En la química del Mo i W destaca la formació d’un gran nombre de poliàcids, coneguts amb el nom de polioxometalats. Els polioxometalats (POMs) són clústers de metalls (normalment Mo, W, V) i oxigen. L’objectiu inicial d’aquesta tesi fou l’estudi teòric del procés de formació del polianió més senzill [W6O19]2–. També es van voler identificar les espècies més estables presents en solució. L’èxit obtingut en la primera etapa va fer que ens plantegéssim nous reptes, d’aquesta manera vam voler estudiar la formació d’altres polianions com ara [Mo6O19]2– i els heteropolianions [XM12O40]q– (X=P, As, M=W, Mo). La comprensió dels mecanismes de formació d’aquestes estructures hauria estat impossible sense la informació obtinguda dels experiments mitjançant ESI-MS (Espectrometria de Masses amb Ionització per Electroesprai). En aquesta tesi també s’han estudiat altres propietats rellevants dels POMs com ara els seus isòmers i la predicció de senyals de RMN (Ressonància Magnètica Nuclear). / Inorganic metal oxygen clusters, or polyoxometalates (POMs) for short, form a vast class of inorganic compounds that is unequaled in terms of their molecular and electronic structural versatility, reactivity, and relevance. POMs are formed by transition metals in high oxidation states (e.g. WVI, MoVI) surrounded by oxo-ligands. In the present thesis we have studied the formation mechanisms of POMs, initially we have analized the case of the well known Lindqvist anion [M6O19]2– when M= W, Mo. Afterwards, we have considered the effect of the heteroatom in the formation mechanism analyzing the case of the Keggin anion, [XM12O40]n– when M=W, Mo and X=P, As. We have used electrospray-ionization mass spectrometry (ESI-MS) in order to obtain experimental information of molecular oxide clusters in solution. We have also studied the rotational isomerism in the Dawson anion [X2M18O62]n– and finally we present our improvements in the study 183W NMR chemical shifts.

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Les ß-glucosidases són enzims que hidrolitzen enllaços b-glicosídics de disacàrids o oligosacàrids, amb una baixa regioespecificitat de manera que reconeixen específicament l'extrem glucídic no reductor i alhora tenen baixa especificitat per l'extrem reductor o aglicó. El mecanisme catalític és un doble desplaçament amb catàlisi àcid/base i formació d'un intermediari glicosil-enzim; la hidròlisi es produeix amb retenció de la configuració del carboni anomèric. En aquest treball s'ha estudiat la ß-glucosidasa Bgl3 d'Streptomyces sp. (ATCC 11238) clonada anteriorment al grup, s'ha millorat la producció de l'enzim posant-lo sota control del promotor de la T7-RNA polimerasa, i s'ha millorat el procés de purificació amb la fusió a una cua d'histidines al seu extrem N-terminal que permet l'obtenció de proteïna pura mitjançant un sol pas de purificació (columna d'afinitat). La proteïna obtinguda ha permès l'obtenció de l'estructura tridimensional de l'enzim per cristal.lografia de raigs X.S'ha caracteritzat l'activitat catalítica de la Bgl3 amb dues bateries de substrats, una que variava l'extrem no reductor per determinar l'especificitat del subseti -1, i l'altre que variava les característiques de l'aglicó amb l'objectiu d'establir una relació lineal d'energia lliure (anàlisi de Hammett). L'estudi de la dependència de l'activitat respecte a la temperatura i al pH, ha permès dilucidar aspectes del mecanisme catalític com l'energia d'activació i la variació dels pKa dels residus catalítics essencials.Per mutagènesi dirigida s'han obtingut enzims sense algun dels dos residus catalítics essencials, i s'ha comprovat la reducció de l'activitat catalítica. S'ha comprovat el paper de cada un d'aquests residus a la catàlisi per rescat químic de l'activitat dels mutants amb l'addició d'un nucleòfil extern, i posterior identificació per Ressonància Magnètica Nuclear dels productes formats.Finalment s'ha avançat en l'estudi de l'especificitat de substrat respecte l'aglicó mitjançant mutagènesi dirigida i caracterització cinètica dels mutants sobre una posició conservada del centre actiu: la cisteïna 181 de la Bgl3. / ßeta-glucosidases are enzymes that can hydrolyze ßeta-glycosidic bonds from disaccharides or oligosacharides, with a low regiospecificity, so than they recognize specifically the glucidic non-reducing extreme and they have low specificity for the reducing extreme or aglycon. The catalytic mechanism is a double displacement with catalysis acid/base and formation of an intermediary glycosil-enzyme; the hydrolysis is produced with retention of the configuration of the anomeric carbon. In this work it has studied the ß-glucosidase Bgl3 from Streptomyces sp. (ATCC 11238) cloned before in the group, it has improve the production of the enzyme expressing it under control of T7-RNA polymerase promotor, and it has improve the purity method fusing at the N-terminus of the gene, a 6 histidines tag, allowing pure protein obtaining with a sole step purification (affinity column). Protein so obtained has allowed the resolution of the 3D structure for ray X crystallography.It have characterized the catalytic activity of Bgl3 with 2 sets of substrates, one that vary his non reducing extreme to determine the specificity of subset -1, and the other set that vary the characteristics of the aglycon moiety to determine a free energy relationship (Hammett analysis). The study of the dependence between activity and temperature or pH, has show aspects of the catalytic mechanism as Energy of activation and the pKa variations of the essential catalytic residues during catalysis.Trough site directed mutagenesis, it has been obtained enzymes without any one of the two essential catalytic residues, and it has been check reduction of the catalytic activity. It has been proved the role of those residues in the catalysis with the chemical rescue of the activity of the mutant forms adding an extern nucleophile, and identifying the products with Nuclear Magnetic Resonance.Finally, it have been progress in the substrate specificity respect aglycon by means of site directed mutagenesis and kinetic characterization of the mutants over a conserved position in the active center: the cysteine 181 of the Bgl3.

La croissance cristalline de KH2PO4(KDP)and K(H1-xDx)2PO4(DKDP)a été fortement étudiée depuis de nombreuses années. Les propriétés optiques nonlinéaires (conversion de fréquence: doublage pour le KDP et triplage pour le DKDP)et les études fondamentales sur les mécanismes de croissance sont à la base du développement important de la croissance de ces cristaux. Au début des années 90, un fort intérêt s'est porté sur le KDP et DKDP pour les dispositifs optiques à large ouverture pour les applications industrielles de fusion inertielle comme au NAtional Ignition Facility (NIF) aux USA ou pour le laser MégaJoule en France. La dimension de ces optiques (40*40 cm²) nécessite des cristaux géants crûs en solution. Une technique de croissance rapide a été développé par abaissement de température dans un réacteur de 1000L et par une filtration en continu afin d'éviter la nucléation spontanée. Cette méthode est très robuste et fiable pour la croissance rapide de cristaux géants de KDP mais néanmoins montre des limitations inhérentes à cette méthode. En effet, cela mène à des cristaux inhomogènes (défauts, inhomogénéités isotopiques)ce qui est rédhibitoire pour des solutions solides intermédiaires comme le DKDP : la composition en début de croissance peut varier significativement de celle en fin de croissance. Très récemment, des méthodes par circulation de solution en conditions stationnaires ont été développées pour palier à ce problèmeet sont considérées comme les plus pertinentes. C'est pourquoi nous avons développé un système par circulation en conditions stationnaires avec un traitement original de la solution. Dans un premier temps, le système a été testé sur un composé modèle KDP puis dans un deuxième sur le composé utilisé pour l'application DKDP.

Les glycosyltransferases sont les enzymes responsables de la synthèse d'oligosaccharides, de polysaccharides et de glycoconjugués. Elles catalysent le transfert d'un saccharide à partir d'un substrat donneur, en général un nucléotide sucre, vers un substrat accepteur. Le mécanisme de réaction des glycosyltransférases peut avoir lieu avec une inversion ou une rétention de l'anomérie de liaison du sucre transféré. De nombreuses incertitudes subsistent au sujet du mécanisme des glycosyltransférases transférant avec rétention de l'anomérie. L'élucidation de ce mécanisme aiderait à la conception d'inhibiteurs ciblés afin de soigner des maladies allant des infections virales et bactériennes au cancer. De nombreuses protéines sont actives à l'état cristallin, ce qui fait de la cristallographie aus rayons X un outil de choix pour étudier le mécanisme d'enzymes. La « cristallographie cinétique » est un terme qui regroupe l'ensemble des techniques permettant d'initier une activité biologique in crystallo pour générer et piéger une quantité significative d'un état intermédiaire de réaction, afin de résoudre sa structure par cristallogrpahie aux rayons X. Le but de mon projet était d'étudier le mécanisme catalytique d'une glycosyltransférase transférant avec rétention de l'anomérie, par cristallographie cinétique. De cette façon, j'ai étudié une enzyme du groupe sanguin responsable du transfert d'un galactose à partir d'UDP-Gal vers l'antigène H. J'ai étudié les effets de la cryoprotection sur la structure de la protéine, et j'ai effectué les études préalables nécessaires à l'application de deux techniques issues de la cristallographie cinétique à l'étude de ces enzymes : « Déclencher-tremper »et « Tremper-déclencher ». / Glycosyltransferases are a large class of enzymes responsible for the synthesis of oligosaccharides, polysaccharides and glycoconjugates. They catalyze the transfer of a saccharide from a donor substrate, usually a nucleotide sugar, to an acceptor. Glycosyltransferase reactions can occur with either retention or inversion of the anomeric configuration of the transferred sugar. Many uncertainties remain concerning the catalytic mechanisms of retaining glycosyltransferases even though the elucidation of this mechanism would help in the rationale design of potent inhibitors to treat diseases ranging from viral and bacterial infections to cancer. Many proteins function in the crystalline state which makes X-ray crystallography a potential powerful tool for studying enzymatic mechanisms. ‘Kinetic crystallography' is a term coined to name the ensemble of techniques to initiate a biological turnover in crystallo in order to generate and trap a significant amount of a given intermediate reaction state, and then solve its X-ray structure. The aim of my project was to investigate the catalytic mechanism of a retaining glycosyltransferase, by kinetic crystallography methods. In this way, I studied a human blood group synthase responsible for the transfer of a galactose from UDP-Gal to the H antigen. I investigated the effects of the cryoprotectant on the structure of the protein, and I made preliminary studies to apply two kinetic crystallography techniques to the enzyme: freeze-trigger and trigger freeze experiments.

Cette thèse présente la synthèse de graphène par CVD catalytique sur feuille de cuivre, wafers de silicium revêtus de nickel et sur mousse de nickel. Les dépôts ont été réalisé à partir de méthane et d'éthylène. Pour l'ensemble de ces substrats, les études faites ont permis de mieux appréhender les mécanismes de croissance et de déterminer les paramètres opératoires optimaux. Des tests applicatifs ont été effectué pour utiliser le graphène synthétisé comme électrode d'OLED et de batterie Li-ion. / This study concerns graphene synthesis by catalytic CVD (Chemical Vapor Deposition) on copper foils, silicon wafers coated with nickel and nickel foam. Deposits have been synthesized from methane and ethylene. For the whole substrates studied, the results obtained have allowed to better understand the mechanisms of nucleation/growth of graphene and to determine the optimal operating parameters. Some applicative tests have been performed in the fields of OLED and Li-ion battery.

La géologie du bloc de Chine du Sud se caractérise par un important magmatisme mésozoïque dont la genèse des magmas, la mise en place des plutons et les contextes tectoniques et géodynamiques restent très disputés. Dans ce travail, 41 plutons d'âge Jurassique ont été visités. Ceux de Qitianling et Shibei ont été choisis pour des études détaillés. Les textures des granites sont magmatiques et dépourvues de déformation post-solidus. La modélisation gravimétrique révèle que le pluton de Qitianling est un lopolithe mis en place dans l'interface que représente la discordance dévonienne. Le pluton de Shibei est formé par accrétion de dykes le long d'une faille verticale. Les mesures des fabriques dans différents plutons montrent que la tectonique régionale ne contrôle pas leur mise en place. La mise en place du magma est contrôlée par sa viscosité et des structures héritées. L'étude paléomagnétique de deux plutons du même âge indique des mouvements relatifs ce qui implique que ce bloc ne peut pas être considéré comme rigide. Nos résultats montrent que le Jurassique était une époque de calme tectonique dans le secteur d'étude. Ces granites sont issus de la fusion de la croûte inférieure. Au Trias, les événements tectoniques qui ont épaissi la croûte continentale sont responsables du magmatisme jurassique. L'important contraste de rigidité du bloc de Chine du Sud est responsable de la localisation de la déformation dans sa partie SE. L'épaississement crustal contribue aussi à élever le flux de chaleur mais les magmas issus du manteau sont rares. Ainsi, les modèles de subduction océanique ou de rifting continental ne s'accordent pas avec nos résultats. / The Mesozoic geology of the South China Block (SCB) is marked by widespread magmatism. Disputes exist on magma genesis, tectonic and geodynamic contexts. The tectonic setting of the Jurassic magmatism is poorly investigated. 41 Jurassic plutons were investigated and the Qitianling and Shibei plutons were selected for detailed studies. Our study shows that the emplacement of J plutons is not related to regional tectonics. The granite textures are magmatic, devoid of post-solidus deformation. The magma emplacement is controlled by its buoyancy and the inherited structures or stratigraphic interfaces of country rocks. Gravity modeling reveals that the Qitianling pluton is a lopolith intruded in the stratigraphic uniformity and the Shibei pluton formed by dike-accretion intruded in a vertical tectonic structure. The fabric measurements on different Jurassic plutons show that the regional tectonics do not control their emplacement. Paleomagnetic results from the two contemporaneous plutons show a relative movement, implying that this block cannot be considered as a rigid one. Our results show that the Jurassic was a tectonically quiet epoch in our study area. There granites are mainly derived from partial melting of lower crust. The Triassic subduction-collison events that have trickened the continental crust are responsible for the Jurassic magmatism. Due to the high rigidity contrast of the SCB, the deformation was localized on its SE part. The crustal thickening may increase the thermal contribution of the mantle, but few mantle materials are observed. So, the slab subduction or intracontinental rifting models are not supported by our studies.

L'oxydation de l'éthylène, du propane et du propène a été étudiée dans un large domaine de température (900 à 1200 Kelvin), de pression (0,1 à 1 MPa) et de richesse (0,15 à 4) au moyen d'un réacteur auto-agité par jets gazeux. L'analyse chromatographique d'échantillons du milieu réactionnel permet de suivre la réaction d'oxydation dans son ensemble. Un mécanisme cinétique détaillé comportant 278 réactions et faisant intervenir 47 espèces chimiques, a été développé grâce à l'utilisation d'une technique d'analyse de sensibilité, et permet de modéliser correctement nos résultats expérimentaux.

Des del seu descobriment, a la molècula C60 se li coneixen una varietat de derivats segons el tipus de funcionalització amb propietats fisicoquímiques específiques de gran interès científic. Una sel·lecció de derivats corresponents a addicions simple o múltiple al C60 s'ha considerat en aquest treball d'investigació. L'estudi a nivell de química computacional de diversos tipus d'addició al C60 s'han portat a terme per tal de poder donar resposta a aspectes que experimentalment no s'entenen o són poc clars.Els sistemes estudiats en referència a l'addició simple al C60 han estat en primer lloc els monoiminoful·lerens, C60NR, (de les dues vies proposades per la seva síntesi, anàlisis cinètic i termodinàmic han ajudat a explicar els mecanismes de formació i justificar l'addició a enllaços tipus [5,6]), i en segon lloc els metanoful·lerens i els hidroful·lerens substituits, C60CHR i C60HR, (raons geomètriques, electròniques, energètiques i magnètiques justifiquen el diferent caràcter àcid ente ambdós derivats tenint en compte una sèrie de substituents R amb diferent caràcter electrònic donor/acceptor). Els fluoroful·lerens, C60Fn, i els epoxid ful·lerens, C60On, (anàlisi sistemàtic dels seus patrons d'addició en base a poder justificar la força que els governa han aportat dades complementàries a les poques que existeixen experimentalment al respecte). / Since the discovery of C60 molecule a large number of derivatives molecules have been described with a great scientific interest of their specific physical and chemical properties. A selection of single and multiple addition products has been considered in this investigation. Study at Computational Chemistry level for this selected derivatives have been carried out in order to give answer to several points that experimentally are not understandable or not enough clear.As single addition derivatives, firstly were studied the monoiminofullerenes, C60NR, (two routes of synthesis have been considered, kinetic and thermodynamic analysis have help to explain formation mechanisms and justify the possible addition at [5,6]-type bonds), and secondly the methanofullerenes and the substituted hydrofullerenes, C60CHR and C60HR, (geometric, electronic, energetic and magnetic reasons justify the different acid character between both series of derivatives taking care on the influence of R substituents with different donor/acceptor character). The fluorofullerenes, C60Fn, and the epoxide fullerenes, C60On, have been studied as multiple addition derivatives (systematic analysis of the addition pattern have been performed in the way to find reasons to justify the driving force of the multiple addition process).

Les récepteurs couplés de protéines G (RCPG) sont des capteurs biologiques polyvalents responsables de la majorité des réponses cellulaires aux hormones et neurotransmetteurs ainsi que des sens de la vue, de l'odorat et du goût. La transduction des signaux est associée à un ensemble de changements dans la structure tertiaire des récepteurs entraînant l'activation de partenaires intracellulaires dont les protéines G. La dimérisation est un élément central du mode de fonctionnement des RCPG ; cependant, son influence sur la façon dont le signal est transmis est encore mal définie.Nous avons utilisé ici le récepteur BLT1 du leucotriène B4 comme modèle afin d'analyser les changements de conformation au cours de l'activation. Pour cela, nous avons produit le récepteur suivant une approche qui consiste à l'exprimer dans les corps d'inclusion bactériens puis à le renaturer à l'aide de détergents et/ou surfactants originaux. L'accès au récepteur purifié nous a permis de montrer que la protéine G induit une asymétrie dans les changements de conformation au sein de l'homodimère de BLT1. De plus, nous avons pu établir que l'activation de la protéine G se fait essentiellement par le protomère ayant fixé l'agoniste (cis-activation). Enfin, nous avons montré que la forme monomérique du récepteur est parfaitement capable d'induire l'activation de la protéine G, même si le dimère apporte une modulation de la réponse. Ceci indique qu'un monomère de récepteur possède tous les déterminants moléculaires nécessaires à la transmission du signal. L'ensemble de ces résultats apporte un éclairage nouveau sur la façon dont les dimères de RCPG fonctionnent et peuvent moduler la réponse biologique. / G-protein coupled receptors are versatile biological sensors that are responsible for the majority of cellular responses to hormones and neurotransmitters as well as for the sense of sight, smell and taste. Signal transduction is associated with a set of changes in the tertiary structure of the receptor that are recognized by the associated intracellular partners, in particular the G proteins. There is compelling evidence that GPCR can assemble as dimers but the way these assemblies function at the molecular level is still under investigation.We used here the leukotriene B4 receptor BLT1 as a model to analyze the conformational changes occurring during activation. To this end, we first produced the receptor in E. coli inclusion bodies and subsequently folded it back to its native state in vitro using original membrane mimetics. Using the purified dimeric receptor, we showed that (i) the G protein induces an asymmetric arrangement of the BLT1 homodimer where each of the protomers is in a distinct conformation, and (ii) the G protein is cis-activated, i.e. the protomer that binds the agonist also activates Gα. Finally, we brought evidence that, although the dimer fully activates its G protein partner, the monomer has per se all the molecular determinant for an efficient functioning. All these data are original evidence that sheds light into the way GPCR dimers are activated and in turn modulate G protein-mediated signaling.