Les amidures de lithium dérivé de 3-aminopyrrolidines chirales (3APLi) forment des<br />agrégats mixtes avec les alkyllithiens (3APLi : AlkLi) parfaitement caractérisés en<br />solution. L'étude de ces agrégats, d'une part par Résonance Magnétique Nucléaire<br />multinoyaux (RMN 1H/6Li/13C/15N), d'autre part par modélisation moléculaire, a permis,<br />au cours de cette thèse, de :<br />- confirmer le pliage (type azanorbornyle) de l'amidure grâce au double<br />marquage à l'azote 15N de l'azote intracyclique et du lithium 6Li ;<br />- observer et quantifier l'affinité relative des 3-APLi's pour les halogénures de<br />lithium LiX (X = Br, Cl). Les résultats suggèrent que la formation des<br />agrégats mixtes 3-APLi : LiX est favorisée, aux dépends des complexes 3-<br />APLi : AlkLi. ;<br />- évaluer le degré et la capacité d'agrégation des 3-APLi's en présence d'un<br />mélange d'alkylithiens (MeLi + nBuLi).<br />Les analyses et observations effectuées sont pour l'essentiel en accord avec les résultats<br />expérimentaux de synthèse asymétrique et permettent de justifier des variations d'excès<br />énantiomériques observées.

Ce travail est consacré à la synthèse d'hélices artificielles construites à partir d'un enchaînement de mimes contraints de dipeptides triés dans la littérature. La sélection des molécules candidates susceptibles de donner par leur enchaînement des structures en hélice a été réalisée à l'aide de la modélisation moléculaire.<br /> Parmi ces molécules, l'acide-2-méthylaminophénylacétique (Ortho) a été utilisé pour construire différents oligomères. Les conformations des monomères Boc-Ortho-OH et Boc-Ortho-NHiPr ont été caractérisées par des études cristallographiques. Les analyses conformationnelles réalisées par RMN sur Boc-(Ortho)2-NHMe, Piv-(Ortho)2-NHMe, Boc-(Ortho)3-NHMe et Piv-(Ortho)3-NHMe semblent être en accord avec les prédictions des études de modélisation qui donne une structuration en hélice de type H1-10.<br /> Le remplacement d'une partie et de la totalité de l'hélice α du hCRF (une hormone peptidique de 41 acides aminés) par des enchaînements de molécules contraintes a été réalisé en développant différentes stratégies en phase solide. Cependant, les tests de liaison des molécules au récepteur ont montré que les séquences 6-34 et 20-34 du hCRF ne pouvaient être remplacées sans perte totale de la liaison. Le même travail a été réalisé pour l'antagoniste 9-41hCRF où la substitution de la partie 9-34 entraîne une perte de la liaison au récepteur.

L'augmentation de capacité observée récemment dans les carbones nanoporeux ouvre la voie vers de nouvelles optimisations des supercondensateurs. La compréhension des phénomènes microscopiques à l'origine de cette augmentation de capacité est l'objet de cette thèse. Nous utilisons la dynamique moléculaire pour simuler des supercondensateurs modèles. Nos simulations présentent des caractéristiques originales : nous représentons l'électrolyte par un modèle gros grains, les électrodes par une structure poreuse complexe, et nous maintenons ces électrodes à un potentiel électrique constant. À partir de nos simulations, nous avons montré que l'augmentation de capacité dans les carbones poreux est le résultat d'une modification importante de la structure du liquide à l'interface avec l'électrode. Plus précisément, le confinement empêche la formation de couches successives de liquide qui ont tendance à diminuer l'efficacité du stockage de charge. Nous présentons également plusieurs méthodes de détermination de la capacité par dynamique moléculaire. L'utilisation d'une structure poreuse complexe et l'inclusion de la polarisation des électrodes nous permettent de caractériser finement la corrélation entre le confinement et l'efficacité du stockage de charge. Enfin, nous étudions les phénomènes dynamiques survenant au sein des supercondensateurs, cette dernière partie permettant d'envisager dans le futur une caractérisation de la puissance des supercondensateurs par dynamique moléculaire.

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

Pas de résumé en français

Dans le but de déterminer le phénomène physique ou chimique caché derrière l'efficacité des agents fluorescents à inhiber le photojaunissement de la lignine, plusieurs études ont été menées. Tout d'abord, une étude d'efficacité de nouvelles molécules d'agents fluorescents a été faite avec la technique des feuilles minces, faites de pâtes à haute teneur en lignine. Lors de cette étude, une molécule s'est démarquée du lot de par son efficacité à court et à long terme. Il s'agit d'UQTR-010. Par la suite, une étude de stabilité des agents fluorescents face aux conditions expérimentales en laboratoire a été menée. Cette étude a été réalisée en exposant des solutions aqueuses, ou des feuilles minces vaporisées d'agent fluorescent, à divers rayonnements, soit à une lumière rouge, aux fluorescents du laboratoire et à la lumière du jour pénétrant par les fenêtres du laboratoire. Une étude de cinétique de dégradation a aussi été faite. Ainsi, nous avons pu nous assurer que les lumières du laboratoire ne dégradaient pas nos agents fluorescents, autant sur matrice solide que liquide, ainsi que des précautions devaient être prises si les échantillons étaient manipulés dans un laboratoire ayant des fenêtres laissant entrer la lumière du soleil. Ensuite, nous avons mis en relation l'efficacité de certains agents fluorescents avec leurs propriétés physico-chimiques dans le but de trouver une corrélation qui nous guiderait dans nos études futures. Ainsi, nous avons utilisé comme propriétés le pourcentage d'isomères trans des agents fluorescents en solution aqueuse, la durée de vie de fluorescence et le temps de demi-vie des molécules fluorescentes. La conclusion de cette étude est qu'aucune corrélation n'est observée entre l'efficacité des agents et l'une ou l'autre de ces propriétés. Nous avons aussi corrélé l'efficacité des agents fluorescents avec la force de l'oscillateur de la première transition s'effectuant dans la molécule, soit la transition HOMO-LUMO, et la force de l'oscillateur de la seconde transition, soit la transition HOMO-LUMO+X. Aucune corrélation n'est observée du côté de la force de l'oscillateur de la première transition. Cependant, en se penchant du côté de la seconde transition, nous trouvons un coefficient de corrélation satisfaisant entre l'efficacité des agents fluorescents et la force de l'oscillateur de cette seconde transition. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Lignine, agents fluorescents, spectroscopie UV-Visible, spectroscopie de réflectance, modélisation moléculaire, transitions électroniques, feuilles minces

De nombreuses substances chimiques sont susceptibles de mener à des phénomènes d'incompatibilité, lors de leur mise en contact avec d'autres produits ou matériaux. Pour maîtriser ces risques, une identification rapide et précise de ces incompatibilités est nécessaire. Elle est réalisée, jusqu’à présent, par des outils expérimentaux qui malgré leur incontestable importance, ne fournissent que des informations limitées. Pour les compléter et améliorer la compréhension des processus d'incompatibilité, ce travail de thèse, vise à étudier la réactivité du nitrate d'ammonium, produit très utilisé dans l'industrie, connu pour sa longue liste d'incompatibilités et impliqué dans des nombreux accidents majeurs (Toulouse 2001), à l'aide de la modélisation moléculaire. Une étude théorique approfondie, basée sur des calculs DFT, destinée à identifier les chemins réactionnels, les produits formés ainsi que la chaleur dégagée par les réactions a été menée.Après avoir caractérisé le mécanisme radicalaire de décomposition du nitrate d’ammonium pur en phase gaz, une étude détaillée de la réactivité du mélange du nitrate d’ammonium et du dichloroisocyanurate de sodium (DCCNa), a été réalisée. Un chemin réactionnel a été caractérisé, il s'agit de la réaction directe entre le nitrate d'ammonium et le DCCNa, en présence d'une molécule d'eau. Ensuite, ces méthodes théoriques ont été appliquées à d'autres systèmes d'incompatibilités chimiques avec le nitrate d'ammonium (NaNO2, substances chlorées) en focalisant sur les étapes limitantes des mécanismes afin de tester leur pertinence et potentiel en tant qu'outil de prédiction a priori du phénomène d'incompatibilité. Ce travail, pionnier dans l'étude microscopique des incompatibilités chimiques du nitrate d'ammonium, a permis de clarifier les mécanismes réactionnels lors de la décomposition du produit pur et en contact avec des contaminants. / Numerous chemical reactants tend to lead to undesired phenomena of incompatibility. In order to prevent the happening of those phenomena, a rapid and accurate identification of the incompatibilities is needed. Until now, experimental studies, which provide insightful, but limited information, were the only possible approach used for the study of incompatibilities. In this work a molecular modeling approach was used in order to complete and improve experimental results of incompatibility processes for the reactivity of ammonium nitrate. Ammonium nitrate is a widely used compound in the chemical industry, known for its long list of incompatibilities and often involved in major accidents (Toulouse, 2001).This theoretical work, based on Density Functional Theory (DFT) calculations, is intended to provide insights into the possible reaction pathways, enthalpies and products formed by incompatibility reaction between ammonium nitrate and other compounds. In this thesis the mechanism of the decomposition of pure ammonium nitrate in the gas phase was firstly characterized and then the reactivity of the mixture of ammonium nitrate – sodium dichloroisocyanurate (DCCNa) was considered. The results obtained suggest the existence of a reaction path, involving a direct reaction between the ammonium nitrate and DCCNa in the presence of a molecule of water.Furthermore, the theoretical approach was employed focusing on the study of the limiting steps of other chemical incompatibilities for ammonium nitrate systems (NaNO2, chlorinated substances). Those results were employed to understand the potentiality of the theoretical approach as a priori predicting tool for the incompatibility processes.In summary this work, pioneer in the microscopic study of chemical incompatibilities of ammonium nitrate, has clarified the reaction mechanisms involved in the decomposition of pure compounds, as well as in contact with other contaminants.

Notre étude porte sur l’identification des mécanismes de sorption des ions (poly)molybdate et (poly)tungstate sur différents substrats : les hydroxydes doubles lamellaires (LDH) et les (hydr)oxydes de fer (hématite, goethite, akaganéite et lépidocrocite). La spectroscopie infrarouge en réflexion totale atténuée (ATR-FTIR) est l’une des rares méthodes à permettre l’analyse in situ et l’observation des phénomènes de sorption en temps réel directement sur les surfaces. Il est ainsi possible d’obtenir des informations sur la spéciation de surface et de connaitre la géométrie des espèces adsorbées (monodentate, bidentate, polymère, …). Nous avons ainsi pu déterminer la différence de réactivité entre les différents matériaux lors de la sorption. Un échange d’ion (sphère externe) impliquant les anions polyoxométalate a lieu avec les hydroxydes doubles lamellaires tandis que des complexes de sphère interne ont été observés sur les oxydes de fer, avec des géométries différentes selon la structure de surface du solide. Cette étude expérimentale a été complétée par différents calculs de spectres vibrationnels, réalisé par DFT ab initio, qui ont confirmé la géométrie de surface des espèces adsorbées observées par infra-rouge. / Our study focuses on the identification of (poly)molybdate and (poly)tungstate ions sorption mechanisms on various substrates : layered double hydroxides (LDH) and iron (hydr)oxide (hematite, goethite, akaganeite and lepidocrocite). Attenuated total reflection infrared spectroscopy (ATR-FTIR) is one of the few methods that allow in situ analysis and observation of sorption mechanisms in real time directly on surfaces. Thus, information on surface speciation and the geometry of the sorbed species (monodentate, bidentate, polyanion, …) can be obtained. We were able to determine the reactivity differences between the materials during the sorption. Ion exchange (outer sphere) with polyoxometalate takes place within layered double hydroxides, while inner sphere complexes were observed on iron (hydr)oxides, with different geometries according to the structure of the solid surface. The experimental study was supported by vibrational calculations by ab initio DFT, which confirmed the surface geometry of the absorbed species observed by infrared spectroscopy.

La dystrophine est une très grande protéine codée le gène DMD et située sous la membrane plasmique des fibres musculaires. Elle joue un rôle essentiel dans le maintien de l’intégrité de la cellule musculaire lors des cycles de contraction/relaxation. Cette protéine filamenteuse est composée de quatre domaines structuraux dont le domaine central composé de 24 répétitions homologues à la spectrine. Chaque répétition est organisée en faisceau de trois α-hélices appelé « coiled-coil ». Des mutations du gène DMD sont à l’origine des myopathies de Duchenne (DMD) et de Becker (BMD) qui s’accompagnent d’un déficit total ou d’une dystrophine mutée et induisent de ruptures fréquentes de la membrane des cellules musculaires. La connaissance de la structure de la dystrophine est nécessaire au développement de thérapies à ce jour inexistantes pour les myopathies. Au laboratoire, des données structurales du domaine central de la dystrophine ont été acquises par diffusion des rayons X aux petits angles (SAXS, Small Angles X-ray Scattering). Cette thèse présente le développement d’une approche multi-échelle combinant des données expérimentales SAXS et des données in silico pour la reconstruction de modèles haute-résolution des fragments du domaine central de la dystrophine et d’un fragment muté observé dans une mutation BMD fréquente. Nous avons également cartographié l’interaction de ce domaine central avec deux de ses partenaires fonctionnels importants, l’actine filamenteuse et avec la nitroxyde synthase neuronale (nNOS) et proposé les premiers modèles atomiques des complexes macromoléculaires correspondants. L’ensemble de ces résultats permettra à terme l’optimisation de thérapies pour le traitement des dystrophies musculaires. / Dystrophin is a large protein encoded by DMD gene and located under the plasma membrane of muscle fibers. It plays an essential role in maintaining the integrity of muscle cells during contraction/relaxation cycles. This filamentous protein is composed of four structural domains including the central domain consisting of 24 spectrin-like repeats and four hinges. Each repetition is folded in three α-helices in a ‘coiled-coil’ assembly. Mutations in the DMD gene leads to Duchenne muscular dystrophy (DMD) and Becker (MDBs), which are accompanied by frequent plasma membrane ruptures, due to the loss or modification of dystrophin protein. There are very few structural data available concerning the central domain of dystrophin, which is subject to many mutations involved in DMD and BMD diseases. However, the description and the understanding to an atomic level of dystrophin structure and its interaction is essential for optimization of therapies. Given the impossibility to solve its structure by X-ray crystallography or NMR, structural data of the dystrophin central domain were acquired by small angles X-rays scattering (SAXS, Small Angles X-ray Scattering). This thesis presents the development of an innovative multi-scale approach combining experimental SAXS and in silico derived data, allowing the reconstruction of high-resolution models of dystrophin central domain fragments. Structural data were also obtained on a mutated dystrophin frequently observed in BMDs. Furthermore, we also mapped the interactions of the central domain with two of its majors functional partners, Filamentous actin and neuronal nitroxyde synthase (nNOS) and proposed models of the related macromolecular complexes. At long-term, all of these results will allow optimization of therapies for the treatment of muscular dystrophies.

Le sujet de cette thèse concerne les études structurales d'une nouvelle génération d'oligomères, les foldamères, construits à partir de mimes pseudopeptidiques capables d'adopter des structures secondaires déterminées. Trois familles d'oligomères ont été étudiées. Plusieurs méthodes spectroscopiques ont été à chaque fois employées couplées à la modélisation moléculaire, afin de caractériser les propriétés structurales des foldamères. La première famille a été synthétisée par le groupe de Muriel Amblard et Monique Calmès de l'IBMM à Montpellier. Nous avons évalué les propriétés à se structurer du motif (S)-ABOC. Plusieurs oligomères de tailles variables ont été synthétisés et nous avons montré le motif (S)ABOC lorsqu'il est introduit dans une séquence peptidique est capable de générer des coudes beta. L'enchaînement de ces coudes conduits à la formation d'hélices qui en fonction des motifs pseudo-peptidiques associés présentent des caractéristiques différentes. La seconde famille étudiée comprenait des oligomères formés à partir de monomères contraints de type thiazole. Nous avons montré que ce motif, développé par Ludovic Maillard à l'IBMM à Montpellier forme des pseudocycles en C9 qui s'organisent ensuite en une hélice qui est observable dès le tétramère. La troisième famille d‘oligomères étudiée est issue du LCPM. Elle comprend des oligomères alternant des acides alpha-aminés et des acides aminés de type aza dans lesquels le carbone alpha a été remplacé par un atome d'azote. Nous avons montré que le motif aza induit un repliement en coude beta facilitant la cyclisation de la molécule. Dans ma thèse nous avons caractérisé les propriétés à s'auto-structurer de trois familles de foldamères pseudopeptidiques en combinant les résultats expérimentaux issus de la résonance magnétique nucléaire, la spectroscopie infrarouge, le dichroïsme circulaire et la diffraction des rayons X et en les intégrant à des calculs de modélisation moléculaire. Notre étude répertorie les propriétés de chaque motif à former des éléments de structure secondaire et à induire la formation de foldamères / The subject of this thesis deals with the structural studies of a new generation of oligomers, so called foldamers, constructed from pseudopeptidic mimics and able to adopt determined secondary structures. Three families of oligomers were investigated. For each oligomer several spectroscopic methods have been used combined with molecular modeling in order to characterize their structural properties. The first family was studied in collaration with the group of Muriel Amblard and Monique Calmès at IBMM in Montpellier. We have evaluated the structural properties of the motif (S)-ABOC. Several oligomers of varying sizes were synthesized and we have shown that the pattern (S)-ABOC, when introduced into a peptide sequence, is capable of generating beta turn. The sequence of these turn leads to the formation of helices, which, according to associated pseudo-peptide patterns shows different characteristics. The second project discussed the conformation of oligomers family formed from constrainted thiazole monomers. We have shown that this pattern developed by Ludovic Maillard at IBMM in Montpellier adopted pseudocycles C9 which led to helices. THis property was observed starting from the tetramer. The third family of oligomers comes from the LCPM, alternating oligomers of alpha amino acids and aza amino acids, in which the alpha carbon has been replaced by a nitrogen atom. We showed that the pattern aza induces folding of the beta turn, facilitating the cyclization of the molecule. In this thesis we have characterized the properties to self-structuring of three families of pseudopeptide foldamers by combining experimental results from nuclear magnetic resonance, infrared spectroscopy, circular dichroism and X-ray diffraction combined with molecular modeling calculations. Our study lists the properties of each pattern to form secondary structure elements and to induce the formation of foldamers