Les dendrimères greffés de L-lysine (DGL) sont des matériaux aux applications potentielles variées (agents antibactériens, antifongiques, ?). Ces dendrimères greffés sont obtenus selon un procédé original mis au point au laboratoire, basé sur la polymérisation des N-carboxyanhydrides (NCA) de Llysine. Le travail effectué au cours de cette thèse a pour objectif d'explorer les différents modes de modification des DGL et d'en évaluer la faisabilité. Pour ce faire, dans une première partie, nous avons détaillé le processus de synthèse et de polymérisation en milieu hétérogène des NCA. Cela nous a permis, ensuite, en modulant la nature de l'agent d'amorçage de la polymérisation des NCA, d'examiner la possibilité d'introduire de nouvelles fonctionnalités (fluorophore, bras de liaison adapté à la ligation) sur la première génération de DGL. Cela a nécessité, en amont, la synthèse d'un bras espaceur hétérobifonctionnel de type polyéthylène glycol. Par la suite, une ligation de type oxime entre les nouveaux DGL de 1ère et de 2e génération et une molécule modèle a été réalisée afin de valider cette approche. Enfin, nous avons pu démontrer que ces dendrimères greffés pouvaient être fonctionnalisés en surface par divers substrats (sucre, guanidine, acide aspartique, acide succinique) leur conférant de nouvelles propriétés et ouvrant ainsi un vaste champ d'application pour ces macromolécules. / L-lysine Dendrigraft (DGL) are materials with various potential applications (antibacterial, antifungal, ...). These dendrigrafts are obtained by an original process, developed in our laboratory, based on the polymerization of N-carboxyanhydrides (NCA) of L-lysine. The work carried out during this thesis was aimed at exploring different methods of modification of DGL and assessing their feasibility. In the first part, we detailed the process of synthesis and polymerization of NCAs in a heterogeneous medium. This allowed us then by modulating the initiator of NCA polymerization to introduce new features (fluorophore, spacer adapted to the ligation) on the first generation of DGL. This required, upstream, the synthesis of a heterobifunctional polyethylene glycol type spacer. Subsequently, an oxime ligation between the new 1st and 2nd generation of DGL and an aldehyde model has been conducted to validate this approach. Finally, we demonstrated that these dendrigrafts could be functionalized on the surface by various substrates (sugar, guanidine, aspartic acid, succinic acid) giving them new properties and opening up a wide scope of applications for these macromolecules.

Les dendrimères greffés de L-lysine (DGL) ont des applications potentielles variées (agents antibactériens, antifongiques…). Ces dendrimères greffés sont obtenus selon un procédé original, mis au point au laboratoire, basé sur la polymérisation des N-carboxyanhydrides (NCA) de L-lysine. Les travaux de recherche décrits dans ce mémoire ont pour objectif d'évaluer (i) la faisabilité des différents modes de modification des DGL et (ii) l'activité antibactérienne des nouveaux conjugués synthétisés.Le manuscrit resitue d'abord les DGL parmi les différentes catégories de polymères dendritiques décrites dans la littérature. Il développe également les applications des oligo- et poly-ethylène glycols (OEG et PEG) comme agents pour la fonctionnalisation de molécules bioactives et la synthèse de bioconjugués. L'approche expérimentale de greffage d'oligo-homoarginines (Har)n à un DGL de troisième génération (DGL-G3) est ensuite abordée. Ces entités, ont été synthétisées de manière rapide et économique en introduisant les fonctions guanidinium à partir d'un DGL de première génération (DGL-G1) par une méthode innovante. La première partie de travail est consacrée à la synthèse de ces oligomères. La possibilité de greffage ultérieure de ces derniers nécessite la synthèse préalable de bras d'espacement bifonctionnels porteurs d'une fonction amine à une des extrémités et d'une fonction aldéhyde masquée à l'autre. L'amine de cet intermédiaire est destinée à amorcer la polymérisation du Lys(Tfa)-NCA, alors que l'aldéhyde sera utilisé pour l'ancrage covalent à la plateforme DGL-G3. La seconde partie de ce travail est consacrée à la conjugaison de l'oligomère (Har)n sur la plateforme DGL selon une réaction d'amination réductrice qui a été optimisée et à la synthèse de nouveaux conjugués portant des chaînes hydrophobes. Parmi tous les conjugués DGL synthétisés, seuls les ceux portant les chaînes hydrophobes ont amélioré l'activité antibactérienne. / L-Lysine dendrigrafts (DGLs) have various potential applications (antibacterial agents, antifungal agents…). These dendrigrafts are obtained according to an original procedure elaborated in our laboratory based on the polymerization of L-lysine N-carboxyanhydrides (Lys-NCA). The investigations carried out in the present dissertation are aimed at assessing (i) the feasibility of the different ways of modification of DGLs and (ii) the antibacterial activity of the synthesized conjugates. The manuscript begins by locating DGLs among the different categories of dendritic polymers reported in the literature. It also develops the applications of oligo- and poly-ethylene (OEG and PEG) as agents for the functionalization of bioactive molecules and for bioconjugate synthesis. An approach consisting in grafting third generation DGL (DGL-G3) with oligo-homoarginines (Har)n is then described. These entities have been synthesized from a first generation DGL (DGL-G1) using an innovative strategy for the elaboration of guanidinium-rich peptides in a straightforward and cheap strategy. The first part of this work is dedicated to the oligomer synthesis. The possibility of further grafting of the latter is conditioned by the preceding access to bifunctional spacers bearing an amino group on the one end and a masked aldehyde function on the other end. The amine will enable the initiation of Lys(Tfa)-NCA polymerization, whereas the aldehyde will serve for the covalent grafting to the DGL-G3 scaffold. The second part of this work is devoted to the DGL-G3 functionalization by the (Har)n oligomer through a reductive amination strategy that has been optimized and to the synthesis of new conjugates with hydrophobic side-chains. Among all the conjugates prepared, only those having hydrophobic chains lead to an increase in antibacterial activity.

L'immobilisation de biomacromolécules à la surface de polymères peu réactifs est une voie de synthèse de nanomatériaux qui fait actuellement l'objet de nombreuses recherches pour le développement d'applications biologiques et médicales. Nous avons synthétisé de nouveaux nanomatériaux à base de polypropylène (PP) greffé par des dendrimères de lysine (DGL). Les DGL sont parfaitement solubles dans l'eau, biocompatibles, polycationiques à pH neutre et leur structure dendritique particulière font d'eux des macromolécules de plus en plus étudiées en interactions avec les milieux biologiques. Différents traitements par plasma ont permis de fonctionnaliser la surface du PP et plusieurs stratégies ont été adoptées pour greffer les DGL sous forme de monocouche, multicouche ou à partir de brosses de polymères : le greffage direct, les polymérisations non contrôlée et contrôlée de type RAFT associées au plasma d'iode et à la chimie click de surface. L'aptitude des matériaux PP fonctionnalisés par le DGL à interagir avec les milieux biologiques a été étudiée, en particulier l'immobilisation de l'ATP et le comportement vis-à-vis des bactéries et des virus. Les propriétés de ces nanomatériaux sont liées à la réactivité des groupements amine des DGL ainsi qu'à la structure régulière et sphérique des dendrimères. Les résultats obtenus ouvrent de nombreuses applications potentielles pour le traitement des eaux, le diagnostic et la prévention du développement des micro-organismes. / Great attention has been focused these last years on tailoring polymer surfaces by immobilizationof suitable molecules for biological and medical applications such as tissue engineering, drug delivery systems, antibacterial supports, and biosensors. In that context, we report the preparation of an original hybrid material based on polypropylene and poly-L-Lysine dendrigrafts (DGL) which are perfectly water soluble, and biocompatible. First, activation of the polypropylene surface (PP) was achieved using plasma treatment. Then, several strategies have been developed to graft DGL onto the PP surface such as (i) direct grafting of DGL after surface activation, (ii) the use of conventional radical polymerization or (iii) RAFT polymerization of monomers from the PP surface. The last methodology favored the increase of the DGL grafts density onto the surface. The ability of PP surface functionalized with DGL to interact with biological media was studied and the modified surfaces open the way to many potential applications in water treatment, diagnosis and prevention of the development of microorganisms.

Les dendrimères de type Janus (à deux faces) prennent une importance croissante du fait de leurs applications thérapeutiques ou diagnostiques potentielles, mais demandent des synthèses multi-étapes laborieuses. Les dendrigrafts de poly-L-Lysine (DGL) récemment découverts proposent une alternative "à faible coût" aux dendrimères. Ces DGL sont préparés par cycles successifs de polycondensation d'un N-carboxyanhydride (Lys(Tfa)NCA) dans l'eau suivie de la déprotection des chaînes latérales. Le spectre d'applications des DGL déjà identifiées s'élargira nettement si l'on parvient à construire des architectures DGL de type "Janus", ce qui requiert de fonctionnaliser le DGL (avec des groupes "clickables") de façon contrôlée, tant au cœur qu'en périphérie.Le chapitre I est une synthèse bibliographique qui montre les principales différences entre dendrimères et dendrigrafts, et qui résume l'état de l'art du domaine en ce qui concerne les matériaux à base de lysine.Le chapitre II étudie la fonctionnalisation périphérique du DGL par la chimie Click-Huisgen (CuAAC), et met en avant l'électrophorèse capillaire (EC) et l'analyse de la dispersion de Taylor (TDA), qui sont des outils efficaces pour caractériser le degré de fonctionnalisation du DGL, en montrant que celle-ci est homogène et régulière.Le Chapitre III est consacré à la synthèse et caractérisation de DGL fonctionnalisés à cœur (par un bras PEG portant un azoture terminal "clickable"), obtenus en modifiant la synthèse des DGL natifs, en particulier via l'amorçage de la condensation de NCA par une amine fonctionnelle. L'accessibilité de la fonction à cœur a été étudiée par réaction Click avec un chromophore, et par des tests de reconnaissance immunochimique en compétition.Enfin le chapitre IV résume notre stratégie de synthèse vers des DGL de type Janus (à deux face) et présente des résultats préliminaires qui valident le concept, avec comme perspective plus lointaine un accès éventuel à des DGL "Janus" à trois faces. / "Janus"-like (double-faced) dendrimers gain increasing attention for their high potential of therapeutic or diagnostic applications, however involving tedious, multistep synthesis. Recently discovered poly-L-lysine dendrigrafts (DGL), prepared through the alternation of N-carboxyanhydride (Lys(Tfa)-NCA) polycondensation in aqueous medium with deprotection of side chain amines, constitute promising "low-cost" equivalents of dendrimers. The already identified spectrum of DGL applications will benefit from an easy access to "Janus"-like DGL architectures, what requires controlled functionalisation (suitable for further click chemistry) of both core and periphery of DGLs.The chapter I is a bibliographic survey of the topic, highlighting the main differences between dendrigrafts and dendrimers, and summarising the state-of the-art about lysine-based materials in both domains.The chapter II investigates the surface functionalisation of DGL by Huisgen Click chemistry (CuAAC), and promotes capillary electrophoresis (CE) and Taylor Dispersion Analysis (TDA) as efficient analytic tools for characterising the functionalisation extent of DGL, thus proving the regularity and homogeneity of surface functionalisation.The chapter III is devoted to the synthesis and characterisation of core-functionalised DGL (bearing a PEG2–4 spacer with a clickable azido endgroup), through a modification of the "native" DGL synthetic route, involving initiation of NCA polycondensation in water by a functional amine. The DGL core group accessibility was assessed by click coupling with a chromophore group, and by immunochemical competition assays, concluding that a sufficiently long PEG linker ensures good core group accessibility.The chapter IV outlines the synthetic route toward double faced Janus DGL and presents preliminary results as a proof of the concept. Further, this synthetic strategy might potentially be extended to three-faced Janus DGL.