanisms at the molecular level to envision further synthetic developments.

Les technologies de traitement physico-chimique et biologique des eaux usées ne permettent pas un traitement efficace de l’azote puisque 40% est encore rejeté en rivière. La thèse porte sur le développement de nouveaux matériaux d’électrode pour la conversion des polluants azotés (nitrates, urée) en produits valorisables (NH3, H2) ou inertes (N2). Le travail consiste à synthétiser des matériaux composites constitués de nanoparticules mono ou bimétalliques jouant le rôle de catalyseurs, dispersées dans des carbones de grande surface spécifique. La forme ultra-divisée permet d’augmenter les surfaces actives et ainsi réduire les quantités de métal. Ces produits sont caractérisés par Microscopie Electronique à Balayage et en Transmission, par analyses ICP et DRX pour décrire leur morphologie, composition et structure. Des études électrochimiques analytiques sont ensuite réalisées à l’aide d’une MicroÉlectrode à Cavité afin de déterminer l’activité électro-catalytique des matériaux et accéder à des aspects mécanistiques. La première partie de la thèse a concerné l’électro-réduction des nitrates. Des composites Cu-Rh/C et Cu-Ni/C avec différentes compositions ont été synthétisés par une méthode chimique consistant à imprégner le carbone par des sels métalliques puis à les réduire par NaBH4 en présence d’un surfactant (CTAB). Les particules présentent des tailles d’environ 2 nm de diamètre. Ces bimétalliques présentent des courants plus élevés que ceux obtenus avec des particules monométalliques. En particulier, dans le cas du système Cu-Rh, il a été mis en évidence un comportement « bi-fonctionnel » où le cuivre réduit les nitrates en nitrites et le rhodium les nitrites en ammoniaque. Des matériaux composites ont ensuite été synthétisés dans les mêmes conditions mais en utilisant un carbone greffé afin de contrôler la dispersion et l’ancrage des nanoparticules. Pour cela, les carbones sont préalablement greffés par des groupements aryle avec substituant puis décorés des nanoparticules métalliques. Le but est de déterminer les conditions de greffage optimales conduisant aux réactivités les plus élevées en contrôlant l’épaisseur des films organiques greffés et la nature du substituant (-SH, -NH2, -COOH). La seconde partie de la thèse a concerné l’électro-oxydation de l’urée. Cette réaction est généralement effectuée sur des matériaux à base de nickel et, d’après la littérature, l’ajout d’un co-élément permet de modifier les propriétés électrochimiques (potentiel, intensité). Une étude sur des composites bimétalliques Ni100-xMx / C avec M = Co, Rh, Mn, Fe (selon la méthode déjà décrite ci-dessus) a été conduite pour déterminer le rôle de différents co-éléments. Le rhodium est apparu comme l’élément apportant la meilleure intensité et la meilleure stabilité. Une étude plus complète a alors été réalisée avec la synthèse de composites Ni100-xRhx / C avec différentes compositions par réduction des ions métalliques sous Ar/H2 dans un four à température modérée (500°C). L'oxydation électrochimique de l'urée est significativement améliorée par l'ajout de rhodium qui induit une forte diminution de la taille des nanoparticules (de 15 nm pour le nickel et à 2 nm le rhodium). Ce travail de thèse a montré l’intérêt d’utiliser des catalyseurs bimétalliques dispersés dans des matrices carbonées pour le traitement de polluants azotés. Elle confirme par ailleurs que la Microélectrode à Cavité est un outil performant pour l’étude des poudres grâce à la bonne résolution des signaux électrochimiques. La perspective la plus intéressante de ce travail est de poursuivre l’étude de l’électrocatalyse de l’urée sur les Ni-M/C pour pouvoir dépolluer l’urine tout en produisant à faible coût de l’hydrogène comme moyen de stockage de l’électricité renouvelable. Il a permis d’initier des collaborations avec d’autres laboratoires et un industriel de l’assainissement des eaux en vue de traiter de l’urine collectée à la source / Physico-chemical and biological wastewater treatment technologies do not allow efficient nitrogen treatment since 40% is still discharged into rivers. The thesis concerns the development of new electrode materials for the conversion of nitrogenous pollutants (nitrates, urea) into recoverable (NH3, H2) or inert products (N2). The work consists in synthesizing composite materials made of mono or bimetallic nanoparticles acting as catalysts, dispersed in large surface area carbons. The ultra-divided shape increases the active surface and thus reduces the amount of metal. These products are characterized by Scanning and Transmission Electron Microscopy, ICP and DRX analysis to describe their morphology, composition and structure. Electrochemical analytical studies are then carried out using a Cavity MicroElectrode to determine the electro-catalytic activity of the materials and access mechanistic aspects.The first part of the thesis concerned the electro-reduction of nitrates. Cu-Rh/C and Cu-Ni/C composites with different compositions were synthesized by a chemical method consisting of impregnating the carbon with metal salts and then reducing them with NaBH4 in the presence of a surfactant (CTAB). The particles are approximately 2 nm in diameter. These bimetals have higher currents than those obtained with monometallic particles. In particular, in the case of the Cu-Rh system, a "bi-functional" behavior has been demonstrated where copper reduces nitrates to nitrites and rhodium reduces nitrites to ammonia. Composite materials were then synthesized under the same conditions by using grafted carbon to control the dispersion and anchoring of nanoparticles. For this, the carbons are previously grafted by aryl groups with a substituent and then decorated with metal nanoparticles. The aim is to determine the optimal grafting conditions leading to the highest reactivity by controlling the thickness of the grafted organic films and the nature of the substituent (-SH, -NH2, -COOH). The second part of the thesis concerned the electro-oxidation of urea. This reaction is generally carried out on nickel-based materials and, according to the literature, the addition of a co-element makes it possible to modify the electrochemical properties (potential, intensity). A study on bimetallic composites Ni100-xMx / C with M = Co, Rh, Mn, Fe (according to the method described above) was conducted to determine the role of the different co-elements. Rhodium appeared as the element providing the best intensity and the best stability. A more complete study was then carried out by synthesizing Ni100-xRhx / C composites with different compositions through the reduction of metal ions under Ar/H2 in a furnace at moderate temperature (500°C). The electrochemical oxidation of urea is significantly improved by the addition of rhodium which induces a strong decrease in the nanoparticle size (from 15 nm for nickel to 2 nm for rhodium). This thesis work has shown the interest of using bimetallic catalysts dispersed in carbon matrices for the treatment of nitrogenous pollutants. It also confirms that the Cavity Microelectrode is a powerful tool for the study of powders thanks to the good resolution of electrochemical signals.The most interesting perspective of this work is to continue the study of urea electrocatalysis on Ni-M/C to be able to depollute urine while producing hydrogen at low cost for chemical storage of renewable electricity. It has enabled collaborations to be initiated with other laboratories and a water purification industrial company to treat urine collected separately

Etant donné leur implication dans de nombreux processus biochimiques, les ARN sont maintenant considérés comme des cibles thérapeutiques très prometteuses. Cependant, nos connaissances limitées concernant les phénomènes d'interaction entre les ARN et de petites molécules, compliquent l'élaboration de nouveaux ligands (ou médicaments), capables de reconnaître sélectivement une structure complexe d'ARN. En absence de toute approche rationnelle, une stratégie de criblage pourrait permettre de mieux comprendre ces phénomènes de reconnaissance. Cette thèse porte sur la mise au point d'une méthode électrochimique, simple, adaptée pour du criblage haut-débit et permettant de détecter et de quantifier les interactions ARN/ligands. Le principe de la méthode repose sur la différence de coefficient de diffusion qui existe entre la forme libre d'un ligand possédant des propriétés redox et sa forme complexée à l'ARN. Cette stratégie de détection par voie électrochimique présente comme avantages d'être peu coûteuse, rapide, simple d'utilisation, adaptée pour du criblage haut-débit de molécules et utilisable dans de faibles volumes. Cette méthodologie a été utilisée pour caractériser la formation d'un complexe entre un analogue d'aminoglycoside porteur d'un groupe ferocene et une séquence d'ARNr 16S23. De plus, des expériences de compétition entre le complexe ARN/ligand redox et des aminoglycosides non modifiées permettent d'étendre la méthode à la détermination de constantes de dissociation (KD) pour des molécules non marquées en phase homogène. Ces expériences de compétition pourront être généralisées pour mesurer le KD de librairies de molécules, permettant ainsi de trouver de meilleurs ligands d'ARN. / RNA molecules play a major role in various biochemical processes and they are now considered as an important drug target. However, our limited understanding of the interactions occurring between small molecules and RNA complicate the search for new ligands (or drugs) with improved specific interaction and binding to elaborated RNA structures. In the absence of any rational approach, a screening strategy could shed light on the ligand/RNA interactions. In this thesis, we describe a simple electrochemical approach allowing for high-throughput detection and quantification of small molecule/RNA interactions. The principle of the method relies on the difference of diffusion rates between a redoxmolecular probe free or bound to its RNA target and thus to the ability to more easily electrochemically detect the forme rover the latter in a homogenous solution. This electrochemical detection strategy has the advantages of being affordable,fast, easy to use, sensitive and well-adapted to a high-throughput screening strategy in small volume samples. This methodology was used to characterize the binding of an aminoglycoside analog bearing a ferocenyl group to the ribosomal RNA fragment (rRNA 16S23). Furthermore, competitive binding of unlabelled aminoglycosides on theRNA/electrochemical probe complex allowed us to evaluate their dissociation constants (KD). These competitive experiments could further be generalized to measure KD values for libraries of molecules, which could help to find better RNA ligands.

C'est la surface, et non le matériau qui interagit avec l'environnement. Par conséquent, en modifiant la surface d'un matériau de manière contrôlée, nous pouvons moduler ces interactions avec son environnement. Les sels d'aryles diazonium semblent très adaptés pour modifier les propriétés de surface de matériaux de par leurs diversités structurelles et leur capacité à modifier des surfaces conductrices par électrochimie. Ce travail de thèse se concentre sur l'étude du transfert électronique au travers de couches organiques de différentes épaisseurs (monocouches, couches ultraminces et multicouches), générées par électro-réduction de sels d'aryles diazonium. La molécule électroactive étudiée peut être alors soit fixée à la surface du matériau ou en solution. Différentes méthodes électrochimiques ont été utilisées au cours de cette thèse : CV, EIS et SECM. Dans un premier temps, l'étude des propriétés électrochimiques de surfaces carbonées modifiées par des monocouches d'alkyle-ferrocène a été entreprise dans différents solvants ; ainsi que leur évaluation pour des applications en stockage d'énergie. La deuxième étude s'intéresse à l'utilisation d'une approche « bottom-up » pour la fabrication de surfaces organisées. Des substrats de carbone et d'or ont été modifiés par électro-réduction d'un sel d'aryle diazonium pré-organisé en forme de tétraèdre. Ceci aboutit à l'obtention d'un film organique ultra-mince possédant des propriétés de tamisage moléculaire et de rectification de courant électrochimique vis-à-vis de sondes redox en solution. La troisième étude s'est ensuite focalisée sur la réaction de réduction du dioxygène et de ses intermédiaires, qui présentent un intérêt général aussi bien dans des processus naturels qu'en industrie. La détection de ces intermédiaires a été entreprise par SECM, utilisant une stratégie « d'empreinte » utilisant différentes couches organiques sensibles. L'influence du potentiel appliqué et de l'électrolyte a été étudiée. Dans ce travail, nous avons démontré que les propriétés électrochimiques de sondes redox en solution ou greffées à la surface d'un matériau peuvent être modulées par l'utilisation de couches organiques. Ces recherches fondamentales présentent un intérêt dans des domaines tels que le stockage d'énergie et la catalyse. / It is the surface, not the bulk material that interacts with the surrounding environment; hence by altering the surface in a controlled manner we can modulate the properties of the material towards its environment. Aryldiazonium salts are suitable to tailor the surface properties since their structural diversity and their electrochemically-assisted bonding ability to modified conducting surfaces. This thesis focuses on the study of the electron transfer through different aryl layers by aryldiazonium electro-reduction at three different thickness levels, monolayer, near-monolayer, and multilayer, when the electroactive molecule is attached to the surface or in solution. Three different electrochemical methods have been used throughout this thesis, CV, EIS and SECM. The first study of this thesis focused on the investigation of the electrochemical properties of alkyl-ferrocene on-carbon monolayers in different solvents and its evaluation for improving the global charge density of carbon materials for energy storage applications. The second study used a bottom-up approach for the fabrication of well-organized surfaces. Carbon and gold substrates were modified by electro-reduction of a tetrahedral-shape preorganized aryldiazonium salt resulting in an ultrathin organic film that showed molecular sieving and current rectification properties towards redox probes in solution. The third study then focused on the oxygen reduction reaction and its intermediates, which are of general importance in natural and industrial processes. Detection of intermediates was achieved by SECM in a foot-printing strategy based on the use of different sensitive aryl multilayers. The role of the applied potential and electrolytes was investigated. Here we have demonstrated that the electrochemical properties of redox probes attached to a surface or in solution can be modulated by introducing aryl layers allowing fundamental research investigations of interest in fields such as energy storage and catalysis.

La thèse s’inscrit dans le cadre d’un projet de recherche visant à élaborer une anode permettant le dégagement d’oxygène en milieu de cryolithe fondue à 960°C et dont l’utilisation supprimerait les émissions de dioxyde de carbone du procédé de production d’aluminium Hall-Héroult. Le type d’anode envisagée est un composite Cermet (CERamique – METal), généralement constitué d’une phase métallique à base de nickel, cuivre et fer et d’une ou plusieurs phase(s) oxyde(s) conductrice(s) du type NixFe3-xO4 et Ni1-xFexO. Deux types de cermet, biphasé et triphasé, ont été étudiés dans le cadre de ce projet. L’objectif principal a été de comprendre les mécanismes de dégradation de telles anodes durant les électrolyses. Les cermets ont été testés sous une densité de courant de 0,80 A/cm² pour différentes durées, puis analysés par microscopie optique et microscopie électronique à balayage couplée à une analyse dispersive en énergie. Les premières électrolyses, effectuées dans un électrolyte synthétique, sans aluminium métallique et sous atmosphère argon ont révélé à la fois une dégradation chimique et électrochimique. L’étude de la dégradation chimique a été réalisée grâce à des immersions dans l’électrolyte sans polarisation. Les résultats ont mis en évidence une dissolution de la phase spinelle, liée à un phénomène de substitution entre les ions Al3+ de l’électrolyte et Fe3+ du spinelle, entrainant la formation d’un aluminate du type NixFe3-x-yAlyO4. Lorsque x = 0 et y proche de 2, la phase spinelle est dissoute alors que lorsque x est proche de 1, la phase spinelle est stabilisée et sa dissolution ralentie. Les électrolyses menées jusqu’à la fin de vie des matériaux ont révélé l'attaque préférentielle de la phase métallique pour former des composés fluorés et oxydes. Grâce aux caractérisations micrographiques et aux calculs thermodynamiques (logiciel FactSage 7.1), un mécanisme de dégradation global des anodes a été proposé. La compréhension des mécanismes de dégradation chimique et électrochimique des matériaux a permis de proposer des voies d'amélioration concernant à la fois le matériau d'anode et la chimie du bain cryolithique. / The thesis is a part of a research project which develop an anode permitting the release of oxygen in molten cryolite medium at 960°C, in order to eliminate carbon dioxide emissions from the aluminium production process called Hall-Héroult process. The type of anode envisaged is a Cermet composite (CERamic - METal), generally consisting of a metallic phase based on nickel, copper and iron and one or more conductor oxide phase(s) such as NixFe3-xO4 and Ni1-xFexO type. Two types of cermet, two-phase and three-phase, have been studied in this project. The main objective was to understand the degradation mechanisms of such anodes during electrolysis. The cermets were tested at a current density of 0.80 A/cm² for different durations and analyzed by optical microscopy and scanning electron microscopy coupled with dispersive energy analysis. The first electrolyses, carried out in a synthetic electrolyte, without metallic aluminum and under argon atmosphere revealed both chemical and electrochemical degradations. Study of chemical degradation was carried out thanks to immersions in the electrolyte without polarization. The results showed a dissolution of the spinel phase, linked to a substitution phenomenon between the Al3+ ions from the electrolyte and Fe3+ from spinel, resulting in the formation of a NixFe3-x-yAlyO4 aluminate type. When x = 0 and y close to 2, the spinel phase is dissolved whereas when x is close to 1, the spinel phase is stabilized and its dissolution slowed down. Electrolyses conducted to the end of life of the materials revealed the preferential attack of the metal phase to form fluorinated compounds and oxides. Thanks to micrographic characterizations and thermodynamic calculations (FactSage 7.1 software), a global degradation mechanism of the anodes has been proposed. The understanding of the chemical and electrochemical degradation mechanisms of the materials made it possible to propose ways of improvement concerning both the anode material and the cryolithic bath chemistry.

La prévention contre la corrosion est un facteur déterminant pour la durabilité des matériaux. Historiquement, le développement des applications des matériaux avancés n'est pas envisageable sans une approche scientifique poussée des mécanismes fondamentaux qui conduisent à la dégradation en service. L'histoire humaine a été ponctuée par les progrès technologiques, qui ont tous été permis par les progrès de la science des matériaux, de l'âge du fer à l'âge de silicium. Par exemple, c'est la fusion du minerai qui a fait basculer l'humanité de l'âge de pierre aux premiers alliages (bronze) et la fondation ultérieure d'une société basée sur les métaux. Ces métaux retournent à l'état naturel en suivant des lois thermodynamiques et cinétiques. l'objet de la thèse vise à comprendre le comportement de certains matériaux dits passivables pour tenter de proposer des lois de comportement à partir du modèle du défaut ponctuel. Cette approche s'appuie sur des caractérisations électrochimique et physico-chimique des matériaux métalliques considérés. / Corrosion control is an important facet of durable and responsible engineering. Historically, the development of advanced materials applications stymied without sufficient scientific understanding of the fundamental mechanisms that dominate degradation in the system of application. Human history has been punctuated by advances in technology, all of which were enabled by advances in materials science, from the iron age to the silicon age. For instance, it was the invention of smelting ores that brought humanity out of the stone age, leading to the first alloys (bronze) and the subsequent foundation of a metals based society. During the infancy of the planet earth, around four billion years ago, the first photosynthesizers began converting carbon dioxide into oxygen. However, oxygen gas was not released into the atmosphere in great quantities because it was immediately bound up with dissolved metals in the ocean; mostly iron, forming a large fraction of the iron ores we rely upon. Producing such metals from oxides formed during the previous four billion years involves flying in the face of the thermodynamic desire to return to the oxide state.

Cette thèse a pour objectif de développer une méthode électrochimique permettant de cribler à haut débit des inhibiteurs d'enzymes. Pour cela, une enzyme cible a été sélectionnée pour son intérêt thérapeutique, la transcétolase (TK) : elle est impliquée dans de nombreuses pathologies (cancer, maladies neurodégénératives, diabète…) et dans la survie de certains parasites pathogènes. Afin de mesurer l'activité de la TK, deux systèmes rapporteurs ont été développés, à l'aide de plaques de criblage électrochimique (PCE) constituées de 96 électrodes indépendantes. Le premier système rapporteur repose sur un système bienzymatique nécessitant l'intervention d'une enzyme auxiliaire, la galactose oxydase (GAOx) sous forme libre ou immobilisée dans la laponite. Cette enzyme est capable d'oxyder les produits de réaction de la TK et de produire du peroxyde d'hydrogène. Le format 96 des PCE a permis d'optimiser rapidement la détection électrochimique par ampérométrie pulsée par intermittence (IPA) d'activité oxydase et seulement 10 minutes sont nécessaires pour réaliser 96 mesures simultanées. Parallèlement, afin d'exploiter au maximum le système à 96 électrodes, cette détection d'activité oxydase a également été réalisée, en 10 minutes par électrochimiluminescence. Cette méthode offre l'avantage d'être plus sensible et moins variable que par IPA, mais limite l'utilisation de matrice d'immobilisation d'enzymes. La GAOx a ensuite été utilisée pour mesurer l'activité TK, cependant, les conditions réactionnelles n'étant pas optimales en présence du système bienzymatique (TK-GAOx), des temps d'incubation longs sont nécessaires et sont peu adaptées au criblage d'inhibiteurs de la TK. Un second système rapporteur ne nécessitant plus d'enzyme auxiliaire et faisant intervenir uniquement un seul substrat de la TK a été optimisé. Ce système repose sur l'oxydation de l'intermédiaire réactionnel formé par la fixation du cofacteur (la thiamine pyrophosphate) et du substrat sur l'enzyme par le ferricyanure. Cette méthode permet de mesurer 96 activités TK en seulement 7 minutes et a aisément été utilisée pour cribler une bibliothèque de molécules. Le criblage de 1360 molécules a permis d'identifier un nouvel inhibiteur de cet enzyme, présentant une CI50 de 63 μM. Le système électrochimique a également été utilisé pour déterminer le mécanisme d'inhibition (non compétitive pure partielle) et la constante d'inhibition associée (3,4 μM). Ces résultats sont inédits dans le domaine de l'électrochimie et offrent un large éventail d'applications que ce soit pour le criblage d'activité enzymatiques ou d'inhibiteurs d'enzymes / This thesis focuses on the development of a new electrochemical method allowing the high throughputscreening of enzyme inhibitors. For this purpose, a target enzyme has been selected for its therapeutic interest,transketolase (TK): this enzyme is involved in many diseases (cancer, neurodegenerative diseases, diabetes ...) and inthe survival of pathogenic parasites. To measure TK activity, two reporter systems have been developed by usingelectrochemical plates, composed of 96 independent electrodes.The first one is based on a bienzymatic system, requiring the use of an auxiliary enzyme, galactose oxidase(GAOx), in its soluble form or immobilized in laponite. This enzyme is able to oxidize TK products and producehydrogen peroxide. The 96-well format allowed to quickly optimize the electrochemical detection of oxidase activityby intermittent pulse amperometry (IPA) of oxidase activity and only 10 minutes are required to perform 96simultaneous measurements. In parallel, in order to harness the 96-well electrochemical system, this detection ofoxidase activity was also carried out in 10 minutes using electrochemiluminescence. This method is more sensitiveand less variable than IPA but is limited to the use of soluble enzymes. However, the reaction conditions are notoptimal for the bienzymatic system (TK-GAOx): long incubation times are required and are poorly adapted for thescreening of TK inhibitors.A second reporter system no longer requiring an auxiliary enzyme and involving only one TK substrate hasbeen optimized. This system relies on the oxidation by ferricyanide of the reactional intermediate resulted of thebinding of the cofactor (thiamine pyrophosphate) and the substrate. This method allows to measure 96 TK activitiesin only 7 minutes and was easily used to screen an in-house chemical library. The screening of 1360 molecules leadto the identification of a new TK inhibitor with an IC50 of 63 μM. This electrochemical system was also used todetermine the mechanism of inhibition (partial non-competitive mechanism) and the associated inhibition constant(3.4 μM). These results are innovative in the field of electrochemistry and offer a wide range of applications forenzymatic activity screening or the screening of enzymes inhibitors

On retrouve CaCO3 dans de nombreux matériaux du Vivant, comme par exemple le corail, les carapaces et les coquilles de différents crustacés et mollusques. La croissance des différentes formes allotropiques de CaCO3 , aragonite, calcite et vatérite, en présence de molécules biologiques, est influencée en terme d'organisation cristalline, de microstructure et d'ordre à grande échelle (texture et ultrastructure). La voie électrochimique a été choisie dans ce travail pour sa vitesse de formation de dépôt ainsi qu'un bon contrôle des paramètres instrumentaux. Nous avons sélectionné l'aragonite dans le dépôt ainsi que sa croissance texturée rappelant celle de la nacre de Haliotis tuberculata tuberculata avec toutefois une orientation cristalline moins prononcée. Une croissance en plaquettes pseudo-hexagonales orientées, présentant un double-maclage et une orientation d'environ 60° les unes par rapport aux autres, rappelle les observations faites sur les nacres de différents mollusques. Une étude par diffraction des rayons X sur des dépôts obtenus en présence de chitosan et de molécules organiques extraites de nacres naturelles montre leur influence sur la texture cristalline, les mailles de l'aragonite et les groupements carbonate. Le décalage de l'atome de carbone par rapport au plan des oxygènes de ce groupement révèle la déformation induite par les molécules durant la croissance cristalline. Cette étude montre que par une approche minérale-organique synthétique, on peut se rapprocher des processus conduisant à la croissance d'organo-cristaux naturels, pour la texture, la distortion de mailles, la structure et le faciès cristallin.

Ce mémoire porte sur la synthèse de matériaux composites nanostructurés à base de polyoxométallates pour la conversion de l'énergie et des applications à des problèmes environnementaux. Pour atteindre ces objectifs, de nombreux composés nouveaux de cette famille d'oxydes moléculaires ont été synthétisés puis ont été associés à différentes matrices éco-compatibles dans le respect des principaux critères de la Chimie Verte. Les principales techniques d'étude sont l'électrochimie, la photochimie et la spectroscopie UV-visible. Dans le domaine de l'énergie, les catalyseurs obtenus se sont révélés très efficaces dans des réactions très importantes mais difficiles à réaliser, comme la production de l'hydrogène, la réduction de l'oxygène et l'oxydation de l'eau. De même, parmi les applications aux problèmes de dépollution, ces nanomatériaux ont montré une forte activité électrocatalytique et photocatalytique pour la réduction des oxydes d'azote, des bromates et la photodégradation d'un colorant textile toxique, l'Acide Orange 7. Les performances de ces nouveaux catalyseurs sont comparables à celles des meilleurs systèmes connus.