Le polyéthylène (PE) est omniprésent dans notre vie de tous les jours et ce principalement car il présente des propriétés thermiques et mécaniques qu'on ne retrouve pas d'autres polymères. Cependant, sa très faible réactivité chimique fait qu'il est difficile de l'incorporer dans des architectures macromoléculaires plus complexes qui pourraient profiter de ses propriétés uniques. La modification de polymères fonctionnels en extrémité de chaîne par des réactions de couplage efficaces est un outil très utilisé pour la conception d'architectures macromoléculaires. Parmi les différentes réactions envisageables, la réaction de cyclo-addition 1,3 dipolaire de Huisgen entre un azoture et un alcyne est très utilisée dans le domaine de la science des polymères pour lier des polymères entre eux. Une autre méthode performante est le couplage par une réaction d'addition de type hétéro Diels-Alder (HDA) entre un diène et un dithioformate. L'objectif de ce travail de thèse est dans un premier temps d'identifier un système de polymérisation catalytique de l'éthylène qui permette de synthétiser du polyéthylène de masse molaire variable et comportant à une extrémité une fonction réactive. Puis cette extrémité réactive est mise à profit dans des réactions de couplage efficaces comme celles mentionnées plus haut pour la synthèse d'architectures macromoléculaires incorporant des segments de PE

Des matériaux hybrides organiques-inorganiques mésostructurés ont été élaborés par deux voies différentes: le procédé sol-gel et l'assemblage de « briques » hybrides moléculaires. Dans une première partie, nous nous sommes intéressés à la synthèse directe de mésoporeux cubiques monofonctionnalisés (SBA-16) par voie sol-gel. Différents groupements organiques ont été insérés dans les pores du matériau (SH, CN, Cl, PO(OEt)2 et acac). Leur accessibilité a été mise en évidence par la complexation d'un lanthanide (europium) grâce aux fonctions acac, mais aussi par la croissance de nanoparticules d'or régulièrement distribuées dans les pores grâce aux groupements SH. Grâce à leur petite taille (2nm) et leur accessibilité, ces nanoparticules ont pu être utilisées en catalyse. Notre étude a ensuite été étendue aux matériaux mésoporeux bifonctionnels. La fonctionnalisation des pores et de la charpente de silices hexagonales (SBA-15) a été réalisée en une seule étape. Plusieurs fonctionnalités chimiques ont été insérées avec succès et ont permis le confinement intime de deux types de nanoparticules pouvant interagir entre-elles. Le matériau est alors qualifié d' « interactif ». Dans une dernière partie, nous avons développé une nouvelle approche de la synthèse de matériaux 3D organisés par assemblage de « cages » moléculaires hybrides (octasilsesquioxanes fonctionnalisés). Nous avons choisi des fonctions Cl, facilement convertibles en acides ou en ions et capables de s'auto-assembler par liaisons faibles (liaisons H) ou par forces coulombiennes. Nous avons également envisagé d'utiliser des « connecteurs » organiques comme le cyclame, capables de lier les différentes cages par liaison covalente et de fixer des ions métalliques. / Mesostructured hybrid materials (organic-inorganic) were prepared according two different ways: the sol-gel process on the one hand, the assembly of molecular hybrid 'bricks' on the other. In the first part, we focused on the one-pot synthesis of monofunctionalised cubic silicas (SBA-16) through the sol-gel process. Different organic functions were successfully introduced within the pores of the material (SH, CN, Cl, PO(OEt)2 and acac). Their accessibility was brought to light by complexation of lanthanide salts (europium) by acac moieties, but also by growing of gold nanoparticles within the pores, regularly distributed thanks to the SH groups. Thanks to their small size (2 nm) and their high accessibility, these supported nanoparticles could be used as catalysts. Secondly, our study was extended to bifunctional materials. 2-D hexagonal silicas (SBA-15) were functionalised by one-step synthesis within both pores and walls. Several organic groups were covalently included within the structure, which then allowed us to confine very closely two kinds of nanoparticles, able to interact between themselves at nanometric scale. The bimetallic material is consequently qualified as 'interactive'. The last part was dedicated to a new approach for the synthesis of 3-D structured materials, consisting in the assembly of hybrid molecular 'cages' (functionalised octasilsesquioxanes). Chloro terminations were chosen because of their easy conversion into acid or ionic moieties, able to self-assemble, driven by weak interactions such as H-bonds or electrostatic forces. The use of organic “linkers” such as cyclam groups was also considered to connect cages and anchor metallic ions.

Ce travail de thèse examine trois voies de valorisation de l'huile de pépins de raisin au travers de l'élaboration de matériaux polymères auto-associatifs, réticulés ou hybrides. L'huile végétale ou un modèle lipidique (l'oléate de méthyle) sont d'abord fonctionnalisés grâce à leurs insaturations menant à des huiles hydroxylées, aminées, ou phosphorées.Dans une première étude, l'huile et l'oléate de méthyle ont été hydroxylés par réaction thiol-ène. Les alcools gras sont ensuite transformés en macroamorceurs capables d'amorcer la polymérisation cationique par ouverture de cycle de la 2-méthyl-2-oxazoline. Les lipopolymères (LipoPOx) amphiphiles ainsi synthétisés sont capables de s'auto-associer et de former des nanoparticules monodisperses observées par DLS. Dans une deuxième étude, l'huile et certains de ses dérivés amide ont été modifiés sous UV par addition radicalaire du chlorure de cystéamine, conduisant à une diamine linéaire et à une polyamine ramifiée. Ces dernières ont été utilisées comme durcisseurs d'huile époxydée permettant la réticulation de résines époxy à fort taux de carbone biogénique. L'étude thermomécanique par analyse rhéologique montre que ces matériaux thermodurcissables ont des Tg comprises entre -38 et -9°C.Dans une troisième étude, les lipides ont été fonctionnalisés par addition radicalaire de diméthylphosphite par voie photochimique ou thermique. La transformation ultérieure des esters phosphonés en fonctions silylées a rendu ces composés réactifs vis-à-vis du titane et de ses oxydes. L'ancrage de lipides sur des particules de TiO2 ou des feuilles de Titane influe sur leurs propriétés de surface. / This Ph-D work deals with the valorization of grapeseed oil for the preparation of novel and various bio-based polymers. Three pathways are developed starting from lipids and leading to polymeric materials such as self-assembled polymers, thermosets and hybride polymers. First, the vegetable oil and methyloleate were modified using radical addition on their double bonds. Following, hydroxylated, aminated and phosphonated lipids were synthesized.In a first study, the oil was hydroxylated via thiol-ene coupling reaction. The fatty alcohol was then converted into initiator for the cationic ring-opening polymerization of 2-methyl-2-oxazoline. These Lipopolymers so-called LipoPOx exhibit hydrophilic POx block and fatty block. Their amphiphilic nature confer them a self-organization ability in water. A monomodal and narrow distribution of nanoparticles was observed by DLS and AFM.In a second study, the oil and some fatty amides were also functionalized by UV-induced radical addition using cysteamine hydrochloride. A linear diamine and a branched polyamine were synthesized and used as hardeners of epoxidized vegetable oil leading to thermosets with high level of bio-carbone. The investigation on thermo-mechanical properties showed a Tg between -38 and -9°C.In a last study, the lipids were modified by radical addition of dimethylphosphite using thermal or photochemical process. Then, the phosphonate esters were converted into silylated moieties making them reactive toward titanium. The anchoring of lipids onto titanium based materials induced a modification of their surface properties.

Deux méthodes de synthèse chimique, relevant de l'approche bottom-up, sont mises en oeuvre pour élaborer des nanocristaux (NC) de sulfure de cadmium (CdS) : les croissances (i) par source unique de précurseur et (ii) par voie micro-ondes. Ces deux techniques, complémentaires dans la gamme de tailles obtenues, permettent la réalisation de NC de petites tailles (2,8 nm - 5,2 nm) en seulement (i) 120 min et (ii) quelques minutes. Un protocole de caractérisation par techniques conjointes est mis au point pour étudier ces NC. La spectrométrie de masse (SM) couplée à des sources d'ionisation douce contrôle la pureté et la stabilité des précurseurs et permet d'estimer la taille et la distribution en taille des NC. Ces estimations sont confirmées par microscopie électronique en transmission (MET). La confrontation des résultats de SM et de MET suggère une géométrie des NC (i) sphérique et (ii) ellipsoïdale. La diffraction des rayons X montre l'état cristallin des nanoparticules en structures (i) würtzite et (ii) zinc blende. La spectrométrie optique à température ambiante (absorption et photoluminescence - PL) témoigne des effets de confinement quantique par le glissement de la réponse excitonique dans le domaine bleu proche UV en fonction de la taille des NC, s'inscrivant dans la correspondance connue énergie-taille. Dans la perspective d'applications optoélectroniques, le dépôt en couches minces de polymère (PMMA) contenant des NC de CdS est entrepris par spin coating. Le même protocole de caractérisations, enrichi de techniques adaptées aux couches minces, montre que les NC conservent leur intégrité et leurs propriétés de PL après inclusion dans la couche / Two chemical methods are developed to synthesize cadmium sulfide (CdS) nanocrystals (NC) in bottom-up approach: (i) single-source precursor methodology and (ii) microwave synthetic route. These two growth techniques are complementary in the size range obtained and allow production of small NC (2.8 nm - 5.2 nm) in only (i) 120 min and (ii) some minutes. A joint technique characterization protocol is developed to study the synthesized NC. Mass spectrometry (MS) coupled to soft ionization sources allows to control the purity and stability of the precursors and to estimate the NC size and size distribution. These estimations are confirmed by transmission electron microscopy (TEM). Comparison between SM and TEM results suggests that NC have (i) spherical and (ii) prolate shapes. X-ray diffraction reveals nanoparticle crystalline structure in (i) wurtzite and (ii) zinc blende symmetries. Room temperature optical spectrometry (absorption and photoluminescence - PL) evidences quantum confinement effects by the shift of the excitonic response as a function of the NC size, in the blue-UV spectral range. These results are consistent with the well-known empirical energy-size correspondence. For optoelectronic application purpose, thin film deposition of polymer (PMMA) containing CdS NC is initiated by spin coating. The previous characterization protocol, extended to techniques dedicated to thin film studies, shows that NC maintain their integrity and PL properties after inclusion in PMMA layer

La fonctionnalisation de surfaces de silicium hydrogéné par des films de molécules organiques suscite un intérêt croissant en raison des nombreuses applications potentielles (photovoltaïsme, détection chimique et biochimique, électronique moléculaire...). Dans ce cadre, nous avons cherché à greffer des tétrathiafulvalènes ou des complexes dithiolène de platine à ligand bipyridine, électroactifs, sur cette surface par hydrosilylation d’alcynes. Nous avons montré que ces composés organiques étaient bien immobilisés par une liaison robuste Si-C et nous avons noté la présence de plusieurs états redox stables et réversibles associés aux molécules greffées. Les méthodes de greffage direct et de post-fonctionnalisation de monocouches, ont permis l’obtention de films denses stables aux constantes de transfert de charge élevées. / The functionalization of silicon surfaces by thin layers of organic molecules raises increasing interest due to the large extent of potential applications (photovoltaics, chemical and biochemical detection, molecular electronics and so on). In this context, we have prepared TTF and platinum dithiolene complex-modified silicon surfaces through a hydrosilylation reaction between hydrogen-terminated silicon and alkyne-terminated precursors. We have shown that these organic compounds were covalently bound to the surface through a robust Si-C bond. We have demonstrated that the electroactivity of the grafted molecules characterized by several reversible one-electron systems was maintained after the immobilization step. Post-functionalization and direct grafting reactions lead to dense and stable films, with high values of electron-transfer rate constants.

Les polymères de phtalonitrile sont obtenus par des réactions d'addition des groupements cyano à haute température et pour un temps long à partir de dérivés de phtalonitrile. Ils trouvent de nombreuses applications dans les domaines de pointe comme l'aérospatiale et la marine. Cependant, leurs performances sont limitées par les inconvénients suivants : (1) fragilité liée intrinsèquement à leur réseau structural, (2) température de fusion élevée, fenêtre de conditions de mise en forme étroite, température de cuisson élevée, cinétique de cuisson faible, (3) Selon la litérature, le traitement du bisphthalonitrile pour obtenir la résine correspondante s'effectue souvent à des températures inférieures à 500°C. Il y a peu d'études sur les matériaux formés à des températures supérieures à celle-ci, (4) Il n'y a pas beaucoup d'études sur la fonctionnalisation de la résine bisphthalonitrile et son domaine d'application doit être élargis. Cette thèse porte sur le dévelopement de méthodes permettant la modification et la fonctionnalisation de la résine bisphthalonitrile conduisant à une amelioration des propriétés mécaniques de celle-ci. De plus, des nanotubes de carbone ayant une morphologie différente et des matériaux capables d'absorber les hyperfréquences ont été obtenus par pyrolyse de la résine bisphthalonitrile en présence de différents catalyseurs de fer et sur une plage de température allant de 600 a 900°C / Bisphthalonitrile polymers are obtained by addition curing reaction of cyano groups upon heating phthalonitrile derivatives at elevated temperature and for an extended period of time. They have found many applications in advanced technologies such as aerospace and marine. However, their performances are limited by the following disadvantages: (1) high brittleness of the inherent network structure; (2) high melting temperature, narrow processing window, high curing temperature, low curing rate and long curing time; (3) according to the literature, the processing temperature of bisphthalonitrile resin-based composites is controlled at 500°C or less, whereas there are few studies on materials formed above 500°C; (4) studies on the functionalization of bisphthalonitrile resins are not abundant and its application range needs to be expanded. Based on the above statement, this thesis is focused on the modification and functionalization of bisphthalonitrile resins. The latter were modified by a variety of methods, resulting in improved mechanical properties. Moreover, carbon nanotubes with different morphologies and microwave absorbing materials were obtained by pyrolysing bisphthalonitrile resins with different metal iron catalysts in the range of 600 to 900°C

Les mousses solides, en polyuréthane, sont connues pour avoir des propriétés de transports intéressantes telles que des faibles pertes de charges engendrées ou une grande surface spécifique développée permettant une bonne évacuation de la chaleur. Cependant, elles ne sont pas utilisées en tant que support catalytique à cause des méthodes de déposition actuelles qui provoquent une altération de leurs propriétés mécaniques. Nous avons tout d’abord utilisé une nouvelle méthode de déposition basée sur la polydopamine(PDA), un polymère aux propriétés intéressantes, d’adhésion et de réduction. La PDA va venir recouvrir de manière homogène notre support puis va servir d’intermédiaire pour le dépôt de différentes phases active, qu’elles soient commerciales ou synthétisées in-situ. Par la suite, nos supports ont été employés dans plusieurs réactions, qu’elles soient monophasiques (liquide) ou bi-phasiques (gaz/liquide), afin de mettre en avant l’efficacité et la stabilité du dépôt de nos phases actives. De plus, il nous a été possible de déposer une phase active intéressante pour la production d’hydrogène. L’étude cinétique de cette réaction à basse température a été réalisée et a montré des résultats prometteurs pour le domaine des énergies renouvelables. Enfin, la dernière partie est consacrée à la mise en place de notre support structuré au sein d’un réacteur innovant, permettant d’utiliser les propriétés mécaniques du dit support afin d’améliorer les propriétés de transfert de matière / Solid foams, made with polyurethane, are well known for their interesting transport properties such as low pressure drop or high specific surface area. However, there are not used as catalytic support due to actual deposition method which causes an alteration of their mechanical properties. First, we used a new deposition method using polydopamine (PDA), a polymer with interesting adhesive and reducing properties. The PDA layer will cover homogenously our support then will act as intermediary for active phase deposition, whether they are commercially available or synthetized in-situ. Afterward, our supports were tested for several catalytic reactions, whether monophasic (liquid phase) or biphasic (gas/liquid) to show the active phase efficiency and stability. Furthermore, we successfully deposited a good active phase (cobalt) for hydrogen production. Kinetic study at low temperature were done and shown promising results for sustainable energy production. Finally, the last part was devoted to the use of our soft structured catalytic support within a new reactor, allowing to use its mechanical properties to improve mass transfer

Les résistances aux traitements actuels contre le cancer incitent à trouver de nouvelles cibles thérapeutiques. Une de ces cibles, la hsp90 (heat shock protein 90), impliquée dans la maturation de protéines clientes oncogènes, se révèle très prometteuse car son inhibition induit la dégradation de ces protéines par la voie du protéasome.PU3 et PU24S sont des inhibiteurs de la hsp90 de type purine fonctionnalisés en position 8. Dans le but d’identifier des composés encore plus actifs et/ou de nouvelles familles d’inhibiteurs, nous avons développé de nouveaux procédés sélectifs métallo-catalysés permettant l’activation de liaisons C-H de divers hétérocycles, et en particulier des purines (adénines, xanthines). Ces nouvelles approches ont permis un accès direct et simple à de nombreuses purines fonctionnalisées en C-8 par des groupements aromatiques, hetéroaromatiques, éthyléniques et benzyliques. / Resistance to current treatments of cancer encourages finding new therapeutical targets. The heat shock protein 90 (hsp90) is a molecular chaperon which regulates the folding of many client proteins associated with all of the six hallmarks of cancer, and helps maintaining their proper conformation. Consequently, the hsp90 has become an exciting new target in cancer drug discovery since the inhibition of its ATPase activity leads to depletion of these client proteins via the proteasomal pathway. PU3 and PU24S are purine-based hsp90 inhibitors functionalized on C-8 position. In the aim to identify more active compounds and/or new subfamilies of inhibitors, we have developed new metal-catalyzed C-H activation processes of various heterocycles including purines and other azoles. These new and simple approaches have allowed the access to numerous C-8 functionalized purines bearing (het)aryl, alkenyl and benzyl moieties.

Dans ce travail de thèse, nous avons développé un nouveau procédé de production et de purification en temps réel des domaines 9 et 10 de la fibronectine humaine chez E.coli. Cette stratégie combine trois partenaires de fusion en tandem : un double tag d’affinité (10xHis et SBP) et un tag de coloration (le domaine de fixation de l’hème du cytochrome b5) en présence d’un site Tev. Ce système a montré sa performance dans le traçage visuel des étapes d’expression et de purification et dans la quantification de la CMAT-FNIII9-10. La présence du double tag d’affinité permet une étape de purification simple et offre un degré de pureté atteignant les 98%. Par ailleurs, le cytochrome b5 a montré son intérêt dans le suivi visuel et quantitatif de l’adsorption de la CMAT-FNIII9-10 à la surface d’un support plastique. Ensuite, l’activité du fragment recombinant a été validée avec succès. Dans cette étude, nous avons construit une matrice adhésive en combinant les propriétés du polymère PCL avec celles de la CMAT-FNIII9-10. L’immobilisation de celle-ci s’est opérée d’une manière orientée en adsorbant la protéine de fusion à la surface des PCL par l’intermédiaire de la streptavidine. Cette approche a conduit à l’élaboration d’un matériau biofonctionnalisé en optimisant l’exposition des sites d’attachement cellulaire à la surface des PCL par une immobilisation orientée. La réponse cellulaire des CMS humaines a été validée efficacement sur cette matrice, en absence de sérum et en présence de BSA. Les résultats de cette expérience montrent que cette stratégie a contribué à améliorer l’exposition des sites « RGD » et « PHSRN » favorisant l’interaction avec les récepteurs cellulaires. / In this thesis, we have developed a novel method for producing and purifying the 9th and 10thdomains of type III human fibronectin in E.coli. This strategy combines three fusion partnersin tandem: a dual affinity tag (10xHis and SBP) and a coloring tag (the binding domain of cytochrome b5 heme) in the presence of a Tev cleaving site.This system has demonstrated its performance in the visual tracking of the expression,purification and quantification steps of CMAT-FNIII9-10. The presence of the dual affinity tag allows a simple purification step and offers a degree of purity up to 98%. Moreover, the cytochrome b5 showed its interest in the visual and quantitative monitoring of the CMATFNIII9-10 adsorption onto the surface of a plastic support. Then the biological activity of there combinant fragment was successfully validated. In this study, we constructed an adhesive matrix by combining the properties of PCL with those of CMAT-FNIII9-10. Immobilization of the recombinant fragments is carried out by an oriented adsorption of the fusion protein onto the PCL film through a streptavidin layer. This approach has led to the development of a bio-functionalized material by optimizing the exposure of cell attachment sites on the surface of the PCL by an oriented immobilization. The cellular response of human MSCs was effectively validated on this matrix, in the absence of serum and in the presence of BSA. The results of this experiment show that this strategy has helped to improve the exposure sites "RGD" and "PHSRN" promoting interaction with cellular receptors.

Durant ce travail, la synthèse de nanoparticules hybrides composées d'un coeur organique cristallin fluorescent enrobé d'une coquille silicatée a été optimisée dans l'optique du développement d'un nouveau type de traceurs très brillants pour l'imagerie médicale (microscopie de fluorescence excitée à deux photons). La préparation des nanoparticules a pu être adaptée à différents types de fluorophores organiques. La composition de la coquille organosilicatée peut elle aussi être modulée afin de modifier les propriétés de dispersion en solution aqueuse, la charge de surface des particules ou les fonctions chimiques de surface. Le coeur organique de ces particules se dissolvant dans les solvants organiques, différentes stratégies de fonctionnalisation en milieu aqueux ont été réalisées afin d'augmenter la furtivité de ces objets in vivo. Ces différentes méthodes ont permis de faire circuler les nanoparticules dans le flux sanguins de souris. La durée de vie de circulation de ces particules restant cependant courte, de nouvelles stratégies de fonctionnalisation (chimie click) devraient permettre à l'avenir d'allonger ce temps de circulation. / This work has allowed the synthesis of hybrid nanoparticles composed by organic crystal cores embedded in organosilicate shells for the development of in vivo imaging applications(two-photon fluorescence microscopy). The synthesis of these nanoparticles has been adapted with different types of organic dyes. The composition of the silicate shell can also be modulated in order to modify the properties of dispersion in aqueous solution, the surface charge of particles or chemical functions present at the surface. Due to the dissolution of organic cores in organic solvents, different strategies of functionalization were developed in aqueous media to enhance the furtivity of these nanoparticles in vivo. These methods have led to the circulation of the nanoparticles into the bloodstream of mice. However, the circulation lifetime of these nanoparticles is short. New strategies of functionalization (click chemistry) should help in the future to extend this circulation time for the possible development of these new fluorescent tracers.