Ce document présente une étude des mécanismes de relaxation de fullerènes induits par photoexcitation. Nous avons exploré les processus d'ionisation et de fragmentation de ces systèmes modèles suite à une irradiation par différentes sources de lumière : impulsion femtoseconde, laser à électron libre (IR lointain) et Synchrotron (XUV). Afin d'étudier ces mécanismes, nous utilisons l'imagerie par cartographie de vitesse qui nous permet de suivre l'évolution de la distribution angulaire de vitesse des particules émises. Suivant la durée, l'intensité et la longueur d'onde de l'excitation utilisée, la nature des mécanismes change drastiquement (mécanismes statistiques, ionisation cohérente en champ fort, autoionization de plasmons, etc...). Plusieurs approches théoriques sont utilisées allant du modèle Weisskopf pour les processus statistiques à la résolution de l'équation de Schrödinger dépendante du temps pour les processus cohérents. Cette étude permet de relier les mécanismes de relaxation intervenant à différentes échelles de temps

Les microarrays, assemblages organisés d'entités chimiques, biologiques ou cellulaires sont en pleine expansion, car ils présentent un potentiel élevé en recherche fondamentale et appliquée. La mise en œuvre de la technologie microarray repose sur trois méthodes essentielles : la chimie de surface pour la fonctionnalisation des supports, l'utilisation de technologies de précision micrométrique pour fabriquer les microarrays et la détection. Parmi toutes les applications, les microarrays visant à détecter l'activité enzymatique ont connus un développement rapide car ils permettent de tester l'efficacité d'un grand nombre de substrats ou d'inhibiteurs en parallèle. Les protéases, enzymes indispensables aux organismes vivants, et cibles thérapeutiques reconnues, sont des modèles biologiques de choix pour les études d'activité enzymatique sur microarray. La synthèse chimique sur puce n'est en revanche pas très développée.<br />La technologie développée au sein du laboratoire nous permet de former sur quelques cm2 des microarrays de centaines de microgouttes constituant chacune un microréacteur indépendant. Le but de cette thèse est d'appliquer pour la première fois cette technologie à la synthèse chimique et à l'étude de l'activité protéolytique, avant de combiner de manière novatrice les deux approches pour réaliser un criblage.<br />L'application de ces microarrays en synthèse chimique a été utilisée avec succès pour la synthèse d'une banque de molécules chimiques et pour la recherche combinatoire de nouveaux fluorophores. En ce qui concerne l'enzymologie, l'observation de la protéolyse a été validée en utilisant trois types de substrats fluorogènes, dans un premier temps avec la papaïne, puis avec une métalloprotéase, et enfin avec la protéase virale NS3 du virus de l'hépatite C. Finalement, l'utilisation séquentielle de la synthèse chimique et de la biochimie sur un même microarray, qui constitue une approche inédite, a été dédiée à la recherche de nouveaux inhibiteurs de la protéase virale NS3. Ce criblage a conduit à la découverte de molécules potentiellement intéressantes comme agents antiviraux.

Le cancer est un problème de santé publique majeur. La recherche en chimiothérapie<br />progresse, afin de développer de nouveaux composés plus spécifiques, diminuant les effets<br />secondaires et les phénomènes de résistance. Les indolocarbazoles, molécules naturelles aux<br />propriétés antitumorales, représentent un outil de choix pour cette thérapie. Les<br />modifications réalisées sur ce squelette, à savoir le remplacement d'une sous-structure<br />indolique par un 5-azaindole, ont permis de synthétiser des 5-azaindolocarbazoles.<br />Une étude approfondie de la réactivité du 5-azaindole a été nécessaire. La fonctionnalisation<br />des sommets 2 ou 3, réalisée au cours de diverses réactions, autorise la synthèse de composés<br />plus complexes. Elle a déjà permis d'accéder aux différents 5-azaindolocarbazoles ciblés. Les<br />activités biologiques, particulièrement intéressantes, sont également rapportées dans le<br />document.

Le suivi de molécules uniques est utile pour comprendre le déroulement d'un processus biologique.<br />Il permet de sonder des propriétés dynamiques inaccessibles pas des mesures d'ensemble.<br />Nous présentons les nanocristaux semiconducteurs et montrons qu'ils permettent de combiner<br />les avantages des autres marqueurs fluorescents avec une grande photostabilité et un très bon rapport<br />signal à bruit.<br />Nous exposons une approche de suivi automatique dédiée à ces nano-objets scintillants. Nous<br />discutons les méthodes spécifiquement adaptées à l'analyse des trajectoires ainsi obtenues.<br />Nous appliquons ces techniques d'imagerie ultrasensible à l'étude de la dynamique membranaire<br />du récepteur de la glycine (RGly) dans les milieux vivants. Nous présentons une étude sur<br />l'implication du cytosquelette dans la régulation du nombre de RGly aux synapses. Nous examinons<br />les interactions entre le RGly et la géphyrine (sa protéine d'ancrage) dans des systèmes cellulaires<br />modèles et caractérisons l'équilibre correspondant.

Le CD40 ligand (CD40L) est un régulateur important de la réponse immunitaire et un contributeur clé dans les maladies auto-immunes. Nous avons rapporté précédemment que le CD40L se liait à l’intégrine α5β1, toutefois, les conséquences fonctionnelles de cette interaction demeurent inconnues. Les lymphocytes T sont au centre de la pathogénèse des maladies auto-immunes. Ils expriment, lors de celles-ci, des quantités aberrantes d’intégrines β1 faisant en sorte que la liaison CD40L/α5β1 pourrait être d’une haute importance dans les réponses inflammatoires. Dans cette étude, nous avons démontré que la forme soluble du CD40L (sCD40L) se liait aux lymphocytes T primaires ainsi qu’aux cellules Jurkat E6.1 et ce, dépendamment de l’intégrine α5β1. L’interaction du CD40L avec l’α5β1 lymphocytaire a induit l’activation des voies anti-apoptotiques dont les MAPKs (les protéines kinases mitogène activée) et les PI3 kinases (PI3K). La liaison du sCD40L à l’α5β1 n’a pas induit son changement structural ni son adhésion à la FN (fibronectine). Ceci pourrait avoir des conséquences directes sur la survie des cellules T lors de la progression des maladies inflammatoires. Ces résultats soulignent l’impact de l’interaction CD40L/α5β1 sur la fonction biologique des lymphocytes T et ils pourraient expliquer leur survie et leur persistance au niveau des sites d’inflammations durant les maladies auto- immunes. / CD40 ligand (CD40L) is a critical regulator of the immune response and a key contributor to autoimmune diseases. We have previously reported that CD40L binds to α5β1, albeit the functional consequences of this interaction remain elusive. T cells are central to the pathogenesis of autoimmune diseases and express high levels of β1 integrins in disease conditions, making the CD40L/α5β1 interaction a potential axis of significant importance in inflammatory complications. Here, we show that soluble CD40L (sCD40L) binds to freshly isolated primary T cells and to Jurkat E6.1 T cells in a α5β1-dependant manner. This leads to the activation of key survival proteins, including the mitogen-activated protein kinases (MAPKs) and the Akt PI3 kinase (PI3K). Binding of sCD40L to α5β1 does not induce its conformational change nor allow adherence to fibronectin. These results highlight the impact of the CD40L/α5β1 interaction in T-cell function and may explain the link between sCD40L and T-cell survival and persistence in inflammatory diseases.

Cette thèse traite de la manipulation des deux degrés de libertés internes des molécules, que sont la rotation et la vibration. Il s'agit de transférer par un mécanisme de pompage optique les molécules formées dans plusieurs niveaux vibrationnels et rotationnels vers le niveau rovibrationnel absolu (J = v = 0). La démonstration expérimentale est effectuée sur des molécules froides de césium formées par photoassociation d'atomes froids. Le pompage optique est de plus démontré vers d'autres niveaux rotationnels du niveau vibrationnel fondamental. Le niveau cible est rendu noir par façonnage du spectre laser, c'est-à-dire que les molécules qui l'occupent ne peuvent plus absorber de photons du fait que le laser ne fournit pas les fréquences résonnantes nécessaires. Dans le cas du césium, la faible séparation en énergie entre les niveaux rotationnels nécessite une source spectralement fine. En effet, un laser large bande est dédié au refroidissement de la vibration et un second laser, plus fin spectralement, est utilisé pour le refroidissement de la rotation. La méthode démontrée est très générale. Des simulations, en très bon accord avec l'expérience, montrent qu'elle peut être appliquée à d'autres molécules. Une application à des jets moléculaires est aussi discutée. Elle pourrait permettre d'ouvrir la voie à un refroidissement laser et une collimation de jet avec d'éventuelles applications de lithographie.

Beaucoup d'expériences et d'applications utilisant des molécules froides nécessitent d'avoir un échantillon de molécules froides à la fois en translation, en vibration et en rotation. Cette thèse se situe dans la même thématique, elle a pour objectif la généralisation de la méthode du pompage optique qui a permis de refroidir la vibration des molécules de Césium par un laser large bande dont les fréquences correspondantes aux transitions partant du niveau vibrationnel fondamental ont été supprimées. Nous avons, par exemple, réalisé un transfert de la population moléculaire dans un niveau vibrationnel pré-sélectionné. Nous avons ensuite démontré que le refroidissement vibrationnel est aussi efficace avec une source de lumière non cohérente. Enfin, une technique de conversion électronique a été démontrée et qui a permis de transférer les molécules formées dans l'état électronique métastable a3Σu+ vers l'état électronique fondamental X1Σg+. Finalement, l'application de cette méthode sur la rotation a été étudié, les résultats préliminaires montrent que le processus marche efficacement ce qui ouvre des perspectives sur le refroidissement lasers des molécules.

L'immunothérapie allergénique (ITA) est la seule thérapie capable d'agir sur l'étiologie des allergies. La compréhension des mécanismes d'action de ce traitement et la mise en évidence de biomarqueurs d'efficacité favoriserait l'optimisation de l'ITA. A l'aide des tétramères de classe II, nous avons suivi les lymphocytes T CD4 périphériques spécifiques d'allergènes, acteurs centraux de la réaction allergique, dans des conditions normales, pathologiques ou en cours d'ITA, afin d'établir un lien entre ces trois situations physiologiques. Nous avons mis en évidence des différences entre les réponses lymphocytaires T CD4 spécifiques d'allergènes saisonniers et perannuels, chez les individus sains et allergiques. Puis, lors de 2 études cliniques d'ITA sublinguale, l'une menée chez des adultes allergiques aux pollens de graminées traités pendant 4 mois et l'autre menée chez des enfants allergiques aux acariens traités pendant 1, nous avons respectivement observé une diminution des lymphocytes Th2A et une augmentation de la production d'IFN- γ liées au traitement. Toutefois, ces variations ne corrèlent pas avec l'efficacité clinique de l'ITA observée dans ces deux études. Les limites d'utilisation des tétramères de classe II nous ont amené à rechercher si l'expression de marqueurs d'activation membranaires pouvait remplacer un marquage " tétramère ". Alors qu'une corrélation insuffisante a été observée entre le marquage " tétramère " et l'expression des marqueurs d'activation testés, nous avons mis en évidence 3 populations cellulaires aux propriétés fonctionnelles diverses, soulignant l'hétérogénéité des réponses lymphocytaires spécifiques d'allergènes. De plus, la découverte des lymphocytes Th2A pourrait être une approche prometteuse pour le suivi des réponses lymphocytaires T CD4 spécifiques d'allergènes lors d'ITA à plus long terme.

Au-delà de son importance dans l'industrie nucléaire, la chimie d'oxydoréduction de l'uraniumretient de plus en plus l'attention des chercheurs. En effet, la capacité toute particulière descomplexes d'uranium à bas degré d'oxydation à promouvoir des réductions originales par desvoies inhabituelles suscite actuellement un grand intérêt, tout particulièrement leur aptitude àactiver dans des conditions douces des petites molécules telles CO, CO2, N2, ou encore descomposés aromatiques et des azotures. Les composés d'uranium, de part leurs propriétés decoordination tout à fait uniques pourraient offrir une alternative aux métaux de transitionclassiques pour la conception de catalyseurs. Cependant, comparativement aux métaux du bloc d,les processus polyélectroniques sont rares dans la chimie de l'uranium à bas degré d'oxidation quiest dominée par les transferts monoélectroniques. C'est pourquoi le développement de nouveauxcomplexes d'uranium capables de réaliser des réductions poly-électroniques est particulièrementintéressant. Le premier objectif de ce travail était d'associer à l'uranium des ligands non-innocentsservant de réservoir d'électrons. Ainsi nous avons utilisé des bases de Schiff p-conjuguées pourexplorer la chimie de cet élément à bas degree d'oxydation. Cela nous a permis d'isoler descomplexes riches en électrons dans lesquels des électrons sont stockés sur le ligand via laformation de liaisons C-C. Ces mêmes liaisons sont rompues en présence d'agent oxydant, et lesélectrons sont libérés pour réaliser des transformations polyélectroniques. Ce procédé a étéobservé pour plusieurs bases de Schiff, permettant de moduler les propriétés des composés. Dansune seconde approche, nous nous sommes intéressés à la synthèse et à l'étude de la réactivité denouveaux complexes d'uranium trivalent supportés par des ligands silanolates. De nouveauxcomposés dinucléaires d'uranium à basse valence ont été obtenus. Ces composés très réactifsdécomposent spontanément en clivant des groupements tertiobutyls des ligands, conduisant à laformation de complexes d'uranium(IV). En parallèle, un complexe monoanionique mononucléaired'U(III) a été isolé, nous permettant de comparer la réactivité de l'uranium trivalent dans différentsenvironnements stériques et électroniques. Ces études de réactivité ont permis de stabiliser unexemple rare de dimère d'uranium ponté par un groupement CS22- et ont mis en évidence lacapacité de l'uranium trivalent à promouvoir la dismutation de CO2 en carbonate et CO. La réactionde ces composés d'uranium trivalent vis-à-vis d'azotures organiques et inorganiques a produit denouveaux nitrures et nitrènes d'uranium originaux. Enfin, la capacité de ces agents réducteurspuissants à transférer des électrons au toluène a permis d'isoler une famille de complexessandwiches inversés où deux cations uranium sont liés de part et d'autre d'un cycle aromatique.

La maurocalcine (MCa) est une toxine de 33 acides aminés issus du venin de scorpion Scorpio maurus palmatus. Ce peptide a initialement été étudié pour son activité pharmacologique en tant qu'activateur du récepteur à la ryanodine (RyR1) des muscles squelettiques. En étudiant comment cette toxine pouvait atteindre le RyR qui est localisé à l'intérieur des cellules, il a été montré que la maurocalcine pouvait être classé dans la liste croissante des peptides de pénétration cellulaire. Depuis la découverte que la maurocalcine peut servir de vecteur à la délivrance intracellulaire de streptavidine fluorescente, les données se sont accumulées pour illustrer l'incroyable valeur biotechnologique de cette toxine. Plusieurs nouveaux analogues ont été produits qui séparent les propriétés pharmacologiques et de pénétration cellulaire du peptide comme une maurocalcine sans ponts disulfulres, synthétisée en remplaçant les résidus cystéine par des acides aminobutyriques, ou en remplaçant tous les acides aminés par leur isomère de conformation D. La maurocalcine s'est avérée efficace pour la délivrance cellulaire de nanoparticules ouvrant ainsi une myriade possible d'applications high-tech. Enfin, la maurocalcine a été couplé à la doxorubicine, un agent anti-tumoral, pour rendre chimio-sensibles des cellules cancéreuses devenues chimio-résistantes. Il semble donc que la maurocalcine débute sa carrière comme outil biotechnologique, mais aussi que cette toxine s'avèrera utile pour déchiffrer finement les détails mécanistiques du fonctionnement du récepteur à la ryanodine.