Les hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP), sont des molécules toxiques, voire cancérigènes principalement issues de la combustion incomplète de matière carbonée. De nombreux outils ont été développés afin d’identifier leurs origines et leur devenir. Cependant, ces derniers ne permettent pas toujours de parvenir à une identification précise des sources d’émissions. Une méthode prenant en compte les variations des rapports isotopiques δ 13C et δ 2H dans 16 composés a été développée et comparée à celle des ratios moléculaires. Le développement du protocole a consisté en la préparation puis la validation d’une méthode d’extraction sélective par type de matrice (eau/sédiment) et d’une méthode de purification permettant d’obtenir pour chaque molécule une résolution adaptée à leur analyse isotopique. Cette méthode a été appliquée sur divers produits de combustion franciliens ainsi que sur des échantillons de dépôts atmosphériques, d’eau et de sédiments de rivière. La mesure du δ13C et du δ2H a permis de confirmer la présence de sources locales et de caractériser les variations saisonnières de ratios. L’originalité de ce travail de recherche réside dans l’utilisation du δ2H spécifique à chaque molécule et non sur un mélange de composés. Les résultats permettent d’envisager de nouvelles perspectives sur l’utilisation des mesures isotopiques. Cette thèse représente un premier élément de réponse sur la problématique de l’emploi d’outils de traçage de molécules dans des environnements complexes. / Polyaromatic hydrocarbons (PAHs) are a group of toxic and carcinogenic organic compounds formed by petrogenic and incomplete pyrolytic processes. Although emission reductions were observed over the past 20 years, PAH contamination is still an environmental concern as these compounds are the main contaminants in the Seine watershed. Many tools were developed to identify their origins and fate. However, these methods do not always allow accurate identification of emission sources. A method integrating the variations of the isotopic ratios of δ13C and δ2H among 16 compounds was developed and compared to those of the molecular diagnostic ratio techniques. The development of the protocol consisted of the preparation and the validation of a selective extraction method by matrix type (water / sediment) and a purification step to obtain for each molecule, a resolution adapted to its isotopic analysis. That method applied to various combustion products in the Ile-de-France region, such as samples of atmospheric deposition, water and river sediments. The measurement of δ13C and δ2H signatures confirmed the presence of local sources and helped to characterize the seasonal variations of the ratios. The originality of this research work is the use of δ2H on individual PAH instead of bulk compounds. The results allow considering new perspectives for the use of isotopic measurements.

Le développement de plans synthétiques de molécules de complexité variable qui utilise des réactifs aisés d’accès et qui sont économes en atomes et en étapes est constamment au cœur des préoccupations du chimiste organicien pour accroître la diversité moléculaire de façon efficace et éco-responsable. La catalyse par les métaux de transition a permis de faire des progrès considérables dans la construction et la fonctionnalisation combinées d’hétérocycles d’intérêt à valeur ajoutée dans les sciences des produits naturels et les industries pharmaceutiques et phytosanitaires. Le principe synthétique consiste en l’enchaînement de processus standards élémentaires de transformations chimiques en un seul pot au sein de la sphère catalytique métallique. Un axe de progrès contemporain repose en particulier sur l’incorporation de processus de métallation catalytique de liaisons C-CO2H et C-H. Les travaux de thèse s’inscrivent dans ce jeune domaine de recherche initié au cours de la dernière décennie par plusieurs équipes de recherche dont celle de Jieping Zhu de l’école polytechnique fédérale de Lausanne compte parmi les pionnières et les plus actives. Ils ont visé notamment à implémenter consécutivement aux processus standards de carbopalladation intramoléculaire d’ortho-halogéno allénamides de Grigg de construction d’hétérocycles azotés très variés, d’une part des réactions d’allylation directe de la liaison C-H d’hétérocycles et d’énamides et d’autre part d’allylation décarboxylante d’acides propioliques. Après avoir évalué la réactivité des complexes pi-allypalladium conjugués à un atome d’azote dans la réaction, l’allylation directe de la laison C-H d’oxadiazoles et de 1,3-diazoles à fort caractère acide ainsi que des énamides, des séquences originales de construction et d’hétéroarylation combinées pallado-catalysées d’isoquinolinones et d’indoles ont été établies. Un protocole séquencé conduit en un seul pot et basé sur la génération in situ des allénamides, qui ne sont plus isolées, suivie de la réaction de construction et d’hétéroarylation combinées pallado-catalysée a ensuite été mis au point. Il a été exploité pour la préparation d’indoles, 1(2H)-isoquinoléïnones, isoquinoléïnes mais également des hétérocycles de taille supérieure, benzo-(2H)-azépine et benzo-(2H)-azocine intégrant des oxadiazoles et oxa(thia)zoles. Une première étude d’extension du concept synthétique a finalement été ciblée sur la construction et la propargylation combinée de la large gamme d’hétérocycles azotés obtenus précédemment en utilisant les acides propioliques comme partenaire de couplage. / The design of efficient and eco-friendly atom and step-economical synthetic plans of molecules using highly available starting materials is one of major objectives of organic chemist. Transition metal catalysis has allowed a bold step to build and functionalize consecutively, through a one-pot reaction, major nitrogen-containing heterocycles which are broadly present into numerous natural products, pharmaceutics and agrochemicals. The catalysis is based upon tandem inner-sphere elemental chemical transformations and one of major current challenge is to implement catalytic metallation of C-CO2H and C-H bonds. Involved in this young field of research initiated since the past decade from sevaral groups including pioneering and high active Jieping Zhu team of the Polytechnic School of Lausanne, the present study has been directed towards the design of innovative palladium-catalyzed domino Grigg nitrogen-containing heterocycles building through ortho-halogeno allenamides intramolecular carbopalladation process followed by direct C-H allylation of heterocycles and enamides or direct decarboxylative allylation of propiolic acids. After demonstrating the reactivity of nitrogen-conjugated pi-allypalladium complex in direct C-H allylation of acidic heterocycles, first palladium-catalyzed tandem build and heteroarylation of 1(2H)-isoquinoleinone and indole from ortho-halogeno allenamides was first envisaged. Efforts were next directed to the setting up of a one-pot protocol including in situ generation of allenamide followed by palladium-catalyzed domino building and functionalization of heterocycles. It was then hugely evaluated to the preparation of indole, 1(2H)-isoquinoleinones, isoquinolins as well as high-membred ring heterocycles such as benzo-(2H)-azepine and benzo-(2H)-azocine embedding with oxadiazoles and oxa(thia)zoles. An first extended synthetic concept towards the palladium-catalyzed tandem build and propargylation of nitrogen-containing heterocycles using sevral propiolic acids as coupling partners.

La caractérisation géochimique et isotopique des aquifères du Complexe Terminal (CT) du sud tunisien a été effectuée sur la base d'une approche multi isotopique. Cette étude a mis en évidence la continuité hydrogéologique des aquifères du CT en dépit de la variabilité lithologique latérale des formations aquifères et à travers les grands accidents tectoniques. La minéralisation des eaux est acquise par les processus d’interactions eau / roche, la dissolution des évaporites associés à la précipitation de la calcite. Les teneurs en δ18O et δ2H, montrent un fort contraste entre les eaux du CT. La signature isotopique traduit l’effet de l’évaporation manifesté par un enrichissement en δ18O et δ2H. Le marquage isotopique atteste aussi d’un effet de paléorecharge. En outre, les teneurs en 14C couplées aux teneurs en δ13C, ont soutenu la recharge de la nappe au cours de l’Holocène. Le déséquilibre 234U / 238U a été aussi utilisé. Les eaux du CT ont enregistré des teneurs qui varient de 1.5 à 19.5 ppb et des rapports 234U / 238U qui varient de 1.1 à 3.2. La mise en solution de l’uranium est contrôlée par la dissolution de la matrice aquifère. Cette étude a mis en évidence aussi des conditions oxydantes régnant au sein des aquifères du CT. Ces conditions sont propices au lessivage préférentiel de l’234U et dont l’effet marquant les rapports 234U / 238U qui sont >1. L’étude des teneurs en 36Cl et du rapport 36Cl / Cl montre que leur variation est liée aux processus d’évaporation et de dissolution. Les taux d’évaporation et de dissolution calculés sont > 50% traduisant l’effet marquant de ces deux processus sur la variation des teneurs en chlore des eaux du CT. / The geochemical and isotopic characterization of CT aquifers of southern Tunisia was conducted on the basis of a multi isotopic approach. This study highlighted the hydrogeological continuity of the CT aquifers despite the lateral lithological variability of aquifers and through major tectonic accidents. Groundwater mineralization is controlled by water rock interaction and the dissolution of evaporate minerals associated with the calcite precipitation. The δ18O and δ2H composition, show a strong contrast. The isotopic signature reflects the evaporation effect shown by stable isotope enrichment. Isotopic composition also demonstrates a paleorecharge effect. In addition, the 14C content coupled with the contents δ 13C, supported the groundwater recharge in the Holocene period. 234U / 238U disequilibrium was also used. Results indicate a range in 238U concentration and 234U/238U activity ratios of 1.5 to 19 ppb and 1.1 to 3.2 respectively. Our results show that groundwater geochemistry is ultimately a result of lithologic variations associated with water / rock interaction. Results elucidate also the mixing relationships between the different aquifer horizons.In this study, we used also chlorine-36 (36Cl) as a groundwater tracer. The variation in 36Cl content and 36Cl / Cl ratio is essentially related to both evaporation and dissolution processes. Evaporation and dissolution rates recorded values that exceed 50 % showing the major effect of these processes on the change of chloride contents in CT groundwater.

<p>This thesis describes the use of 2H-azirines as reactivesubstrates in Lewis acid catalysed nucleophilic additions andin the Diels-Alder reaction.A number of carbon nucleophiles have been added to aseries of 2H-azirines in the presence and absence ofBF3·Et2O. 3-(2-Naphthyl)-2H-azirine has been used as amodel substrate in the enantioselective addition oforganolithium reagents to an 2H-azirine.A selection of Lewis acids has been screened for theirpossible use in the normal electron demand Diels-Alder reactionbetween 3-alkyl-, 3-aryl-, and 3- carboxyl-2H-azirines and avariety of dienes. Lewis acid activation was found to shortenreaction times and facilitate lower reaction temperatures.These cycloadditions proceeded with endo selectivity providinga single diastereoisomeric product.DFT calculations of Lewis acid activated 2H-azirineshave been carried out.</p><p><b>Keywords:</b>2H-azirines, Lewis acid activation, chiralligands, organolithium reagents, Diels-Alder reactions,DFT-calculations</p>

The present study deals with description of the state and quality of soil in coppice and comparing these variables with soils in the stands with a different type of management. One of the goals was also to describe the impact of forest management on the top soil. In order to implement the research were established four research plots on Hádecká platform so as to be within the same group of forest types, with similarity in tree species composition and history of the management, and also that differs by current type of management (false high forest without management, high forest, false high forest with active management and young coppice. The data collection was biphasic, in the first phase were measured the dendrometric data from which were subsequently calculated species composition within the research plots. Simultaneously was carried out sampling of humus and taking mixed samples of soil from the Ah horizon. In the second phase were collected undisturbed soil samples using the soil sampler. Samples from soil surveys were laboratory processed, quantified for each group of soil properties and then statistically evaluated by using ANOVA and PCA. The results have proven that the influence of forest management on state and quality of soil is not significant, it was also shown that the soil within the coppice was overall in favorable conditions. At the end of the present study is separated chapter dedicated to the application of the results in recommendations for forestry practice.

La mise au point de nouvelles méthodes de synthèse permettant d'accéder à des produits biologiquement actifs en utilisant réactifs peu onéreux dans des conditions respectueuses de l'environnement est un enjeu majeur. Le motif 2H-chromène est présent dans un grand nombre de molécules naturelles, et notamment dans plusieurs métachromines. Les métachromines sont des méroterpénoïdes naturels possédant des propriétés biologiques intéressantes. Notre étude s'est portée sur le développement d'une méthode de synthèse permettant d'accéder à des 2H-chromènes hautement fonctionnalisés par une réaction de cyclisation catalysée par des complexes de fer(III) à partir d'alcools allyliques phénoliques ainsi que l'application de cette méthode à la synthèse de produits naturels.Dans une première partie, cette méthode a été appliquée à des alcools allyliques phénoliques mono-, di-, tri-, ou tétra-substitués, pour conduire aux 2H-chromènes de manière efficace. L'étude de cette méthode a montré qu'un grand nombre de fonctionnalités étaient tolérées et qu'il était possible de moduler la réactivité des alcools allyliques phénoliques par la substitution du cycle aromatique et de la double liaison allylique. Cette méthode a été utilisée efficacement comme étape-clé dans la première synthèse totale de la téphrowatsine B, un 2H-chromène naturel issu d'une plante équatoriale présentant des propriétés insecticides. Dans une seconde partie, la première synthèse totale des métachromines J et T a été abordée. Notre méthode a été utilisée comme étape-clé pour accéder à un fragment 2H-chromène, précurseur commun de ces molécules. La synthèse totale de la métachromine C a également été étudiée. / The development of new synthetic methods, which could be used in the synthesis of biologically active compounds using inexpensive reactants and environmentally friendly conditions, is a major challenge in modern chemistry. 2H-Chromenes are present in a large number of biologically active compounds and especially in metachromins. Metachromins are natural marine meroterpenoids that present interesting biological activities. With these objectives in mind, our investigations were focused on the development of a synthetic method to access highly functionalised 2H-chromenes from readily accessible phenolic allylic alcohols, catalysed by iron(III) complexes as well as applications to the synthesis of various natural products. At the beginning, this method was applied to mono-, di-, tri- and tetra-substituted phenolic allylic alcohols to efficiently access the corresponding 2H-chromenes. This method tolerated a large number of functionalities and it was possible to modulate the reactivity of the substrates by substituting the aromatic ring and/or the allylic double bond. This method was applied as a key step in the first total synthesis of tephrowatsin B, a natural 2H-chromene isolated from an equatorial plant having insecticidal activities. On the other hand, the first total synthesis of metachromin J and T was investigated. Our method was used as a key step to access their 2H-chromene fragment, a common precursor of these molecules. The total synthesis of metachromin C was also studied.

Ab initio Hartree-Fock and density functional theory calculations were carried out to investigate the structures, energies, and vibrational spectra of indole and two of its hydrogen migration tautomers. The calculated results of indole are in good agreement with experiments. Rotational constants and infrared spectral features of 2H-indole and 3H-indole are predicted to assist future experimental identification of the two tautomers. Transition states of unimolecular isomerization among the three tautomers are also optimized and activation barriers of the isomerization reactions evaluated. The results indicate that unimolecular indole → 3H-indole proceeds via 2H-indole with an activation barrier of 51 kcal/mol.

This thesis describes the use of 2H-azirines as reactivesubstrates in Lewis acid catalysed nucleophilic additions andin the Diels-Alder reaction.A number of carbon nucleophiles have been added to aseries of 2H-azirines in the presence and absence ofBF3·Et2O. 3-(2-Naphthyl)-2H-azirine has been used as amodel substrate in the enantioselective addition oforganolithium reagents to an 2H-azirine.A selection of Lewis acids has been screened for theirpossible use in the normal electron demand Diels-Alder reactionbetween 3-alkyl-, 3-aryl-, and 3- carboxyl-2H-azirines and avariety of dienes. Lewis acid activation was found to shortenreaction times and facilitate lower reaction temperatures.These cycloadditions proceeded with endo selectivity providinga single diastereoisomeric product.DFT calculations of Lewis acid activated 2H-azirineshave been carried out. Keywords:2H-azirines, Lewis acid activation, chiralligands, organolithium reagents, Diels-Alder reactions,DFT-calculations / <p>NR 20140805</p>

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Des pathologies telles que la myopathie et certains types de cancer, peuvent être causées par une mauvaise formation de l’enveloppe nucléaire (EN), processus se produisant lors de chaque division cellulaire mais aussi lors de la formation du pronoyau mâle. Un modèle in vitro, dérivé de gamètes d’oursins, a été utilisé afin d’étudier les différentes étapes de formation de l’EN et a permis de révéler plusieurs informations essentielles. Un des points critiques est que des membranes fortement enrichies en phosphoinositides polyphosphorylés (PPIs) sont essentielles à la formation de l’EN, notamment lors des étapes de fusion membranaire. Ces membranes proviennent du cytoplasme de l’ovocyte fécondé (MV1) et des noyaux de spermatozoïdes (NERs). Nous avons construit des modèles membranaires mimant les compositions lipidiques de ces membranes, puis étudié leur structure, leur dynamique ainsi que leur morphologie par spectroscopie de RMN des solides et microscopie électronique. Nous avons montré que les PPIs induisent une courbure membranaire positive, conduisant à la formation de petites vésicules ou de micelles allongées. Plus important encore, dans le modèle « MV1», les membranes sont très fluides. Le modèle « NERs » est constitué de membranes globalement ordonnées, semblables aux phases dites « liquides ordonnées » avec une modulation apportée par la PPIs. Nous avons également construit un modèle membranaire minant la composition lipidique des vésicules MV2, membranes non-enrichies en PPIs mais représentant 90 % des vésicules participant à la formation de l’EN. Ce modèle membranaire présente une dynamique intermédiaire à celle observée pour les modèles MV1 et NERs. Ces propriétés nouvelles ont permis de proposer un mécanisme décrivant le rôle des PPIs lors de la fusion membranaire conduisant à la formation de l’enveloppe nucléaire. / Diseases, such as myopathies and some types of cancer, can be caused by abnormal nuclear envelope (NE) assembly, a process that takes place at each cell division and during male pronuclear formation. A cell-free assay from sea urchin gametes, that mimics the in vivo male pronucleus formation, has been used to dissect the various stages of NE assembly. This in vitro assay has revealed several novel features. One of the critical aspects is that membranes highly enriched in polyphosphorylated phosphoinositides (PPIs), are essential for NE formation, especially during the stage of membrane fusion. Theses membranes are extracted from the cytoplasm of the fertilised oocyte (MV1) and sperm nuclei (NERs). We made model membranes with similar lipid composition to MV1 and NERs and studied their structure, dynamics and morphologies by solid-state NMR spectroscopy and electron microscopy. We show that PPIs have a positive membrane curvature, inducing small vesicles and elongated micelles. More importantly, we illustrate that “MV1-like” membranes are very fluid. “NERs-like” membranes are globally ordered and belong to the family of liquid ordered phases. We also evidenced that PPIs can counterbalance in part the ordering effect of cholesterol. Moreover we made model membranes with similar lipid composition to MV2, non-enriched in PPIs membranes which constitute 90% of the vesicles forming the NE. This model membrane shows an in-between dynamics compared to MV1 and NERs. We therefore propose a mechanism describing the role of PPIs during membrane fusion leading to nuclear membrane assembly.