L’étude et la compréhension des interactions existantes entre semi-conducteur et nanoparticules métalliques sous irradiation est primordiale pour l’amélioration de leurs performances. Dans cette étude, trois composites oxydes semi-conducteur-métal ont été synthétisés : TiO2-Ag, Fe2O3-Ag et WO3-Ag. La synthèse des films mésoporeux de TiO2, Fe2O3 et WO3 a été effectuée par voie sol gel à l’aide de copolymères à bloc, avec la méthode d’auto-assemblage induit par évaporation (EISA). Les nanoparticules d’argent sont formées dans un deuxième temps par réduction chimique de sels dans la porosité des films. L’étude photo-électrochimique de ces composites a permis de mettre en évidence différents phénomènes : le potentiel d’électroréduction des ions Ag+ dans une matrice de TiO2 mésoporeuse peut être modulé par l’effet de la lumière. Ce phénomène semble résulter d’un effet de passivation des NP Ag par TiO2 qui dépend des conditions d’insolation. Des effets de rechargement de l’électrode poreuse en espèce Ag+ ont aussi été observés, sous l’action simultanée de la chrono-ampérométrie et de l’irradiation / The study and understanding of existing interactions between semiconductor and metal nanoparticles under irradiation is essential for improving their performance. In this study, three semiconductor-metal oxide composites were synthesized: TiO2-Ag, Fe2O3-Ag and WO3-Ag. The synthesis of the mesoporous films of TiO2, Fe2O3 and WO3 was carried out by gel sol method using block copolymers, with the method of self-assembly induced by evaporation (EISA). The silver nanoparticles are formed in a second time by chemical reduction of silver salts in the porosity of the films. The photo-electrochemical study of these composites made it possible to highlight various phenomena: the electroreduction potential of Ag+ ions in a mesoporous TiO2 matrix can be modulated by the effect of light. This phenomenon seems to result from a passivation effect of the NP Ag by TiO2, which depends on the insolation conditions. Charging effects of the porous electrode in Ag+ species have also been observed, under the simultaneous action of chrono-amperometry and irradiation

Les nanoparticules (NP) sont de plus en plus utilisées en médecine (imagerie, vectorisation de médicaments). Au sein de l’EA 3452, des NP polymériques chargées en donneurs d’oxyde nitrique •NO (S-nitrosoglutathion GSNO) sont développées afin d’améliorer la stabilité et la biodisponibilité de •NO. Le travail de thèse comprend 2 parties : premièrement : évaluer les effets des NP polymériques d’Eudragit® RL vides avec deux lignées cellulaires humaine (THP-1) et de rat (NR8383). La modification de l’expression de certains gènes impliqués dans des voies de souffrance cellulaire a été étudiée par RT-qPCR après 4h d’exposition aux NP. L’expression d’ATG16L, BCL2 et TNFA est augmentée dans NR8383, ce qui est en faveur d’une induction des processus autophagiques et inflammatoires. La diminution de l’expression de NCF1, NFKB et IL1B dans THP-1 peut expliquer l'augmentation de la viabilité et de la croissance cellulaires. Deuxièmement : évaluer les effets des mêmes NP chargées ou non en GSNO sur les THP-1 par une analyse des transcriptomes ce qui a montré une variation significative de l’expression des gènes associés aux clusters « prolifération », « structure cellulaire » pour les NP vides et « mitochondrie », « processus métabolique » pour les NP chargées en GSNO. Ces résultats sont cohérents avec ceux des tests cellulaires. L’analyse du transcriptome obtenu avec le GSNO libre a permis de proposer un mécanisme d’activation de l’immunité non spécifique contre Leishmania au sein du macrophage. Ainsi, l’étude génomique devient un outil indispensable pour mieux comprendre les interactions entre les NP et les cellules et a ainsi toute sa place en toxicologie / Although nanoparticles (NP) are more and more used in medicine (diagnosis, imaging, drug targeting), few studies on their possible undesirable effects have been conducted. The aim of this work was to evaluate the effects of polymeric NP Eudragit® RL loaded or not with S-nitrosoglutathione (GSNO), a nitric oxide donor, using two different cell lines: monocytes/macrophages of rat (NR8383) and human (THP-1). First, our results show that exposure to blank NP Eudragit® induced an up-regulation of ATG16L, BCL2 and TNFA and a down-regulation of PDCD4 in rat cells, what are in favor of a repression of apoptosis and an induction of autophagy. On the other hand, NCF1, NFKB, and IL1B were down-regulated in human cells, which may contribute to explain the increase of cellular viability. Second, we evaluated the effects of these NP loaded or not with GSNO on THP-1 cells. The results show that NP Eudragit® were internalized by cells using likely the clathrine and caveoline endocytic pathways. Transcriptome analyses by microarray of THP-1, exposed to either GSNO-loaded or empty NP, have shown a significant dose and time-dependent variation of the expression of genes belonging to the clusters “proliferation”, “cell structure” for the empty NP and “mitochondria” and “metabolic processes” for the loaded ones. These results are consistent with those of cellular assays. Transcriptome analyses of free GSNO allowed to propose a mechanism of non-specific immunity activation against Leishmania in the macrophage. Thus, (i) the cytotoxicity of NP is cellular model dependent and (ii) mechanistic toxicology should be the corner stone for the evaluation of NP harmfulness

Cette thèse concerne l’élaboration par réaction “click” CuAAC denouveaux nanomatériaux présentant diverses applications, en particulier en catalyse.Ces macromolécules (dendrimères, dendrimères supportés sur oxide et polymères)comprenant des cycles 1,2,3-triazoles ont été utilisés pour stabiliser desnanoparticules essentiellement de palladium actives en catalyse de couplage C-C,réduction du 4-nitrophenol et oxydation des alcools dans des solvants aqueux.L’utilisation de ces nanoparticules à l’échelle du ppm traduit leur efficacité et l’aspectécologique visé avec ce projet. L’intégration d’unités triazolylbiferrocéniques au seinde ces polymères a permis d’étendre la gamme d’applications de ces matériaux auxsondes électrochimiques, réduction d’ions métalliques en nanoparticules, composéspoly-électrolytes, poly-électrochromes, à valence mixte. L’imprégnation denanoparticules de palladium stabilisées par des dendrimères sur support magnétiquea permis d’augmenter la robustesse des catalyseurs ainsi que leur recyclablité paraimantation. / This thesis concerns the synthesis by “click” CuAAC reactions of newnanomaterials that have various applications, in particular in catalysis. Thesemacromolecules are dendrimers, supported dendrimers and polymers that contain1,2,3-triazole rings and were used in the stabilization of essentially palladiumnanoparticles (PdNPs). These PdNPs are extremely active in the catalysis in greensolvents of C-C coupling, reduction of 4-nitrophenol and selective oxidation ofalcohols. The use of these nanoparticle catalysts at the ppm level shows theirefficiency and their ecological aspect. The integration of biferrocene units in thepolymers allowed expanding their applications to electrochemical sensors, reductantsof metallic ions to nanoparticles, polyelectrolytes, polyelectrochromic, and mixedvalentcomplexes. The impregnation of PdNPs stabilized by dendrimers on magneticsupport led to the increase of the catalyst robustness and recyclability using amagnet.

Au cours de ce travail, la génération de second harmonique optique des molécules biologiques a été étudiée. Cette technique optique non linéaire possède un caractère cohérent qui permet d'accéder aux propriétés de symétrie des molécules dont la taille est très inférieure aux longueurs d'onde optiques visibles utilisées et l'hyperpolarisabilité quadratique des acides aminés aromatiques a été mesurée en solution par diffusion non linéaire. L'hyperpolarisabilité des acides aminés non aromatiques a été obtenue de manière indirecte grâce à des mesures effectuées sur le collagène, une protéine ne contenant pas d'acide aminé aromatique. Le collagène possède en fait une très forte réponse non linéaire et fait l'objet d'études intenses en microscopie optique non linéaire. Par un modèle de sommation cohérente des champs harmoniques réémis, l'origine de la très forte efficacité non linéaire de cette protéine, liée à sa grande rigidité et à son organisation spatiale en triple hélice, a pu être obtenue. En parallèle, l'étude de plusieurs petits peptides synthétiques possédant de un à quatre tryptophanes a permis de comprendre la construction de la réponse optique non linéaire de ces objets à partir de motifs répétés. Par ailleurs, pour apporter des informations supplémentaires sur les nano systèmes, un nouveau montage expérimental a été développé. La grande sensibilité du montage a permis notamment d'atteindre la sensibilité d'une seule particule dans le volume sondé et de mettre en place un système de cartographie en trois dimensions par diffusion Hyper Rayleigh. La démonstration a été réalisée pour des nanoparticules métalliques uniques d'argent piégées dans une matrice de gélatine.

Ce travail présente d'une part la fabrication d'entités nanométriques (nanocouches, nanoparticules) photochromes et d'autre part les méthodes de détection ou d'amplification de leur commutation. Des nanoparticules de diaryléthène ont été obtenues par fragmentation laser. Leur caractère photochrome en solution colloïdale a été mis en évidence par des mesures d'ensemble en spectroscopie d'absorption, mais également au niveau de la particule unique par la spectroscopie de diffusion en champ sombre. Ces nanoparticules ont montré des propriétés différentes de celles en solution et de celles à l'état solide illustrées par des rendements quantiques différents. Pour comparer les rendements quantiques des différents états, une méthode numérique a été mise au point pour l'étude à l'état solide. L'obtention de systèmes hybrides par dépôt de couches minces de photochromes sur des substrats recouverts de nanoparticules d'or a permis de mettre en évidence une nouvelle approche pour détecter la photocommutation aux petites échelles. Cette commutation du photochrome provoque un déplacement intense et réversible en longueur d'onde de la bande des plasmons de surface localisée (PLS) des nanoparticules d'or. Cette observation est corrélée à des calculs basés sur le formalisme de Mie. De plus, l'exaltation du champ électromagnétique par excitation des PLS a permis d'accélérer la réaction photochrome dans le sens de la décoloration, renforçant l'intérêt de ces matériaux hybrides pour le stockage de données.

Les propriétés d'auto-assemblage des films libres de tensioactifs peuvent être utilisées pour diriger l'organisation de nano-objets. Au cours de ce travail, nous avons étudié le dépôt de films libres de tensioactifs sur des substrats solides ainsi que l'insertion et l'organisation de nanoparticules dans ces films. Nous avons tout d'abord démontré que les films de différents types de tensioactifs pouvaient être transférés sur des substrats hydrophobes et atomiquement plats, par exemple sur des surfaces de silicium hydrogéné ou de silice silanisée. Les caractérisations par réflectivité des rayons X et par AFM ont prouvé que l'organisation moléculaire des films libres était préservée lors du dépôt. Nous nous sommes alors intéressés à l'insertion et l'organisation de nanoparticules à l'intérieur des bicouches de tensioactifs ainsi déposées. Dans un premier temps, des nanoparticules ont été déposées individuellement. La densité de nanoparticules sur la surface peut être contrôlée par ce procédé. Dans un second temps, nous avons joué sur les interactions entre les tensioactifs stabilisant les films libres et les nano-objets pour obtenir des monocouches denses et organisées de particules. Des monocouches denses de nanoparticules d'or sont déposées sur des substrats de silicium hydrogéné et leur surface peut atteindre plusieurs dizaines de µm². Après un certain temps de repos, les films libres s'approchent de l'équilibre et les nanoparticules s'organisent en structures de plus en plus compactes. Les interactions présentes dans le système étudié sont également applicables à d'autres nanoparticules métalliques ou d'oxydes métalliques.

Les plasmas et les poussières coexistent dans de nombreuses situations, aussi bien à l'état naturel (astrophysique) que dans l'industrie (microélectronique, nanotechnologie). Le milieu ainsi constitué est alors le siège de phénomènes nouveaux. Dans ce travail, différentes méthodes de formation des poussières (pulvérisation, gaz réactifs) ont été utilisées. Leur cinétique de croissance a été analysée et en particulier la formation de nanoparticules pour les applications industrielles. Les poussières acquièrent une charge négative en capturant une partie des électrons du plasma. Cette charge va fortement conditionner la dynamique et le piégeage du nuage de poussières au sein du plasma. La structure et le comportement du nuage ont ainsi été étudiés. La variation de densité électronique perturbe fortement le plasma et donne lieu à une grande variété d'instabilités qui ont été caractérisées. Finalement, le devenir de la charge électrique à l'arrêt de la décharge a été étudié.

A l'échelle nanométrique, les particules de métaux nobles possèdent des propriétés optiques fascinantes. Elles sont dominées par le phénomène de « Résonance de Plasmon de Surface » dont le profil spectral est très sensible à la taille, à la forme et à l'environnement des particules (milieu diélectrique extérieur, autres particules proches...). Ce travail de thèse a pour but une meilleure compréhension des processus fondamentaux responsables des modifications de la résonance de plasmon : d'une part en réalisant la spectroscopie d'extinction de nanoparticules « uniques » par la technique originale de Spectroscopie à Modulation Spatiale et d'autre part en caractérisant la morphologie de ces mêmes objets par une observation directe en Microscopie Electronique à Transmission. Cette double approche permet de corréler la réponse optique de nanoparticules (isolées ou bien en interaction (dimères)) avec leur forme ou leur arrangement spatial, et d'en faciliter ainsi la modélisation théorique.

Ce travail concerne la fonctionnalisation des esters méthyliques d'acides gras (EMAG) dans le but de valoriser les ressources halieutiques marocaines, en particulier les huiles de poisson dont ils sont les principaux constituants. Pour cela, des réactions d'hydroboration, d'hydrosilylation, d'hydrogermylation et de phosphorylation ont été réalisées dans les premier, deuxième et troisième chapitres et ont permis d'accéder à une grande variété de composés présentant des motifs EMAG diversement substitués. Dans les deux derniers chapitres, nous avons développé des applications de ces dérivés. Ainsi, des polyesters et des copolymères renfermant un élément du groupe 14 et un motif de type EMAG ont été préparés et caractérisés. Parallèlement, la décomposition thermique en solution d'aminogermylènes nous a permis d'accéder à des nanoparticules de germanium.

Cette thèse porte sur l'élaboration de céramiques transparentes de CaF2 :Yb pour la réalisation de milieux amplificateurs pour laser de puissance. Dans ce domaine, les céramiques laser constituent une rupture technologique en palliant les limites des matériaux actuels - monocristaux (problèmes de dimensions accessibles) et verres (mauvaises propriétés thermiques). L'originalité du travail est de s'intéresser aux fluorures, très attractifs pour leur faible fréquence de phonons et leur large fenêtre de transparence spectrale. Trois synthèses de nanoparticules de CaF2 :Yb ont été mises au point : la mécanosynthèse, la méthode par micelles inverses et la précipitation. Après caractérisation microstructurale des poudres, la précipitation a été retenue : elle est simple et les particules répondent aux critères fixés (taille moyenne ~30 nm, faible dispersion en taille