Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l’Université de Montréal. / Methodology was developed for synthesizing chemical libraries for discovering new peptide honnone receptor ligands. In particular, a combinatorial strategy was used for library synthesis of neruokinin and somatostatin receptor ligand candidates. This strategy was based on the design and synthesis of indolizidin-2-one amino acid scaffolds and their subsequent incorporation into a series of amido amides (88-140) using a novel solid-phase approach. Dipeptide mimic 7-benzylindolizidinone amino acid 48 was synthesized on a gram scale by a literature procedure and then introduced into a library of candidates (88-140) to discover new somatostatin and nemokinin receptor ligands. A combinatorial strategy was employed for their synthesis which featured oxime resin as solid support. 7-Benzylindolizidinone AL(BOC) amino acid 48 was coupled to oxime resin. The library members were then obtained by a sequence featuring deprotection of the BOC group, free basing and coupling to the amine with 5 different carboxylic acids, followed by displacement with 9 different primary amines to give amido amide targets. (J A second scaffold was conceived and synthesized in the second part of the thesis. Enantiopure 7^-(BOC)amino-7-[3-azidopropyl]mdolizidm-2-one acid 141 has been synthesized by displacement of the methanesulfonate of its 7- hydroxypropyl counterpart 151 with sodium azide and subsequent ester hydrolysis. ^V-(BOC)Amino-7-[3-hydroxypropyl]indolizidin-2-one ester 151 was obtained from a sequence commencing with the alkylation of (2S,SS)-di-tertbutyl 5-oxo-2,8-di-[^-(PhF)amino]azelate 75 (PhF = 9-(9-phenylfluorenyl)). Stereoselective allylation of 75, regioselective olefin hydroboration, selective primary alcohol protection as a silyl ether and oxidation of the secondary alcohol gave (2S,4R,SS)-di-tert-buty\ 4-[3-tër/-butyldimethylsiloxypropyl]-5-oxo-2,8-din [AL(PhF)amino]azelate 149 as a pure diastereomer in 33% overall yield. Linear ketone 149 was then converted into the indolizidinone heterocycle by a route featuring reductive amination, lactam cyclization and isolation by way of a silyl ether which provided the (6>S',7^?)-isomer of 151. Enantiopure 7V-(BOC)amino-7- (3-azidopropyl)indolizidin-2-one acid 141 was also achieved by converted 151 to its respective methanesufonate followed by displacement with sodium azide. In summary, this thesis provides first an introduction into the importance of the peptide hormones Substance P and somatostatin. The combinatorial strategy is then illustrated by the introduction of 7-benzylindolizidin-2-one 48 into a focused library. Finally, methodology is presented for preparing alternative 7-alkylindolizidin-2-one amino acid scaffolds. / Une méthodologie a été développée pour la synthèse d'une librairie de molécules dans le but de mettre au point de nouveaux ligands pour les récepteurs d'hormones peptidiques. En particulier, une stratégie combinatoire a été utilisée dans la synthèse d'une librairie de ligands potentiels aux récepteurs de la neurokinine et de la somatostatine. Cette stratégie est basée sur le design et la synthèse des acides aminés indolizidin-2-one comme squelettes et leur incorporation dans une série d'amido amides utilisant une nouvelle approche sur support solide. Le peptidomimétique 7-benzylindolizidinone 48 a été synthétisé sur une échelle multigramme selon un protocole de la littérature et a ensuite été incorporé dans une librairie de ligands potentiels aux récepteurs de la somatostatine et de la neurokinine. L'approche combinatoire utilisée pour la synthèse fait appel à la résine d'oxime comme support solide. L'acide aminé 7- benzylindolizidinone N-(BOC) 48 a été couplé à la résine. La librairie moléculaire a ensuite été obtenue par la déprotection du groupe BOC, l'obtention de la base libre et le couplage de l'amine avec cinq différents acides carboxyliques, suivi du déplacement avec neuf aminés primaires différentes pour donner les amido amides ciblés. Un deuxième squelette a été conçu et synthétisé dans la deuxième partie du projet. L'acide ^V-(BOC)amino-7-[3-azidopropyl]mdolizidm-2-one énantiopur 141 a été synthétisé par le déplacement du méthanesulfonate du 7-hydroxypropyl 151 avec l'azoture de sodium suivi de l'hydrolyse de l'ester. L'ester N- (BOC)amino-7-[3-hydroxypropyl]indolizidin-2-one 151 fût obtenu par une séquence de réactions commençant par l'alkylation du (25', SS)-di-tert-butyï-5- oxo-2,8-di-[^-(PhF)amino]azélate 75 (PhF = 9-(9-phénylfluorényl)). L'allylation stéréosélective de 75 , suivi de l'hydroboration régiosélective de l'oléfme, de la IV protection sélective de l'alcool primaire sous forme d'ether silylé puis de l'oxidation de l'alcool secondaire a donné le (25', 4R, SS)-di-tert-bvtyl-4-[3-tertbutyldiméthylsiloxypropyl]- 5-oxo-2,8-di-[AL(PhF)amino]azélate 149 comme seul diastéréoisomère dans un rendement global de 33%. La transformation de la cétone 149 en hétérocycle indolizidinone a par la suite été réalisée par une amination reductive, une cyclisation à la lactame et l'isolation sous forme d'ether silylé pour donner l'isomère (65, 77?) de 151. L'acide 7^-(BOC)amino-7-[3- azidopropyl]indolizidm-2-one 141 énantiopure a aussi été synthétisé par la conversion de 151 au méthanesulfonate correspondant suivi du déplacement avec l'azoture de sodiuni. En résumé, ce mémoire donne premièrement une introduction à l'importance des hormones peptidiques que sont la substance P et la somatostatine. La stratégie utilisée est ensuite illustrée par l'introduction du 7- beiizylindolizidin-2-one 48 dans une librairie de molécules. Finalement, la méthodologie pour préparer différents acides aminés 7-alkylindolizidin-2-one est présentée.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal. / De nouveaux catalyseurs peuvent être générés par la construction de peptides, incorporant des acides aminés naturels et conformationnellement restreints, dans l’objectif de mimer les aspects structuraux des sites actifs d’enzymes. Le travail présenté dans ce mémoire consiste en la synthèse et en la caractérisation d’un nouveau peptide cyclique, le cyclo[IAA-Asp-IAA-Asp] (1), dans lequel deux résidus d’acide aspartique sont situés entre deux résidus d’acide aminé indolizidinone (IAA). Ce peptide cyclique est conçu de façon à placer les groupes carboxyliques des résidus d’acide aspartique à proximité grâce aux restrictions de la chaîne peptidique causées par les IAA. Avec ces caractéristiques, le cyclo[IAA-Asp-IAA-Asp] (1) est proposé comme mimétique des protéases aspartiques. Les protéases aspartiques constituent une classe d’enzymes qui ont pour fonction d’hydrolyser les liaisons amides des peptides et des protéines. Leur site actif contient deux résidus d’acide aspartique dont les chaînes latérales sont situées à proximité. Un seul groupe carboxylate est protoné dans la forme active de l’enzyme. Le mécanisme d’hydrolyse pour ces molécules procède soit par une attaque nucléophile par un des groupes carboxylates soit par l’attaque d’une molécule d’eau assistée par les groupes carboxyles comme acide général/base générale. Dans le cyclo[IAA-Asp-IAA-Asp] (1), la relation spatiale entre les deux groupes carboxyliques des résidus d’acide aspartique pourrait promouvoir l’hydrolyse de liaisons esters ou amides selon le mécanisme base générale/acide général ou nucléophile. Deux conformations de même énergie ont été trouvées pour le cyclo[IAA-Asp-IAA-Asp] (1) en utilisant la recherche conformationnelle de Monte Carlo. La première conformation possède les caractéristiques d’un feuillet plissé β antiparallèle situé entre deux IAA placés aux positions i + 1 et i + 2 de repliements β de type II’. Dans la seconde, les résidus IAA sont placés aux positions i et i + 1 d’un repliement tordu. Le peptide cyclique 1 a été préparé en solution avec un rendement de 11 % ainsi que sur support solide avec un rendement de 25 % en utilisant la résine PAB-BHA. La conformation du cyclo[IAA-Asp-IAA-Asp] (1) a été déterminée avec l’aide des constantes de couplage scalaires en RMN de ^1H, des couplages dipolaires du spectre NOESY et avec les gradients de déplacement chimiques des protons amides en fonction de la température (Δδ/ΔT). Les résultats de l’analyse conformationnelle soutiennent l’une des conformations trouvées par la modélisation moléculaire et non la seconde. Les constantes de couplage vicinales entre les protons en α et les deux protons diastéréotopiques en β des résidus Asp indiquent que les groupes carboxyliques sont positionnés au-dessus du cycle. De plus, le titrage potentiométrique dans l’eau du cyclo[IAA-Asp-IAA-Asp] (1) donne des valeurs anormales de pKa pour les deux acides carboxyliques. Par contre, les expériences préliminaires consistant à déterminer l’activité catalytique du cyclo[IAA-Asp-IAA-Asp] (1) montrent que le peptide cyclique est peu efficace pour accélérer l’hydrolyse de l’acétate de 2,4-dinitrophényle. En détaillant la synthèse et la caractérisation du cyclo[IAA-Asp-IAA-Asp] (1), ce travail de recherche discute du mérite de l’utilisation d’acides aminés naturels et conformationnellement restreints pour la construction de peptides pouvant mimer les sites actifs d’enzymes.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal. / Les récepteurs du glutamate sont impliqués dans les maladies neurodégénératives telles que le dommage cérébral caractéristique des maladies de Huntington, Alzheimer et Parkinson, en plus d'être associés à l'ischémie, aux traumatismes crâniens, à l'encéphalopathie liée au SIDA et à l'épilepsie. Ils sont donc importants dans les mécanismes du système nerveux central et son bon fonctionnement. Parmi les récepteurs du glutamate, on retrouve le récepteur kaïnate. Ce mémoire présente une nouvelle approche synthétique des kaïnoïdes et la synthèse de trois nouveaux analogues des kaïnoïdes à partir de la trans-4-hydroxyproline. Les étapes comprennent la protection du carbonyle et de l'amine, l'oxydation de l'alcool, l'alkylation régiospécifique de la cétone en position 3, la formation d'un énol triflique, le couplage à un acide arylboronique et enfin la déprotection pour obtenir les acides (2S)-A-arylkaïniques. Les trois kaïnoïdes générés varient par le groupement aryle qui est soit le phényle, le 2-méthoxyphényle ou le 2-naphtyle.

Les matériaux électrochromes et électrofluorescents sont des matériaux dont les propriétés optiques peuvent être modulées par l’application d’un potentiel. La plupart de ces matériaux sont composés soit de polymères, de petites molécules organiques ou encore d’assemblages donneur-accepteur. L’anthraquinone est une petite molécule biosourcée catégorisée comme colorant, qui lorsqu’elle est fonctionnalisée permet une absorption de la lumière dans la région du visible. Elle présente des fonctions (carbonyle) qui peuvent subir des processus d’oxydo-réduction. Six dérivés d’anthraquinones ont été synthétisés sur lesquels ont été fixés diverses fonctions (amine, alcool, sulfure) sur des positions différentes du cycle aromatique (ortho et para). Dépendamment de la fonction fixée, les six dérivés présentent différentes absorptions (453 à 640 nm), mais toujours dans la région du visible. La caractérisation par électrochimie permet de connaître quels sont les processus réversibles et irréversibles. L’étude de la durée de vie en cyclage a pu montrer que tous les dérivés pouvaient être stables jusqu’à 300 cycles en phase de réduction (-0,81 à -1,54 V). Les propriétés électrochromiques des dérivés ont pu être démontrées par caractérisation spectroélectrochimique, suivie de leurs critères de performance électrochromique (113,3 à 781,2 cm².C-1). Il a été observé que les dérivés possèdent une certaine stabilité colorimétrique par la caractérisation en contraste optique (52,6 à 98,1 %). L’efficacité colorimétrique et la capacité électrochimique ont été calculées et ont permis de constater que certains dérivés étaient de très bons électrochromes. Certains dérivés de couleur jaune, cyan et magenta, ont permis de produire des mélanges binaires et tertiaires. Certains mélanges (tertiaires) démontraient jusqu’à huit transitions colorimétriques lors de l’application d’un potentiel passant de noir jusqu’à transparent. Des phénomènes d’émission ont été mesurés pour quelques dérivés les présentant. Tous les dérivés émissifs possèdent la propriété de solvatochromisme, permettant de moduler leur émission en fonction du solvant utilisé. Un seul dérivé a pu montrer des propriétés d’électrofluorescence. Dépendamment de la longueur d’onde d’excitation, soit l’émission subit des déplacements (hypsochromes et bathochromes), soit il y a désactivation de l’émission. Des calculs théoriques par DFT avec différents modèles ont permis une meilleure compréhension des phénomènes liés à la fonctionnalisation de l’anthraquinone. / The optical properties of electrochromic and electrofluorochromic materials can be modulated with an applied potential. Such organics materials are either molecular or polymer in structure and they usually have donor-acceptor constitutional components. Anthraquinone is a bio-based dye, which when functionalized, absorbs light in the visible region. Anthraquinone is also electroactive and it can be electrochemically reduced and oxidized. Six anthraquinone derivatives were synthesized to examine the effect of both the type of the heteroatom (amine, alcohol, and sulfide) and their regio-substitution on the opto-electronic properties. The absorption of the six anthraquinones varied between 453 and 640 nm in the visible region contingent on the heteroatoms and their regiosubstitution. The anthraquinones retained their reversible electrochemistry with the cathodic redox potential occurring between -0,81 and -1,54 V. The anthraquinones examined were electrochemically stable during 300 cycles of cathodic cyclic voltammetry. The electrochromic behavior of the anthraquinones was confirmed by spectroelectrochemistry and their electrochromic performance was evaluated. Electrochromic measurements confirmed the anthraquinones retained their coloration efficiency (113,3 to 781,2 cm².C-1) and contrast ratio (52,6 to 98,1 %) according to multiple spectroelectrochemical cycles. Leveraging color subtractive theory and the intrinsic primary colors of the anthraquinones (yellow, cyan, and magenta), the spectroelectrochemistry of binary and ternary mixtures of the anthraquinones was examined. Eight colorimetric transitions were possible with an applied potential, transitioning from a composite black color to colorless for the yellow + cyan + magenta ternary mixture. The fluorescence of the anthraquinones was solvatochromic with spectral shifts between 587 and 675 nm contingent on the solvent polarity. Only the 1,5-bis((2- hydroxyethyl)amino) anthraquinone was electrofluorochromic with its intrinsic weak emission being quenched with an applied negative potential. DFT calculations with different functionals helped understand the opto-electronic properties of the functionalized anthraquinones.

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal. / La cartographie peptidique est une technique comparative couramment utilisée pour l'analyse des protéines et l'identification de substitutions d'acides aminés ou de modifications post-transductionnelles dont certaines sont à l'origine de maladies graves comme l'anémie. Cette technique est constituée de trois étapes: le clivage enzymatique ou chimique de la protéine, la séparation et la détection des fragments peptidiques par une technique chromatographique. La cartographie peptidique de protéines provenant d'échantillons biologiques est une technique longue et fastidieuse. Afin de digérer les protéines, nous avons mis au point un microréacteur qui contient de la trypsine immobilisée sur un support solide. La solution de protéine est perfusée à travers le microréacteur où a lieu la digestion. Les fragments peptidiques sont collectés à la sortie du micro-réacteur et séparés par électrophorèse capillaire (CE). Ce microréacteur a montré une bonne reproductibilité des cartes peptidiques pour des concentrations de protéines assez élevées (0.08 mM). Cependant, le nombre de pics obtenus sur nos électrophérogrammes dans le cas de la [3-caséine est supérieur au nombre de peptides attendus. Nous avons montré que ce phénomène est dû au fait que les échantillons commerciaux de cette protéine comportent plusieurs isoforrnes. Dans les échantillons biologiques, les fragments peptidiques issus de la digestion de protéines sont souvent présents à des concentrations inférieures aux limites de détection usuelles par spectrophotométrie. Nous avons donc fabriqué un préconcentrateur fait de billes d'octadécylsilane (1 mm x 370 lm). Dans un premier temps, la solution de fragments peptidiques est perfusée à travers le préconcentrateur où les peptides sont retenus. Après connexion de celui-ci à un capillaire de séparation par électrophorèse capillaire, la désorption est effectuée en injectant à travers le préconcentrateur un petit volume d'une solution d'acétonitrile (65 n1). Ce volume d'élution est ensuite poussé par pression dans le capillaire de séparation. Pour éviter les problèmes associés à la présence du préconcentrateur lors de la séparation, ce dernier est déconnecté du capillaire de séparation avant application du voltage. Nos études ont montré que l'étape de préconcentration induit un phénomène chromatographique qui se superpose à la séparation électrophorétique. En conséquence, les cartes peptidiques obtenues avec une étape de préconcentration sont très différentes de celles obtenues à des concentrations élevées. En dépit de ce phénomène, nous avons obtenu des cartes peptidiques de digestats de la [3-caséine avec une bonne reproductibilité et avec des solutions de protéine à des concentrations de 400 nM. Afin de minimiser la perte d'échantillon, les manipulations et le temps nécessaires pour obtenir la cartographie peptidique à partir de la solution de protéine à basse concentration, nous avons connecté le microréacteur, le préconcentrateur et le capillaire de séparation en un système continu. Malgré la perte de résolution et d'efficacité induite par le design du système et le relativement important volume de désorption injecté (60 n1), nous avons atteint un facteur de préconcentration de 500. Nous avons obtenu les cartes peptidiques de différentes protéines à des concentrations allant de 400 nM à 800 nM en quatre heures et ce de manière reproductible. De plus, notre système est réutilisable.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal. / L'objectif de ce projet est d'approfondir la connaissance du site actif de la Esélectine en synthétisant un inhibiteur rigide dont le design a été élaboré à partir de la modélisation moléculaire. La littérature rapporte, depuis quelques années, un grand nombre de composés imitant le ligand naturel (SLex) de la E-sélectine. Les conclusions qui découlent de cette large bibliographie sont que deux pharmacophores sont essentiels à la liaison entre le Slex et la E-sélectine : le diol gauche en position 2 et 3 de la partie fucose et le groupement carboxyle chargé négativement de la partie acide neuraminique. C'est en utilisant le modèle de l'interaction entre SLex et la Esélectine développé par Kogan18que le design d'un inhibiteur de la E-sélectine a été réalisé. Tout d'abord, la distance qui sépare les groupes hydroxyles du groupe carboxylate a été déterminée. A partir de cette mesure un espaceur a été imaginé. Celui-ci doit remplir deux contraintes : il doit tout d'abord maintenir les deux groupes fonctionnels, essentiels à l'interaction entre SLex et la E-sélectine, à la bonne distance et ensuite il doit les retenir dans la bonne orientation afin de maximiser leurs interactions avec les acides aminés appropriés de la protéine. D'après les études de modélisation effectuées dans notre laboratoire, le squelette perhydrophénantrène remplit très bien ces exigences. La synthèse de l'inhibiteur projeté débute donc par la préparation du squelette perhydrophénantrène qui est accessible par la méthode de Deslongchamps. Le tricycle CAC de Deslongchamps est préparé par une réaction de Diels-Alder intramoléculaire sur un macrocycle à 14 membres. Celui-ci est préparé par couplage d'un diène avec un diénophile grâce à des connecteurs malonate. Les connecteurs malonate du tricycle CAC sont alors transformés en diène correspondant via une élimination de séléniures. Le diène résultant est ensuite oxydé à la dicétone correspondante et cette dernière est monoréduite pour donner l'hydroxycétone attendue. Malheureusement, par manque de temps et d'intermédiaires avancés, le travail s'est arrêté à ce point. La stratégie élaborée pour terminer la synthèse prévoyait l'introduction d'une chaîne oxy-acétique via une alkylation de la fonction alcool suivie de l'énolisation sous contrôle cinétique de la cétone et oxydation par le réactif de Davis pour donner l'ot-hydroxeétone correspondante. Finalement, une réduction de celle-ci avec NaBH4 devrait conduire au diol désiré.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l’Université de Montréal / Ce travail examine l'aspect cinétique de l'interaction d'un peptide amphiphile, la mélittine, avec des membranes modèles neutres. L'effet de la présence de lipides chargés négativement et de cholestérol dans la bicouche a aussi été étudié. Deux méthodes en spectroscopie de fluorescence nous ont permis d'examiner de façon indépendante les mécanismes d'association et d'insertion tandis que la structuration du peptide a été analysée à l'aide du dichroïsme circulaire. Pour le système peptide/phosphatidylcholine, les trois types de cinétiques indiquent des mécanismes d'interaction en deux phases. Les temps associés à ces phases sont en général rapides : de l'ordre de la milliseconde pour la première étape et de l'ordre de la seconde pour la deuxième. En effectuant la synthèse de ces donnés expérimentales, il est possible d'établir la séquence dans laquelle les événements se déroulent: association, insertion et structuration en hélice a. La présence de faibles quantités de lipides chargés négativement dans les bicouches zwitterioniques ne modifie pas la séquences des événements ni l'aspect biphasiques des cinétiques. Cependant, on peut observer une réduction des temps correspondant aux premières étapes des trois cinétiques. Cette réduction est d'autant plus importante que la proportion molaire des lipides anioniques dans la membrane est augmentée. Ceci est principalement associé aux interactions électrostatiques attractives entre le peptide et l'interface chargée négativement de la membrane. En présence de cholestérol dans les bicouches de PC, la même séquence de phénomènes est conservée. Les trois types de cinétiques d'interaction sont différents, les mécanismes étant dans ce cas monophasiques. Leurs temps sont comparables à ceux associés aux premières phases des systèmes sans le stérol bien que légèrement plus rapides. Il est proposé que l'empilement plus compact des chaînes des lipides empêche la pénétration profonde de la mélittine dans la membrane.

Les hydrogels sont des matériaux aux propriétés modulables dont la dégradation peut être contrôlée. Du fait de leur biocompatibilité, ils peuvent être utilisés afin de protéger les médicaments labiles et ainsi favoriser l’administration de traitements médicaux, d’où l’intérêt croissant de développer ces matériaux. Depuis quelques années, ils font l’objet de nombreuses recherches, que ce soit en ingénierie tissulaire, détection de mouvement, régénération de tissus ou pour le relargage de médicaments. Ce projet de thèse porte sur la formation d’hydrogels à base d’α-cyclodextrine et de polyéthylène glycol 20K ainsi que sur l’étude de leur capacité de relargage de principes actifs. Ces composés ont la capacité de former des complexes d’inclusion, créant ainsi un collier de perle, appelés pseudopolyrotaxane. Ensuite, ils seront modifiés pour créer des hydrogels de polyrotaxanes grâce à l’ajout de groupement bloquants. Finalement, nous formerons des hydrogels à point de réticulations glissant après avoir relié deux polyrotaxanes par leur macrocycle. À l’aide d’études rhéologiques, nous avons montré une amélioration des propriétés mécaniques des hydrogels proportionnelle à l’apport de liaisons chimique. Les groupements bloquants permettent d’éviter la désinclusion tandis que les réticulations apportent un effet poulie, les rendant exceptionnellement élastique. Ces hypothèses sont validées par les études structurales. Et nos hydrogels se sont révélés non toxiques pour les cellules humaines et ces résultats confirment leur biocompatibilité. Les hydrogels de pseudopolyrotaxanes sont les plus écologiques et les plus appropriés pour une application locale cutanée. Les hydrogels de polyrotaxanes, plus stables, peuvent être utilisés pour des applications locales prolongées ou par injection. Cependant, nos hydrogels de polyrotaxanes réticulés devront être modifiés afin de permettre un relargage contrôlé, car leur extrême stabilité pourrait entraver leur dégradation lors d'une injection sous-cutanée malgré leurs propriétés mécaniques exceptionnelles. / Hydrogels are materials with tunable properties whose degradation can be controlled. Because of their biocompatibility, they can be used to protect labile drugs and thus facilitate the administration of medical treatments, hence the growing interest in developing these materials. In recent years, they have been the subject of numerous studies, whether in tissue engineering, motion sensing, tissue regeneration or drug delivery. This project focuses on the formation of hydrogels based on α-cyclodextrin and polyethylene glycol 20K and the study of their drug release capacity. These compounds can form inclusion complexes, forming a pearl necklace called pseudopolyrotaxane. They will then be modified to form polyrotaxane hydrogels by adding blocking groups. Finally, we will form hydrogels with sliding cross-linking points after linking two polyrotaxanes through their macrocycle. Through rheological studies, we have demonstrated an improvement in the mechanical properties of the hydrogels proportional to the introduction of chemical bonds. Blocking groups prevent desorption, while cross-linking provides a pulley effect, making them exceptionally elastic. These hypotheses are supported by structural studies. Our hydrogels have been shown to be non-toxic to human cells, confirming their biocompatibility. Pseudopolyrotaxane hydrogels are the most environmentally friendly and suitable for local cutaneous application. Polyrotaxane hydrogels are more stable and can be used for prolonged local applications or by injection. However, our cross-linked polyrotaxane hydrogels will need to be modified to allow controlled release, as their extreme stability could hinder their degradation during subcutaneous injection, despite their exceptional mechanical properties.

L’étude des polymorphes, soit des composés qui peuvent cristalliser avec plus d’une forme cristalline, est un centre d’intérêt pour nombreux domaines scientifiques. Dans certains cas, les variations structurales ont pour effet de causer de majeurs changements aux propriétés physicochimiques des composés, donnant la possibilité de préparer des matériaux possédant des caractéristiques précises pour une application donnée. Le domaine des explosifs est en continuelle évolution afin de combler les besoins militaires et civils. Des matériaux détenant un bon équilibre entre une haute performance énergétique et la sécurité sont recherchés. La 6-azidotétrazolo[5,1- a]phtalazine (ATPH) est une molécule riche en azote étroitement lié aux substances conçues comme explosifs. Dans le cadre de ce mémoire, le criblage polymorphique de l’ATPH entraine la découverte et l’isolation de six nouvelles formes solides de l’ATPH. Les motifs d’empilement à feuillets et à chevrons sont retrouvés dans l’ensemble des structures par des interactions polarisées N…N/C-H…N. Les polymorphes ont été caractérisés par IR, Raman, DSC, PXRD, SC-XRD et des études de stabilité relative en solution. Le caractère hautement polymorphique de l’ATPH est supporté par les résultats d’une étude computationnelle de prédiction des structures cristallines. / The study of polymorphs, or compounds that can crystallize in more than one crystal form, is a focus of interest for many scientific fields. In some cases, structural variations cause major changes in the physicochemical properties of the compounds, making it possible to prepare materials with specific characteristics for a given application. The development of explosive materials is a continuously evolving field for military and civilian purposes. Materials with a fine balance between high energy performance and safety are sought. 6-Azidotetrazolo[5,1-a]phthalazine (ATPH) is a nitrogen-rich molecule closely related to substances designed as explosives. In this dissertation, polymorphic screening of ATPH resulted in the discovery and isolation of six new solid forms of ATPH. Sheets and chevron stacking motifs directed by polarized C-N···N/C-H···N interactions were observed in all structures. The polymorphs were characterized by IR, Raman, DSC, PXRD, SC-XRD, and relative stability studies in solution. The highly polymorphic character of ATPH is consistent with the results of computational crystal structure prediction.

L'émergence de bactéries multirésistantes dues à une utilisation abusive d'antibiotiques est devenue l'une des menaces les plus dangereuses pour la santé publique. Le développement de nouveaux médicaments et la recherche d'agents antibactériens non traditionnels ont conduit à la nanotechnologie en tant que solution potentielle à ce problème. Les nanoparticules d'argent (NPs d’Ag) sont largement connues pour leur effet antibactérien. Cette étude vise à synthétiser des NPs d’Ag avec différents revêtements et à relier leurs propriétés physico-chimiques à leurs activités biocides, en mettant l'accent sur la façon dont leur charge de surface (estimée par leur potentiel zêta) affecte leurs efficacités antibactériennes et anti-biofilm. Les NPs d’Ag ont été synthétisées en utilisant du citrate comme agent de stabilisation et du polyvinylpyrrolidone, du polyéthylène glycol, de la chitosane et du polyéthylèneimine comme revêtements. La Spectroscopie de Masse à Plasma Inductif de Particule Unique, la Diffusion de Lumière Dynamique et les mesures de potentiel zêta ont été utilisées pour caractériser les NPs d’Ag préparées. La caractérisation des formulations de nanoparticules a montré qu'elles avaient des diamètres similaires d'environ 10 nm et des charges allant de -46 mV à 16 mV. Les comptages de plaques d'agar et les tests de micro dilution ont montré que les NPs d’Ag synthétisées étaient très efficaces pour empêcher la croissance des cellules bactériennes Escherichia coli. Des biofilms d'E. coli ont été cultivés et exposés aux NPs d’Ag, puis vérifiés à l'aide d'une microscopie à balayage laser confocal montrant que les formulations de NP avec un potentiel zêta négatif avaient plus d'activité anti-biofilm que les NP chargées neutres ou positives. / The emergence of multidrug resistant bacteria due to the misuse of antibiotics has become one of the most dangerous threats to public health. Development of new drugs and the search for non-traditional antibacterial agents have led to nanotechnology as a potential solution to this problem. Silver nanoparticles (Ag NPs) are widely known for their antibacterial effect. This study aims to synthesize Ag NPs with different coatings and relate their physicochemical properties with their biocidal activities, with special emphasis on how their surface charge (estimated via their zeta potential) affects their antibacterial and antibiofilm efficacies. Ag NPs were synthesized using citrate as a stabilizing agent and polyvinyl pyrrolidone, polyethylene glycol, chitosan and polyethyleneimine were used as coatings. Single Particle Inductively Coupled Plasma Mass Spectroscopy, Dynamic Light Scattering, and zeta potential measurements were used to characterize the prepared Ag NPs. Characterization of the nanoparticle formulations showed that they had similar diameters of around 10 nm and charges ranging from -46 mV to 16 mV. Agar Plate Counts and microdilution assays showed that the synthesized Ag NPs were very effective in preventing growth of Escherichia coli bacterial cells. E. coli biofilms were grown and exposed to the Ag NPs and checked afterwards with a confocal laser scanning microscopy showing that NP formulations with a negative zeta potential had more anti-biofilm activity than neutral or positive charged NPs.