Le travail de cette thèse porte sur l’étude à l’échelle atomique des molécules de Cycloparaphénylènes ([n]CPPs) et leurs dérivés, par modélisation ab initio (calculs par DFT/LDA). La première étude a été de regarder la stabilité de ces anneaux lors de leurs fonctionnalisations par des halogènes et les changements structuraux induits. La notion importante d’énergie de courbure a été soulevée pour trouver de nouvelles routes de synthèse. L’encapsulation de fullerène C60 à l’intérieur des [10]CPPs est une part très importante de cette thèse, avec plus particulièrement l’interaction entre le dimère d’azafullerène (C59N)2 et deux [10]CPPs. Les interactions supramoléculaires et l’alignement de deux [10]CPPs sur ce dimère ont été regardés théoriquement mais aussi expérimentalement grâce à une collaboration avec deux équipes de recherches en Allemagne et en Grèce. La possibilité d’alignement des [10]CPPs a conduit à l’étude de la fonctionnalisation de ces molécules dans le but de les connecter avec différents ponts de type aromatique, polymère ou métallique pour former une nouvelle famille de pseudo-nanotubes composé de [10]CPPs connectés. Selon les connexions utilisées, les propriétés de conduction des pseudo-nanotubes varient de semi-conducteur à large gap jusqu’à des structures métalliques. Dans ce manuscrit, les interactions entre les [n]CPPs et les nanotubes de carbone ont été étudiés pour former des structures où le [n]CPP interagit à l’intérieur ou autour du nanotube de carbone. Dans ce cadre, l’étude de la rotation du [n]CPP montre une très faible force de frottement et permet ainsi de prévoir une rotation ultra rapide du CPP. / The work in this thesis concerns the study at the atomic scale of Cycloparaphenylene ([n]CPP) molecules and their complexes and derivatives, using ab initio modeling methods (DFT/LDA). I initially look at the stability of these molecular rings when functionalized by halogens, and the structural changes induced. The important notion of curvature energy is raised to find new synthesis routes. The encapsulation of C60 fullerene inside [10]CPPs is a very important part of this work and more particularly the interaction between the azafullerene dimer (C59N)2 and two [10]CPPs. This allowed us to look at supramolecular interactions and the alignment of two [10]CPPs on this dimer both theoretically and experimentally, through collaboration with research teams in Germany and Greece. The possibility of templated alignment of [10]CPPs leads to a study on the functionalization of these molecules with the aim of connecting them together with various connectors, for example with aromatic species, polymers or metals to form a new family of pseudo-nanotubes composed of multiply inter-linked [10]CPPs. Depending on the connections used, the conduction properties of the 'pseudo-nanotubes' can vary from wide-gap semiconductors to metallic structures. I also show in this manuscript, that [n]CPPs and carbon nanotubes can interact to form structures where the ring is encapsulated inside or around the carbon nanotube. In this context, the study of the rotation of cycloparaphenylene demonstrate a very low frictional force and thus predict ultra-rapid CPP rotation.

Dans le cadre du développement de nouvelles technologies pour la protection environnementale, et tout particulièrement pour la dépollution de l’eau ou de l’air, le présent travail de thèse porte sur la mise en œuvre de matériaux semiconducteurs à morphologies contrôlées, susceptibles d’activités photocatalytiques permettant la dégradation ou la transformation de molécules en milieux aqueux. Plusieurs types de synthèses conduisant à des morphologies diversifiées ont été mises en œuvre. Chaque matériau a été caractérisé par diffraction de rayons X, microscopies électroniques à balayage et en transmission, et parspectroscopie Raman. La réflectance diffuse a été utilisée pour déterminer les énergies de bandes interdites des matériaux. Compte tenu des propriétés déjà connues pour les tungstates de type MWO4, notre choix s’est orienté vers trois matériaux : le trioxyde WO3, le tungstate SrWO4 et un nouveau tungstate NaCe(WO4)2 ou Na0,5Ce0,5WO4. L’oxyde WO3 a été choisi comme matériau de référence. Pour ce matériau, deux types de morphologies ont été obtenues : des nanoplaquettes et des nanosphères. Le tungstate SrWO4 de structure scheelite a été synthétisé sous deux formes microstructurales : des sphères et des navettes. Un nouveau matériau a été synthétisé et caractérisé : le tungstate double Na0,5Ce0,5WO4 de structure scheelite. Pour cette nouvelle phase, trois morphologies 3D hiérarchisées ont été élaborées en utilisant la méthode hydrothermale en présence d’EDTA. Pour chaque morphologie observée, un mécanisme de germination-croissance est proposé. Les performances photocatalytiques des différentes formes morphologiques ont été évaluées lors de la dégradation de la rhodamine B (RhB) et du bleu de méthylène (BM), sous rayonnements UV et visible. L’efficacité photocatalytique des différentes microstructures a été étudiée en fonction du pH du milieu réactionnel. À partir des résultats obtenus, nous avons pu montrer la forte corrélation entre largeur de bande interdite et réactivité photocatalytique, mais aussi entre morphologies, tailles et propriétés photocatalytiques. Il est apparu que la dégradation reposesur deux mécanismes complémentaires : l’adsorption des molécules due à la porosité des microstructures et à leur morphologie, et la réaction photocatalytique due aux radicaux actifs générés par les paires e-/h+ photogénérées. Ainsi, la RhB se décompose en présence de SrWO4 et WO3 sous UV-C (254 nm) et UV-Vis (365 nm) respectivement. Le bleu de méthylène se dégrade en présence de NaCe(WO4)2 sous rayonnement solaire UV-Vis. / In the framework of the development of new technologies for environmental protection, andmore specially for the depollution of water or air, this work deals with the implementation ofsemiconductor materials with controlled morphologies, likely photocatalytic activities andtheir enabling the degradation or transformation of organic molecules in aqueous media.Several types of syntheses leading to diversified morphologies have been implemented. Eachmaterial was characterized by X-ray diffraction, scanning and transmission electronmicroscopies, and Raman spectroscopy. Diffuse reflectance was used to determine the bandgap of the materials. Given the properties already known for MWO4 tungstates, we chosethree materials: WO3 trioxide, SrWO4 tungstate and a new tungstate NaCe(WO4)2 orNa0.5Ce0.5WO4. The oxide WO3 was chosen as the reference material. For this material, twotypes of morphologies were obtained: nanoplates and nanospheres. The tungstate SrWO4 withscheelite structure was synthesized in two microstructural forms: spindles and spheres. A newmaterial was synthesized and characterized: double tungstate of Na0.5Ce0.5WO4 with scheelitestructure. For this new phase, three hierarchical 3D morphologies were developed using thehydrothermal method in the presence of EDTA. For each observed morphology, agermination-growth mechanism is proposed. The photocatalytic performances of the differentmorphological forms were evaluated during the degradation of rhodamine B (RhB) andmethylene blue (MB), under UV and visible radiation. The photocatalytic efficiency of thedifferent microstructures was studied as a function of the pH of the reaction medium. Fromthe results obtained, we have been able to show the strong correlation between band gap andphotocatalytic reactivity, but also between morphologies, sizes and photocatalytic properties.It has been shown that the degradation is based on two complementary mechanisms: theadsorption of molecules due to the porosity of the microstructures and their morphology, andthe photocatalytic reaction due to the active radicals generated by the photogenerated e-/ h+pairs. Thus, RhB decomposes in the presence of SrWO4 and WO3 under UV-C (254 nm) andUV-Vis (365 nm) respectively. Methylene blue degrades in the presence of NaCe(WO4)2under UV-Vis solar radiation.

Ce travail de thèse propose une nouvelle approche pour la préparation de membranes à matrice mixte basée sur l’utilisation de copolymères à blocs et de nanoparticules inorganiques disposant de propriétés magnétiques. Des aggrégats de copolymères ont été préparés avec une morphologie variée (sphères, cylindres et vésicules) à partir du copolymère poly(acide méthacrylique)-b-poly(méthacrylate de méthyle). Ce dernier a été synthétisé par polymérisation radicalaire contrôlée par transfert de chaîne réversible par addition-fragmentation (RAFT) dans l’éthanol à 70°C. Des particules d’oxyde de fer ont, quant à elles, été préparées en présence de différents stabilisants à température variée pour permettre d’atteindre la charge de surface et les propriétés magnétiques recherchées. La structure des copolymères à bloc a permis d’obtenir à la fois des membranes hydrophobes via le procédé de séparation de phase induite par un non-solvant, ainsi que des membranes hydrophiles lorsque que la technique de spin-coating était appliquée aux aggrégats formés par auto-assemblage induit lors de la polymérisation. Grâce à l’étude détaillée des propriétés de filtration des membranes obtenues, la relation structure-propriété a été discutée sous l’action d’un champ magnétique externe. Enfin, la sensibilité au colmatage a été vérifiée via la filtration de solutions de protéines. Il a ainsi été démontré une diminution notable du colmatage sous champ magnétique, ouvrant de belles perspectives pour ces nouvelles membranes. / This thesis presents a new approach to produce mix matrix membranes using block copolymers and inorganic nanoparticles having magnetic properties. The polymeric nanoparticle with different morphologies (linear, Spheres, worms, and vesicles), from poly (methacrylic acid)-b-(methyl methacrylate) diblock copolymer, were synthesized using Reversible addition−fragmentation chain transfer polymerization (RAFT) in ethanol at 70 ֠C. The inorganic counterpart, iron oxide nanoparticles were prepared using different stabilizers at various temperatures to acquire the necessary surface charge and magnetic properties. The chemistry of the particles leads to form both hydrophobic membranes using non-solvent induced phase separation as well as a hydrophilic membrane by using the simple spin coating technique with the particles from polymerization induced self-assembly. By a detailed experimental study of the membrane filtration, the influence of different parameters on the process performance has been investigated with and without magnetic field. Finally, membrane fouling has been studied using protein solution. Also, the membrane performance was examined under magnetic field revealing the successful reduction in the fouling phenomenon making them new performant membranes in the area of membrane technology.

Les diaryléthènes et leurs dérivés terrylènes sont prometteurs pour la prochaine génération de dispositifs optoélectroniques en raison de leurs excellentes propriétés photochimiques. Pour les rendre viables pour les appareils électroniques miniaturisés, il est nécessaire d'étudier cette classe de molécules au niveau unimoléculaire avec le microscope à tunnel sous vide ultra-élevé (UHV STM). Cette thèse comporte trois parties: 1) développement de terarylènes hautement sensibles à la commutation; (2) leur modification pour les études STM; et 3) les résultats de ces études STM. Pour être étudié à l'échelle de la molécule unique par STM, des terarylènes ayant une sensibilité de commutation élevée ont été sélectionnés. Ces composés présentent des rendements quantiques élevés allant jusqu'à 100%. Cependant, la réaction de cycloréversion reste faible, de sorte qu'une voie alternative, grâce à un mécanisme oxydatif à réaction en chaîne, a été recherchée. Dans une première partie, nous montrons que l'efficacité et la vitesse de cette réaction peuvent être contrôlées par la fixation de groupes aromatiques sur les carbones réactifs. Dans la deuxième partie, nous avons fonctionnalisé ces molécules afin de les étudier par STM en introduisant des groupes tert-butyle et chlorure. Tout en préservant leurs excellentes propriétés photochimiques, les groupes tert-butyle présentent un excellent contraste lumineux dans les images STM, ils minimisent aussi l'agrégation de ces molécules sur la surface et découplent légèrement les molécules de la surface. Les atomes de chlore permettent de contrôler les assemblages moléculaires sur des substrats isolants de type bicouche de NaCl cristalline précédemment déposés sur un substrat métallique. Dans la troisième partie, les résultats de STM sont présentés. Nous avons développé une nouvelle approche ascendante pour la formation reproductible de nano-assemblages du terarylène non modifié à 77 K. Quant au terarylène modifié par les groupes tert-butyle, il présente à 5 K sur une surface d'Ag (111) différentes formes qui, grâce à la position des groupes tert­butyles à contraste élevé et à l'aide de calculs DFT, ont pu être assignées comme étant différentes conformations de surface de la molécule. Sur NaCl / Ag (111), il a été possible de visualiser les états occupés et inoccupés de la molécule. Cela illustre que, pour ces applications, des molécules avec des propriétés appropriées peuvent être des candidates intéressantes pour des études STM afin d'obtenir des informations sur leurs propriétés à l'échelle de la molécule unique. De telles molécules peuvent être optimisées pour tenir compte de la surface, car sa simple présence peut induire un comportement bien différent de celui obtenu en solution. Cette thèse ouvre les terarylènes à des applications futures nécessitant une surface solide. / Photoswitching diarylethenes, and their terarylene derivatives, are promising for the next generation optoelectronic devices because of their excellent photochemical properties. To make them viable for miniaturized electronic devices, it is necessary to study this class of molecules at the single molecular level by scanning tunneling microscopy under ultra-high vacuum (UHV STM). This thesis has three parts: 1) development of terarylenes highly sensitive to switching; (2) their modification for STM studies; and 3) results of STM investigations. To be studied at the single molecular level by STM, terarylenes with high switching sensitivity have been selected. These compounds display high quantum yields of up to 100 %. However, the cycloreversion reaction remains low so an alternative route, through a chain-reaction oxidative mechanism, has been sought. In the first part, we show that the efficiency and speed of this reaction may be controlled by attachment of aromatic groups on the reactive carbons. In the second part, we functionalized these molecules for STM studies by attaching tert-butyl and chloride groups. These substituents preserve their excellent photochemical and switching properties while tert-butyl groups show bright contrast in STM images, minimize aggregation of these molecules on the surface, and slightly decouple the molecule from the surface. The chlorine group has been introduced to direct their surface assembly on insulating substrates composed of crystalline NaCl bilayer previously grown over a metallic substrate. In the third part, results of STM are presented. We developed a new bottom-up approach for forming reproducible nanoassemblies of the unmodified terarylene at 77 K. Meanwhile, at 5 K, the terarylene functionalized with tert-butyl groups present different forms on the Ag(111) surface. From the positioning of the high-contrast tert-butyl groups and with the aid of DFT calculations, we assign different conformations of the molecule on the surface. On NaCl/Ag(111), direct visualization of the occupied and unoccupied states could be achieved. This illustrates that for these applications, molecules with appropriate properties can be interesting candidates for STM studies to obtain information at the single molecular level. Such molecules may be redesigned with a consideration of the surface as its mere presence may induce behavior previously unobserved or neglected if they were studied in solution. This thesis opens terarylenes to future applications which require a solid surface.

Au cours de ce travail, nous nous sommes interesses a la synthese et a l'evaluation d'anneaux de tensio-actifs construits a la surface de nanotube de carbone comme agents de vectorisation de principe actifs.<br /> <br />Dans un premier temps, nous avons etudie la structure et le mode de synthese d'amphiphiles auto-assembles sur support de nanotube de carbone. Ces auto-assemblages conduisent a la formation de nanobagues hydrosolubles possedant un domaine hydrophobe. Au cours de cette etude, nous avons synthetise differents amphiphiles afin d'obtenir des anneaux robustes et developpe un systeme de separation des nanobagues afin d'ameliorer leur extraction. La caracterisation de la structure en nanobagues a ete realisee a l'aide de differentes techniques et en particulier par diffusion des neutrons aux petits angles. <br /> <br />Enfin, une evaluation des nanobagues nous a permis de montrer que ces nanovecteurs possedent les caracteristiques requises pour une utilisation comme agent de vectorisation de medicaments. Ces nanovecteurs ont la capacite d'inclure des principes actifs a des taux d'inclusion importants et d'augmenter de facon significative la solubilite de ces molecules dans l'eau. De plus, ces especes n'ont montre aucune toxicite apparente in vitro et in vivo lors d'etudes preliminaires.

Ce travail décrit la synthèse de ligands donneurs-p à base (pyrrolo)tétrathiafulvalène (PTTF) et leur utilisation comme motif unitaire dans la construction d'architectures auto-assemblées de type polygones moléculaires, ou encore comme récepteurs moléculaires électroactifs. Différentes stratégies de synthèse sont présentées, permettant l'accès à sept motifs PTTF rigides et porteurs de, une, deux ou quatre unités coordinantes pyridyles, dont les positions relatives sont variables. Les caractéristiques géométriques de ces systèmes ont pu être évaluées par diffraction de rayons-X sur les intermédiaires. La préparation de plusieurs complexes ou édifices supramoléculaires incorporant ces unités redox est réalisée grâce à une stratégie d'auto-assemblage assistée par des métaux. Celle-ci s'appuie sur la réaction entre les ligands électroactifs à base PTTF et divers complexes métalliques de palladium, platine ou rhénium. En particulier les complexes plans-carrés de Pd(II) et de Pt(II) dont deux positions cis sont bloquées permettent de générer des édifices à deux unités redox PTTF orthogonales lorsqu'un ligand à un seul site coordinant est utilisé, ou des carrés moléculaires par auto-assemblage d'unités PTTF ditopiques. La cavité générée dans ces macrocycles est tapissée de quatre motifs donneurs-p, chacun réversiblement oxydable en deux étapes monoélectronique en cation-radical puis en dication. Ces structures auto-assemblées sont caractérisées à l'aide de différentes techniques complémentaires (RMN multinoyaux et DOSY, spectroscopies UV-visible et IR, spectrométrie de masse (ESI, ESIFTICR), voltammétrie cyclique). Le potentiel applicatif de ces systèmes, ligands électroactifs à base PTTF, complexes dimériques en coin, ou encore carrés moléculaires est illustré à l'aide de quelques exemples étudiés de manière préliminaire. La synthèse de nouveaux récepteurs moléculaires issus de l'association du motif redox TTF et d'un site coordinant pyridyle, connectés par une jonction imine, est également décrite. La performance du relai imine dans le système conjugué D-p-A s'avère comparable à celles des liens éthyléniques ou acétyléniques correspondants, comme le démontre la modulation du transfert de charge intramoléculaire au sein de ces systèmes, en fonction de l'état libre ou complexé du groupement pyridyle. Cette efficacité se traduit par une double signature du processus de complexation du Pb(II), comme le démontrent les dosages RMN-1H et UVvisible : à la reconnaissance électrochimique habituellement rencontrée pour les récepteurs à base de TTF (variation des potentiels rédox), vient s'ajouter une signature colorimétrique visible à l'oeil nu (changement de couleur en solution).

En combinant l’expertise du Cermav dans la conception de films minces de très haute résolution obtenus par auto-assemblage de glycopolymères biosourcés et le savoir-faire du LETI sur les procédés de lithographie innovante, l’objectif de ce projet de thèse est d’évaluer ces nouveaux copolymères biosourcés -associant des oligosaccharides- comme solution alternative pour la nano lithographie de demain. En effet, ces dernières années l’équipe de « Physico-chimie des glycopolymères » du Cermav dirigée par R. Borsali a développé une nouvelle classe de glycopolymères (type PS-Maltoheptaose, PCL-Maltoheptaose, Xyloglycan-PSSI) pouvant s’auto-organisér avec une résolution de 5nm, dépassant ainsi largement la résolution atteinte aujourd’hui par les seuls copolymères à blocs issus du pétrole type PS-PMMA (20nm). En parallèle, durant les deux dernières années, le Cea/Leti a validé le potentiel des procédés basés sur l’auto assemblage des copolymères à bloc type PS-b-PMMA (résolution 20nm) comme solution alternative aux techniques de lithographie actuelles. Ces résultats positionnent le Cea/Leti dans l’état de l’art international et constituent une bonne base pour intégrer, dans le domaine de la nano-electronique, de nouveau systèmes à plus forte résolution (<10nm), tels que ceux développés par le Cermav. Le travail de thèse proposé se déroulera en trois temps : – Dans un premier temps le candidat adressera la synthèse et la caractérisation de nouveaux copolymères à blocks hybrides associant des oligosaccharides. – Ensuite il va d’intéressé à l’élaboration de glycofilms nano-organisés ainsi que à l’identification des facteurs importants jouant sur la nano-organisation. – Et finalement le contrôle de l’organisation à l’échelle nanométrique par grapho-épitaxie pour des applications lithographiques sera adressé. Deux applications seront visées : le contact et la ligne (phases cylindriques et lamellaires). La compatibilité du procès avec les contraintes de la micro-électronique sera également détaillée. / Combining the Cermav expertise in the thin films design with very high resolution obtained by self-assembly of glycopolymers biobased and the know-how of LETI on innovative lithography processes, the objective of this thesis is to evaluate these new bio-based copolymers, combining-oligosaccharides as an alternative for nano lithography tomorrow. Indeed, in recent years the team of "Physical Chemistry of glycopolymers" of Cermav directed by R. Borsali has developed a new class of glycopolymers (PS-maltoheptaose, PCL-maltoheptaose, Xyloglycan-PSSI) can self-organize with a resolution of 5 nm, far surpassing the resolution reached today only by block copolymers from Oil PS-PMMA (20 nm). In parallel, during the last two years, Cea / Leti has validated the potential methods based on self-assembly of block copolymers PS-b-PMMA (20 nm resolution) as an alternative to the current lithography techniques. These results position the Cea / Leti in the international state of the art and provide a good basis for integration in the field of nano-electronics, new systems with higher resolution (<10 nm) as those developed by the Cermav. The proposed thesis work will take place in three stages: - First time candidate address the synthesis and characterization of new copolymers blocks combining hybrid oligosaccharides. - Then he's going to be interested in the development of nano-glycofilms organized as well as to identify important factors playing on the nano-organization. - And finally the control of the organization at the nanoscale by grapho-epitaxy for lithographic applications will be addressed. Two applications are described: the contact line (cylindrical and lamellar phases). Compatibility constraints trial microelectronics will also be detailed.

L'auto-assemblage est une technique de structuration qui permet de contrôler la forme et la construction de systèmes organisés à différentes échelles de longueur. Dans cette thèse, nous nous sommes intéressés à l'auto-organisation de films de savon formés dans des milieux confinés et structurés. Les supports de séchage sont constitués d'un réseau de plots cylindriques en PDMS dont les positions peuvent varier et ainsi permettre le contrôle de la structure finale. Nous avons étendu une étude préexistante en réseaux carrés à des réseaux rectangulaires pour créer une anisotropie de manière à orienter les films dans des directions préférentielles. Nous avons pu montrer que les films de savon s'alignaient toujours dans la direction pour laquelle la distance entre les plots était la plus courte, et ce pour seulement 5 à 10% de différence de distance entre les axes. En outre, l'augmentation de l'épaisseur des plots permet de rendre plus brusque la transition (2%) entre désordre et alignement des films. Ces résultats ont été complétés par des simulations numériques permettant de modéliser l'ensemble des séchages. Nous avons enfin pu effectuer des expériences de séchage complémentaires dans des réseaux en losanges et dans des réseaux quasicristallins. La forme des plots a également été modifiée de façon à créer un contraste visuel du dépôt de séchage. / Self-assembly is a structuration technique which allows to control the shape and to build organized systems at different length scales. In this Thesis, we have studied the self-assembly of soap films formed in confined and structured media. Surfaces are composed of a grid of cylindrical pillars in PDMS which positions can vary allowing to control the final structure. We have expanded a previous study performed with square grids, using rectangular grids to create an anisotropy in order to guide the orientation of films. We showed that films always aligned in the shortest direction, even with only 5 to 10% difference between axes. Furthermore, the increase of pillar thickness allows to sharpen this transition (2%) between disorder and films alignment. These results have been completed by numerical simulations allowing to model all the grids. Finally, we made additional drying experiments in diamond and quasicrystalline grids. The shape of the pillars has also been changed in order to create a visual contrast of the drying deposit.

Les virus sont connus pour infecter toutes les classes d’organismes vivants sur Terre, qu’elles soient végétales ou animales. Les virions consistent en un génome d'acide nucléique protégé par une enveloppe protéique unique ou multicouche appelée capside et, dans certains cas, par une enveloppe de lipides. La capside virale est généralement composée de centaines ou de milliers de protéines formant des structures ordonnées. La moitié des virus connus présentent une symétrie icosaédrique, les autres étant hélicoïdaux, prolats ou de structure irrégulière complexe. Récemment, les particules virales ont attiré une attention croissante en raison de leur structure extrêmement régulière et de leur utilisation potentielle pour la fabrication de nanostructures ayant diverses fonctions. Par conséquent, la compréhension des mécanismes d'assemblage sous-jacents à la production de particules virales est non seulement utile au développement d'inhibiteurs à des fins thérapeutiques, mais elle devrait également ouvrir de nouvelles voies pour l'auto-assemblage de matériaux supramoléculaires complexes. À ce jour, de nombreuses études expérimentales et théoriques sur l'assemblage de virus ont été effectuées. Des recherches expérimentales ont permis d'obtenir de nombreuses informations sur l'assemblage du virus, y compris les conditions appropriées requises pour l'assemblage et les voies cinétiques. En combinant ces informations et méthodes théoriques, une première compréhension du mécanisme d'assemblage des virus a été élaborée. Cependant, les informations provenant uniquement d'expériences ne peuvent donner une image complète, en particulier à l'échelle microscopique. Par conséquent, dans cette thèse, nous avons utilisé des simulations informatiques, y compris des techniques de Monte Carlo et de la dynamique moléculaire, pour sonder l’assemblage du virus, dans l’espoir de mieux comprendre les mécanismes moléculaires en jeu. / Viruses are known for infecting all classes of living organisms on Earth, whether vegetal or animal. Virions consist of a nucleic acid genome protected by a single or multilayered protein shell called capsid, and in some cases by an envelope of lipids. The viral capsid is generally made of hundreds or thousands of proteins forming ordered structures. Half of all known viruses exhibit an icosahedral symmetry, the rest being helical, prolate or having a complex irregular structure. Recently, viral particles have attracted an increasing attention due to their extremely regular structure and their potential use for fabricating nanostructures with various functions. Therefore, understanding the assembly mechanisms underlying the production of viral particles is not only helpful to the development of inhibitors for therapeutic purpose, but it should also open new routes for the self-assembly of complex supramolecular materials. To date, numerous experimental and theoretical investigations on virus assembly have been performed. Through experimental investigations, a lot of information have been obtained on virus assembly, including the proper conditions required for the assembly and the kinetic pathways. Combining those information and theoretical methods, an initial understanding of the assembly mechanism of viruses has been worked out. However, information coming purely from experiments cannot give the whole picture, in particular at a microscopic scale. Therefore, in this thesis, we employed computer simulations, including Monte Carlo and molecular dynamics techniques, to probe the assembly of virus, with the expectation to gain new insights into the molecular mechanisms at play.

À travers ce document, je vous présente ici la synthèse de mes années d’études doctorales. Le sujet de cette étude est la conception, synthèse et caractérisation d’élastomères supramoléculaires dont les propriétés mécaniques de certains sont photo-modulables. Nous allons parler des interactions non covalentes et de leurs utilités dans le développement des élastomères thermoplastiques (ETP) et photosensibles. Après une introduction assez générale sur la chimie supramoléculaire et les élastomères, de manière plus précise, le premier chapitre est consacré à la conception et synthèse d’édifices supramoléculaires en forme de bâtonnets et de leurs utilisations dans le développement de nouveaux matériaux élastomériques. Dans ce chapitre, nous avons démontré l’importance des ponts H comme force de réticulation. Cela a été rendu possible en synthétisant deux copolymères distincts. Le premier, en incorporant des motifs téréphtalates dans des chaines acryliques (PnBA). Le copolymère ainsi obtenu n’étant pas à mesure de former des assemblés par ponts H, nous avons procédé à la synthèse du deuxième copolymère. Ce dernier est composé de chaines acryliques (PnBA) et des motifs de téréphtalamides. Ces amides aromatiques ayant la capacité de former des ponts H, ont permis l’obtention d’un film polymérique ayant des propriétés mécaniques plus intéressantes que celle du premier copolymère. Dans cette même veine nous avons introduit des triamides aromatiques en vue de renforcer la réticulation supramoléculaire des copolymères. Au chapitre deux, toujours dans l’optique du renforcement des points de réticulation, le concept de photo-réticulation réversible est abordé. Il s’agit en fait des liens covalents photo-réversibles. Pour ce faire nous avons utilisé la molécule de coumarine. Cette dernière est capable de faire des réactions de dimérisations photo-réversibles une fois exposée à certaines longueurs d’ondes. De ce fait, son introduction dans les chaines acryliques nous a permis d’avoir des élastomères dont les propriétés mécaniques sont photo-modulables. L’étude de cette réticulation beaucoup plus forte que les réticulations supramoléculaires sera une partie importante de cette partie de la thèse. Au dernier chapitre, le troisième, nous nous pencherons sur la conception et la synthèse menant à des nanotubes peptidiques. Ces derniers étant constitués de macrolactames avec de nombreux sites de formation de ponts H seraient des candidats idéals pour l’obtention d’élastomères supramoléculaires avec des points de réticulation beaucoup plus renforcés. Ce chapitre porte essentiellement sur les différentes tentatives de synthèse de ces peptides cycliques. L’utilisation des nanotubes dans le développement de nouveaux matériaux fonctionnels est une des choses que ce chapitre aborde avec grand intérêt.