Les matériaux chiraux à base de polyoxométallates (POMs) ont montré un intérêt croissant ces dernières années, à cause de leurs propriétés remarquables et de leurs applications potentielles, notamment dans le domaine de la catalyse. L’objectif de cette thèse était de concevoir une série d’hybrides hélicoïdaux chiraux à base de polyoxométallates (NANOPOM) énantiopurs, pour des applications en catalyse hétérogène d’oxydation. Deux approches ont été utilisées pour préparer ces nouveaux matériaux. La première consiste à immobiliser les unités POM sur des nanohélices et des nanorubans de silice par couplage électrostatique et par adsorption directe du POM sur les nano-objets, car ces structures sont plus stables et moins sensibles à l’environnement extérieur. La deuxième approche consiste à fixer le POM sur des nanorubans et des nanohélices organiques préparés par auto-assemblage d’amphiphile gemini 16-2-16 (L)- ou (D)-tartrate et du POM dans l’eau. La caractérisation de ces hybrides NANOPOM par des techniques de microscopie (TEM, HR-TEM et EDX) et de spectroscopie (RMN 31P, UV-Vis, DRIFT et Raman) a permis de mettre en évidence la structure des hybrides et notamment le greffage du POM. Ces matériaux sont généralement stables, et l’induction de chiralité des supports chiraux sur le POM a été confirmée par dichroïsme circulaire, mettant en évidence l’énantiopureté de ces NANOPOMs. Ces NANOPOMs sont actifs et recyclables pour l’oxydation de sulfures, mais aucune énantiosélectivité significative n’a été observée. Les résultats obtenus durant la thèse sont encourageants et permettent d’envisager de nouveaux systèmes NANOPOMs basés sur l’incorporation du POM dans les structures hélicoïdales lors de la formation du gel, suivi d’une solidification du système organique par une couche de silice, afin d’augmenter la stabilité, propriété indispensable pour les applications en catalyse. / Chiral polyoxometalates (POMs)-based materials have attracted particular attention in recent years due to their remarkable properties and potential application, especially in the field of catalysis. The goal of this thesis is to design a series of enantiopure nanohelical structures based on polyoxometalates (NANOPOM), for their use as heterogeneous oxidation catalysts. Two approaches were used to prepare these new materials. The first one based on the immobilization of POMs on silica nanohelices and nanoribbons by electrostatic and direct adsorption grafting. These inorganic structures increase the stability and make them less sensitive to external environment. The second approach is to include POM units within the structure of organic nanoribbons and nanohelices during self-assembly of 16-2-16 (L)- or (D)-tartrate gemini amphiphile and POM in water. The characterization of these NANOPOM hybrids by using various techniques such as 31P NMR, UV-Vis, DRIFT, Raman, TEM, HR-TEM and EDX was performed and confirms the structure of these materials, especially the grafting of POM to helical supports. These materials are generally stable, and the induction chirality to the POM anion was confirmed by circular dichroism, highlighting the enantiopurity of these NANOPOM materials. The catalytic properties of these POM hybrids have been tested in the oxidation of sulfides. They are active and recoverable catalysts, unfortunately with no significant enantioselectivity observed in the condition used. We expect that new NANOPOM systems in which POM units are introduced within the structure of nanostructure during gel formation, followed by silica transcription will be more stable, an important feature for their use as recoverable catalyst.

La catalyse est par définition l’utilisation d’une quantité sous stœchiométrique d’un composé accélérant une réaction, sans entrer dans son bilan réactionnel. Si le catalyseur est une molécule organique chirale, nous pouvons effectuer des réactions d’organocatalyse asymétrique. D’autre part, si les phosphines trivalentes sont largement employées comme ligands en catalyse organométallique, elles présentent également une réactivité complémentaire aux amines en organocatalyse. Une nouvelle phosphine chirale à noyau ferrocénophane, le FerroPHANE, a été récemment développée et utilisée avec succès au laboratoire. C’est dans ce contexte que s’inscrivent mes travaux de thèse portant à la fois sur l’étude de nouveaux processus catalytiques et la synthèse de nouveaux dérivés phosphorés chiraux. Tout d’abord, une réaction de cyclisation [3+2] entre des oléfines et des allénylphosphonates catalysée par le FerroPHANE a été développée (excès énantiomériques compris entre 84 et 91%). Dans un second temps, des groupements aryles ont été introduits sur le noyau ferrocénique du FerroPHANE afin de moduler sa réactivité et son énantiosélectivité. Enfin, une nouvelle famille de phosphoramidites chiraux à noyau ferrocénique a été synthétisée et utilisée dans la synthèse de complexes de platine. / Catalysis is the acceleration of a reaction by addition of a sub-stœchiometric amount of a compound. When catalyst is a chiral organic derivative, it is possible to obtain enantioenriched products by asymmetric organocatalysis. Moreover, if trivalent phosphines have been widely developed as ligand for organometallic catalysis, their reactivity is complementary to amines in organocatalysis. A new planar chiral phosphine with ferrocenophane scaffold was recently developed and successfully used in organocatalysed reactions by our team: FerroPHANE. In this context, we have been interesting both in the development of new enantioselective [3+2] cyclization reactions catalyzed by chiral trivalent phosphines and the development of new chiral phosphorus derivatives with ferrocenophane scaffolds. In a first part, new enantioselective [3+2] cyclization reactions between olefins and allenylphosphonates, catalyzed by FerroPHANE, have been successfully developed (enantiomeric excesses between 84 to 91%). In a second part, to modify the reactivity and the enantioselectivity of this new family of phosphines, aryl groups were introduced on the ferrocenyl scaffold. Finally, a new family of chiral phosphoramidites with ferrocenyl scaffold have been synthesized and applied to the synthesis of chiral platinum complexes.

Les ligands de type bis(oxazolines) associés à des sels métalliques ont montré leur efficacité dans de nombreuses réactions de formation de liaisons C-C. L’utilisation de tels complexes chiraux en tant que catalyseurs asymétriques permet l’accès à une large variété de synthons fonctionnalisés énantioenrichis pour la synthèse de composés d’intérêt biologique. Cependant, un taux catalytique important (souvent 10 mol%) est nécessaire à l’obtention de bonnes activités et énantiosélectivités. Il est donc intéressant de pouvoir recycler ces complexes de manière à réduire le coût de leur emploi mais également d’augmenter le turn-over de ces réactions énantiosélectives.La structure des bis(oxazolines) a donc été choisie de manière à permettre le recyclage de catalyseurs par hétérogénéisation. Un nouveau concept a ainsi été mis en place, impliquant la formation de complexes à transfert de charge (CTC) entre un groupement anthracényle et la trinitrofluorénone. La formation de telles interactions non-covalentes permet la précipitation du catalyseur sous forme de CTC en milieu apolaire par ajout de pentane. Ce procédé ayant donné de très bons résultats pour la cycloaddition de Diels-Alder avec des complexes de cuivre, nous l’avons l’appliqué à d’autres transformations stéréosélectives dans le but d’étendre le champ d’application de notre méthode. Nous avons ainsi étudié cette méthode de recyclage pour les réactions de nitroaldolisation, ène-carbonyle et de cyclopropanation, à la fois dans des procédures mono- et multi-substrats mais également dans une procédure multi-réactions. Les rendements et les excès énantiomériques obtenus grâce à ces nouveaux complexes de cuivre chiraux sont analogues aux valeurs observées dans des conditions de catalyse homogène décrites dans la bibliographie. Dans une grande majorité des cas, une excellente stabilité du catalyseur en termes de sélectivité et d’activité est relevée à travers ses différentes réutilisations.La synthèse et l’utilisation de nouveaux supports permettant la formation de CTC ou d’interactions π ont également été réalisées de manière à éviter l’ajout de pentane jusqu’alors nécessaire à la précipitation de notre espèce catalytique. Ce type de catalyseur a pu être mis à l’épreuve dans les mêmes réactions que celles citées ci-dessus, avec des supports modifiés tels que le polystyrène ou la silice, mais également en présence de charbon actif. Cela nous a permis d’obtenir de bons résultats quant à l’efficacité des catalyseurs dans différentes procédures de catalyse hétérogène, avec une bonne conservation des valeurs de rendements et d’énantiosélectivités. / Chiral bis(oxazolines) associated to various metallic salts have been described as very powerful ligands for the catalytic C-C bond formation. The use of these chiral complexes as asymmetric catalysts allows for scalemic preparation of a wide range of functionalized synthons for the preparation of biologically active compounds. However, an important catalytic amount (around 10 mol%) is often needed to obtain high yields and enantioselectivities. Recycling these complexes can be interesting in terms of cost reduction and increase of the turn-over of these enantioselective reactions.These bisoxazolines were designed to allow recycling of the catalyst by heterogeneization thanks to a new methodology involving the formation of charge transfer complexes (CTC). This non-covalent interaction, linking the anthracenyle moiety and the trinitrofluorenone leads to precipitation of the catalytic species as a CTC due to the addition of pentane. This procedure has successfully been applied to the Diels-Alder reaction with copper complexes and we then endeavoured to carry out other transformations in order to broaden the scope of our methodology. We therefore attempted to carry out nitroaldolizations, carbonyle-ene and cyclopropanations reactions, both in mono- and multi-substrates procedures and in an original multi-reaction concept. Yields and enantioselectivities obtained with these new chiral catalysts compared satisfactorily with described homogeneous conditions. In the most cases, the CTC proved to be highly stable over the course of its different reuses.New supports allowing for CTC formation or π interactions have been prepared and tested in order to avoid having to precipitate the catalyst with pentane for recovery. This type of catalyst was subjected to the same, previously mentioned, reactions with modified supports such as polystyrene, silica or charcoal. These modifications made for efficient homogenous catalytical systems, whilst conserving high yields and enantioselectivities.

Sur la période 2006-2008, les prix de la plupart des produits agricoles ont connu une hausse spectaculaire. Un des facteurs explicatifs de cette flambée des prix est le changement climatique. En effet, l’instabilité pluviométrique et les températures extrêmes affectent négativement les récoltes agricoles et entraînent une baisse de l’offre alimentaire sur les marchés internationaux qui contribue à la hausse des prix agricoles. La flambée des prix agricoles et le changement climatique soulèvent de sérieuses préoccupations en ce qui concerne l’inflation et le bien être des populations dans le monde et surtout dans les pays pauvres dépendants des marchés internationaux. Dans un premier chapitre, nous montrons à partir de modèles économétriques sur séries temporelles que la hausse du prix du pétrole et les fluctuations du dollar américain sont les principaux facteurs de la hausse des prix internationaux agricoles. Dans un deuxième chapitre, à l’aide d’un modèle de cointégration non linéaire, nous mettons en évidence le fait que les hausses du prix du riz sur le marché international se transmettent plus rapidement aux marchés intérieurs du Burkina Faso que les baisses. Dans un troisième chapitre, nous montrons que la hausse du prix international du riz a un effet négatif sur la pauvreté et les inégalités de revenu au Burkina Faso. Le quatrième chapitre met en évidence l’effet négatif et significatif de la variabilité climatique sur la sécurité alimentaire dans les pays en développement. Cet effet apparait plus élevé dans les pays africains. Il ressort de cette thèse que les pays en développement et plus particulièrement les pays africains sont fortement vulnérables aux chocs de prix alimentaires et au changement climatique. Cette vulnérabilité s’explique par le fait que ces pays dépendent des importations alimentaires et ont un secteur agricole sensible au climat. Des initiatives de protection sociale des populations pauvres sont nécessaires compte tenu de l’accès limité à la nourriture engendré par la flambée des prix alimentaires. Des investissements viables pour une croissance agricole soutenue sont aussi nécessaires. Il peut s’agir d’investissements pour l’amélioration des infrastructures rurales et des services agricoles ainsi que pour la recherche de nouvelles pratiques agricoles moins sensibles aux aléas climatiques. / Over the period 2006-2008, the prices of most of agricultural commodities considerably increased. One of the explanatory factors of this surge in prices is climate change. Indeed, rainfall instability and extreme temperatures negatively affect agricultural crops and lead to reduced food supply in international markets, which contributes to the rise in food prices. Soaring food prices and climate change raise serious concerns regarding inflation and welfare of households in the world and especially in poor countries that depend on food imports. In a first chapter, using econometric models applied to temporal series, we show that rising oil prices and fluctuations in the U.S. dollar are the main causes of the rise in world food prices. In a second chapter, using the threshold cointegration tests, we highlight the fact that the imported rice prices in the local markets of Burkina Faso respond more rapidly to increases than to decreases in the world price. In a third chapter, we show that the increase in the world rice price has a negative effect on poverty and income inequality in Burkina Faso. The effect is lower in the rice-producing areas but remains negative. The fourth chapter highlights the significant and negative effect of climate variability on food security in developing countries. The effect is higher in African countries than in other countries. The main message of this thesis is that developing countries and especially African countries are highly vulnerable to food price shocks and to climate change. This vulnerability might be explained by the fact that these countries depend on food imports and have an agricultural sector sensitive to climate variability. Initiatives for the social protection of poor households are required due to limited food access caused by soaring food prices. Investments for sustained agricultural growth are also required. These are for example investments for the improvement of rural infrastructure and agricultural services as well as development of new agricultural practices less sensitive to climate.

Le travail présenté dans ce manuscrit consiste à développer une voie de synthèse originale visant les alcaloïdes de type Lycorine, composés naturels isolés de plantes de la famille des Amaryllidaceae, possédant des activités anticancéreuses prometteuses. La réaction clé de métathèse tandem ène-yne-ène a été explorée avec succès, permettant un accès rapide au cœur hexahydroindole des Lycorines. Le développement de nouvelles méthodes synthétiques autour de composés de type N-sulfinylthioimidate a été réalisé ; leur synthèse efficace en trois étapes, leur fonctionnalisation en position α par des halogénures d'alkyles ou des aldéhydes, ainsi que leur réduction ménagée en aldimines α-chirales hautement fonctionnalisées ont été étudiés. Ces aldimines représentent des intermédiaires clés avancés pour la synthèse de divers membres de la famille des Lycorines : la synthèse totale des α et γ-Lycorane a donc été réalisée ; la synthèse de composés mono-hydroxylés tels que la Fortucine et la Kirkine est en cours d'étude. / The work reported in this manuscript concerns the development of an original synthetic strategy towards Lycorine-type alkaloids, natural products isolated from the plants of the Amaryllidaceae family, owning promising antitumoral activities. The tandem metathesis key step ene-yne-ene was explored with success, offering a quick access to the Lycorine hexahydroindole core. The development of new synthetic methods around N-sulfinylthioimidates was performed: the settings up of their efficient synthesis in three steps, their α-functionalization with halide alkyles or aldehydes, as well as their reduction in α-chiral aldimines highly functionalised were studied. These aldimines represent advanced key intermediates for the synthesis of several members of the Lycorine family: we achieved the total synthesis of α and γ-Lycorane; the synthesis of mono-hydroxylated compounds such as Fortucine and Kirkine is on going.

Ce projet de thèse avait pour objet d’étudier la régulation de la biodisponibilité du monoxyde d’azote (NO) à travers la supplémentation en nitrate (NO3-) chez l’homme, et la perfusion d’ADMA chez l’animal. Nous avons essayé de déterminer les répercussions de la modulation de la biodisponibilité du NO sur la perfusion musculaire à l’exercice, et l’effet de l’aptitude aérobie sur cette modulation. Dans notre méta-analyse, nous avons rapporté une diminution de la consommation d’oxygène (V̇O2) lors d’exercices d’intensité modérée à élevée, avec une amélioration de la tolérance à l’exercice sans réduction du V̇O2 chez les sujets présentant une pathologie. Dans une seconde étude, aucune amélioration de la tolérance à l’effort n’a été observée chez des athlètes [consommation maximale d’oxygène (V̇O2max) > 65 mL.min-1.kg-1] au cours d’un exercice intermittent d’intensité supramaximale après une supplémentation en NO3- et sans modification au niveau du V̇O2 et de la perfusion musculaire. Une troisième étude montre que l’aptitude aérobie et l’apport en O2 aux muscles, dépendante de la perfusion musculaire, ne sont pas associés à la concentration plasmatique d’ADMA chez des sujets jeunes et sains. Enfin, notre quatrième étude ne rapporte pas d’effet de la perfusion de l’ADMA sur la perfusion musculaire au cours d’un exercice de course chez des rats. En conclusion, la supplémentation en NO3- peut contribuer à une amélioration de la performance à travers une réduction du coût en O2 pour des exercices sous-maximaux. Cependant, les sujets entraînés en endurance avec une aptitude aérobie élevée ne présentent ni d’effet ergogénique, ni d’amélioration de la perfusion musculaire à la suite d’une supplémentation en NO3- lors d’exercices intermittents supramaximaux, contrairement aux sujets modérément entraînés. En outre, l’ADMA, en tant inhibiteur de la synthèse du NO, ne semble pas jouer un rôle dans la régulation du débit sanguin et de l’apport en O2 aux muscles actifs, en l’absence de conditions pathologiques. / We aimed to determine whether dietary nitrate (NO3-) supplementation and ADMA modulate NO bioavailability and muscle blood flow during exercise. The second purpose was to establish whether aerobic fitness alters the effects of dietary NO3- supplementation and ADMA on muscle blood flow during exercise. In our meta-analysis, we found that dietary NO3- supplementation decreases V̇O2 during exercise performed in the moderate and heavy intensity domains in healthy subjects, and enhances exercise tolerance in subjects with chronic diseases, but no change in V̇O2. Our second study showed that dietary NO3- supplementation did not increase the number of repetitions completed during supramaximal intensity intermittent exercise in endurance athletes with high aerobic fitness (V̇O2max > 65 mL.kg-1.min-1), and did not increase muscle blood volume. In the third study, aerobic fitness is not related to muscle O2 delivery and plasma ADMA concentrations in young male subjects with a wide range of aerobic fitness level. In the fourth study, increased plasma ADMA levels did not decrease muscle blood flow during low-treadmill running exercise in healthy rats. In conclusion, dietary NO3- supplementation could contribute to an improved tolerance to exercise by reducing O2 cost during exercises at submaximal intensities. However, endurance-trained athletes with high V̇O2max level do not benefit from the effects of dietary NO3- supplementation on exercise performance and muscle blood flow as reported in moderately trained subjects. Moreover, ADMA did not regulate muscle blood flow and O2 delivery during exercise in conditions free from cardiovascular and metabolic diseases in humans and in the rat with pharmacological-induced increase in plasma ADMA levels.

Cette thèse est consacrée à l'étude de quelques propriétés du modèle d'exclusion asymétrique unidimensionnel, un modèle exactement soluble de particules en interaction présentant un état stationnaire hors d'équilibre.<br />Dans une première partie, nous expliquons les liens que le modèle d'exclusion asymétrique entretient avec d'autres modèles de la physique statistique, en particulier des modèles de croissance, de polymère dirigé en milieu aléatoire, ou encore des modèles de vertex. Après avoir récapitulé quelques résultats connus, nous expliquons comment le modèle d'exclusion peut être étudié en utilisant l'Ansatz de Bethe.<br />La deuxième partie est consacrée au calcul par Ansatz de Bethe des fluctuations du courant dans le modèle d'exclusion partiellement asymétrique avec des conditions aux bords périodiques. Utilisant une formulation fonctionnelle des équations de Bethe, nous obtenons des expressions exactes pour les trois premiers cumulants du courant. À partir de ces expressions exactes et de calculs effectués pour de petits systèmes, nous conjecturons ensuite une expression combinatoire explicite pour tous les cumulants du courant.<br />Dans la troisième partie, nous présentons le modèle d'exclusion à plusieurs classes de particules, qui généralise le modèle étudié dans les deux premières parties. Nous montrons que ses probabilités stationnaire peuvent s'écrire sous la forme de traces de produits de matrices. Nous expliquons ensuite la formulation algébrique de l'Ansatz de Bethe pour ce modèle.

L'océan est un vaste réservoir de molécules potentiellement anticancéreuses. Ce manuscrit présente l'approche synthétique de deux molécules naturelles cytotoxiques : le (+)-discodermolide et le dolabélide A. Les motifs polypropionates de ces molécules ont été construits par l'association de trois réactions : la condensation de Claisen pour introduire le motif β-cétoester, l'hydrogénation asymétrique du β-cétoester catalysée par des complexes chiraux de ruthénium puis la méthylation diastéréosélective du β-hydroxyester. Pour le (+)-discodermolide, trois fragments avancés ont été élaborés et 12 des 13 centres stéréogènes mis en place, dont 8 par hydrogénation asymétrique ou méthylation diastéréosélective avec d'excellentes stéréosélectivités. Pour le dolabélide A, deux fragments avancés ont été préparés, et 7 des 8 groupements hydroxyles ont été installés par hydrogénation asymétrique avec des stéréosélectivités supérieures à 95 %.

Ce manuscrit présente le développement d'une méthode de synthèse de motifs polypropionates et son application à la synthèse totale de deux molécules naturelles cytotoxiques : le Dolabélide A et le (+)-Discodermolide. Cette méthode, par analogie avec les voies de biosynthèse des polypropionates, permet la synthèse séquentielle et itérative de ces motifs par l'association de trois réactions : l'hydrogénation asymétrique de béta-cétoesters et de béta-hydroxycétones catalysée par des complexes chiraux du ruthénium, la méthylation diastéréosélective de Fráter-Seebach et la condensation de Claisen. Pour le Dolabélide A, deux fragments avancés ont été préparés, et 7 des 11 centres stéréogènes ont été installés par hydrogénation asymétrique avec des sélectivités supérieures à 95 %. Pour le (+)-Discodermolide, trois fragments intermédiaires ont été élaborés et 10 centres stéréogènes mis en place dont 7 par hydrogénation asymétrique ou méthylation diastéréosélective, ici encore avec des sélectivités supérieures à 95 %.

Ce manuscrit présente l'utilisation de trifluoro(organo)borates de potassium dans des réactions de formation de liaisons carbone-carbone catalysées par des complexes du rhodium. Ces composés très stables, faciles à préparer et à purifier constituent une alternative intéressante aux dérivés du bore trivalent habituellement utilisés en catalyse. Un système catalytique général a été développé pour réaliser des additions de Michael asymétriques. L'emploi d'une diphosphine chirale assure un bon contrôle de l'énantiosélectivité et de bonnes conversions sont obtenues en milieu neutre sans ajout d'un large excès d'organométallique. Une nouvelle méthode catalytique d'addition-1,2 a permis d'obtenir des alcools dans des conditions très douces. Cette réaction très générale peut être appliquée à la synthèse de carbinols diversement substitués. Enfin, une réaction de couplage entre un aldéhyde et un organométallique a été découverte. L'activation formelle d'une liaison C-H permet ainsi un accès facile à de nombreuses cétones non symétriques à partir de dérivés peu fonctionnalisés.