La synthèse enzymatique de terpénoides chez les mammifères provient de la voie mevalonique. Récemment une voie différente a été découverte et s'est révélée être prépondérante pour de nombreux organismes comme les plantes et bactéries. L'identification d'un inhibiteur de cette cascade enzymatique permettrait le développement d'une nouvelle famille d'herbicide. Les caractéristiques de la 1-déoxy-D-xylulose 5-phosphate réductoisomérase (DXR) font de cette enzyme très spécifique une cible pour la synthèse de nouveaux composés. La Fosmidomycine ainsi que son analogue acétylé le plus proche, FR-900098 restent des références pour l'inhibition de la DXR. Dans ce contexte, l'ensemble des molécules décrites dans la littérature en tant qu'inhibiteurs a été classé en fonction des modifications apportées sur le substrat naturel ou la Fosmidomycine. A partir de l'ensemble de ces informations, cinq familles ont été synthétisées pour trouver un nouveau motif complexant. Pour deux d'entre elles, le squelette de base contient un acide phosphonique et un acide phosphinique sur lequel a été introduit la diversité moléculaire grâce aux réactions de Pudovik et de couplage pallado-catalysé. Les autres motifs complexant originaux sont constitués d'une fonction carbonyle et d'un hétérocycle en α ou β. Après optimisation de la synthèse des précurseurs, la diversité a été introduite à l'aide, par exemple, d'une réaction de trois composantes permettant la préparation d'hétérocycle. Enfin, deux modifications ont été faites sur le bras espaceur : l'introduction d'atomes de fluor pour modifier les propriétés physicochimiques ou d'un atome d'azote, point d'attache de nouveaux groupements. / The non-mevalonate pathway is widely found in higher plants and in many eubacteria, including pathogenic ones, but not in mammals. Identifying a non-mevalonate pathway inhibitor would greatly contribute to the search for new herbicides. The unique properties of 1-Deoxy-D-xylulose 5-phosphate reductoisomerase make it remarkable and rational target for drug design. The phosphonohydroxamic acid Fosmidomycin, which acts through inhibition of DXR, is a natural compound produced in the fermentation of Streptomyces and still remains, with its N-acetyl homologue FR900098, one of the most active compounds. First of all, the enzyme and all the potential inhibitors tested in literature were classified in order to understand the global quest for therapeutically useful compounds. In this context, we designed and synthesized five different families of Fosmidomycin analogues containing a new chelating unit. Two targets molecules families bearing a phosphinophonic acid as common core were imagined. Divergent approach allowed the introduction of the chemical diversity thank to powerful pallado-catalyzed coupling reaction. The other families containing carbonyl group and heterocycle in α‐ and β‐position were regarded as highly potent complexing units. Chemical diversity was introduced mainly at the end of the synthesis. For one of them convergent ring formation using three-components reaction was developed. Finally two modifications of the Fosmidomycin linker were performed by the introduction of fluorine atoms on the parent structure as well as the replacement of a carbon by a nitrogen atom in order to create a new point of modifications.

Contexte : L’organisme en développement est très sensible à son environnement. Plusieurs études épidémiologiques ont suggéré la toxicité développementale d’une dizaine de polluants suite à des expositions prénatales. L’objectif général de cette thèse est d’évaluer les conséquences des expositions à des polluants chimiques (consommation de produits de la mer comme vecteur de contamination, solvants organiques et insecticides organophosphorés) pendant la grossesse sur le développement de l’enfant à 2 ans en se focalisant sur le développement neuro-comportemental, le développement respiratoire et immunitaire et le développement staturo-pondéral. Matériel et méthodes : Ce travail s’est appuyé sur la cohorte mère-enfant PELAGIE, mise en place en Bretagne entre 2002 et 2006. Près de 3500 femmes ont été incluses en début de grossesse et environ 1500 couples mère-enfant ont été suivis à 2 ans. Les expositions ont été évaluées en début de grossesse à partir de questionnaires, de matrices emplois-expositions ou de dosage de biomarqueurs d’exposition. Les indicateurs de santé ont été mesurés lors du suivi à 2 ans par questionnaire permettant de recueillir des éléments sur le comportement, les manifestations respiratoires à type de sifflement, les maladies allergiques et la croissance entre la naissance et 2 ans. Résultats : L’exposition professionnelle prénatale aux solvants organiques était associée à des déficits de l’attention/hyperactivité et des niveaux d’agressivité plus importants chez l’enfant à 2 ans. Cette exposition n’était pas associée avec les manifestations respiratoires et allergiques. Nous avons aussi montré que la consommation maternelle de coquillages et crustacés pendant la grossesse était associée à une augmentation du risque d’allergie alimentaire chez l’enfant. Enfin, l’exposition prénatale aux insecticides organophosphorés a été associée à une diminution de la vitesse de croissance en taille à 2 ans. Conclusion : Ce travail renforce l’hypothèse de l’implication de l’exposition prénatale aux polluants chimiques de l’environnement, y compris à faible dose, dans l’origine développementale de la santé et des maladies. / Background: The organism is very sensitive to environment during its developmental period. Number of epidemiological studies has suggested the developmental toxicity of about ten chemical pollutants after prenatal exposure. The general objective of the thesis is to explore the effect of prenatal exposure to certain chemical pollutants (organic solvents, organophosphates pesticides and maternal consumption of fish and shellfish (vectors of pollutants)) on child development at age 2. Methods: This thesis is based on the PELAGIE mother-child cohort that was set up in 2002, in Brittany (FRANCE). In total, 3421 women were included in this cohort at the beginning of pregnancy and 1500 mother- child pairs were followed when the child was 2 years old. Exposures were evaluated at the beginning of pregnancy from questionnaires, job-exposure matrices or measurement of biomarkers of exposure. Health indicators were measured at the 2 years follow-up. At follow-up, questionnaires allowed to obtain information on child behaviour, respiratory manifestations like wheezing, allergies (eczema and food allergy) and growth between birth and the age of two. Results: Prenatal occupational exposure to solvents was associated with higher level of hyperactivity and attention deficit at age 2. This exposure was not associated neither with respiratory nor with allergic manifestations. We also observed that maternal shellfish consumption during pregnancy was associated with a higher risk of food allergy in preschoolers. Finally, higher prenatal exposure to organophosphate pesticides was associated with a decrease height growth velocity at age 2. Conclusion: The present thesis based on the PELAGIE study supported for the hypothesis that prenatal exposure to environmental chemicals may be implicated in the developmental origin of health and diseases.

Les neurotoxiques organophosphorés (NOP) sont extrêmement toxiques et peu volatils. Dans des conditions normales de température et de pression, ils peuvent pénétrer rapidement la peau sous forme liquide et exercer leurs effets délétères. En milieu civil ou militaire, leur utilisation potentielle est toujours redoutée. Le développement de dispositifs de protection cutanée vis-à-vis de ces agents est donc d’un intérêt majeur pour les armées et la sécurité civile. Dans ce contexte, les objectifs de ce travail ont été de formuler et évaluer la stabilité et l’efficacité de topiques protecteurs cutanés (TP) vis-à-vis des NOP. Le premier objectif a consisté à mettre au point des TP de compositions et de formes galéniques différentes (émulsions, gels) puis à valider leurs stabilités physicochimiques. Cent trente TP ont été formulés et 30 ont montré une stabilité physicochimique satisfaisante. Le second objectif a été d’évaluer l’efficacité des TP les plus prometteurs vis-à-vis des composés organophosphorés. Actuellement il n’existe pas de standardisation de ce type d’étude. Par conséquent, l’utilisation de plusieurs tests in vitro et in vivo (membranes biologiques ou synthétiques, NOP ou simili), dont la pertinence et la fiabilité ont été déterminées, nous a permis d’établir une logique de criblage pour l’évaluation de l’efficacité des TP. Parmi les 13 formulations testées, les résultats ont montré qu’un gel hydro-alcoolique apporte une protection cutanée significative et supérieure aux produits de référence testés vis-à-vis du VX, un NOP d’intérêt / Prevention of exposure to the neurotoxic organophosphorus compounds (OP) that are quickly absorbed in the skin is a major concern both for pesticide users and soldiers. Skin barrier creams are being developed to complement or replace uncomfortable chemical protective suits. The objectives of this work were to formulate and assess physicochemical stability and protective efficacy of topical skin protectant (TSP) against OP compounds. The first objective was to formulate several different TSP (emulsions, gel) and validate their physicochemical stability.The second objective was to determine the consistency of results from in vitro tests and the importance of the formulation composition in the skin protective efficacy. Quick evaluation of formulations efficacy mainly relies on in vitro tests which lead to consistent, complementary and relevant results. Our results indicated that the least effective formulations could be quickly identified by performing in vitro permeation tests with silicone membrane and by evaluating interfacial interactions between formulations and OP. We showed that a hydrogel containing specific hydrophilic polymers was by far the most effective of the formulations evaluated against VX, OP compounds, skin permeation in vitro

Les neurotoxiques organophosphorés sont des agents chimiques qui font partie de la menace NRBC (nucléaire, radiologique, biologique, chimique). Ces agents peuvent pénétrer l'organisme par inhalation, ingestion ou absorption cutanée. La principale voie d'absorption des agents chimiques peu volatils (persistants), tels que le VX et l'ypérite, est la voie cutanée. La décontamination des surfaces cutanées non protégées est donc cruciale pour empêcher une absorption trop importante du toxique et une intoxication. Ce travail s'est attaché à évaluer la capacité de nanoparticules d'oxyde de cérium à adsorber et à dégrader les composés organophosphorés, en utilisant un pesticide organophosphoré, le Paraoxon, et un modèle d'étude in vitro, la peau d'oreille de porc. Les résultats ont montré que la cérine, sous forme de poudre de nanoparticules, dégrade le Paraoxon mais ne permet pas de réduire son absorption à travers la peau. Des formes liquides contenant la cérine (suspension aqueuse, émulsi on de Pickering) ont été développées, pour éviter la dispersion des nanoparticules dans l'air lors de l'utilisation. Elles permettent une élimination plus efficace du Paraoxon, mais l'activité de dégradation de la cérine est très faible. L'influence des conditions de synthèses sur les propriétés physico-chimiques de la cérine en relation avec l'efficacité de dégradation a été étudiée. Les résultats montrent que la surface spécifique est un paramètre clé et que le protocole d'application des décontaminants doit être adapté / The organophosphorus nerve agents form part of chemical agents which pose the NRBC threat (nuclear, radio, biological, chemical). These agents can get into the body by inhalation, ingestion or skin absorption. The main route of chemical agent absorption which are low volatile, as VX or yperite, is the dermal route. Decontamination of unprotected skin areas is crucial to prevent excessive absorption of toxic. This work aimed at evaluating the ability of cerium oxide nanoparticles to adsorb and degrade organophosphorus compounds by using an organophosphorus pesticide, Paraoxon, and an in vitro model, pig-ear skin. The results showed that ceria, in powder form, degraded the Paraoxon but did not allow reducing its absorption through the skin. Liquid forms containing ceria (aqueous suspension, Pickering emulsion) have been formulated in order to avoid the dispersion of particles in the air during its use. While liquid formulations allow more efficient removal of Paraoxon during decontamin ation process, the degradation activity of ceria was low. The influence of the synthesis conditions on the physicochemical properties of ceria linked to degradation efficiency of nanoparticles has been studied. The results showed that specific surface area is the key parameter and that the application protocol of decontaminants must be adapted

La miniaturisation et la complexification croissante des composants microélectroniques induit une sensibilisation et une fragilisation accrue des composants vis-à-vis des contaminations présentes dans les zones de productions appelées “salles blanches”. Dans ces espaces, le contrôle actuel de la contamination organique n’est pas suffisant puisqu’il ne permet pas d’éviter la contamination de surface des plaquettes de silicium et des optiques des robots de production utilisés pour la photolithographie. Un contrôle accru des concentrations des contaminants organiques dans les atmosphères des salles blanches devient donc nécessaire et de nouvelles méthodes analytiques doivent être développées et validées. Dans le cadre de ce travail, des méthodes d’analyse ont été développées et validées afin de disposer d’une gamme d’outils permettant un suivi rigoureux des contaminations. Ces outils permettent d’identifier et de quantifier les contaminations surfaciques des plaquettes de silicium par des composés organiques semi-volatils (phtalates et organophosphorés) mais aussi de déterminer les concentrations de composés organiques volatils présents dans l’atmosphère des salles blanches. Ces méthodes font appel aux technologies du WOS/ATD-GC-MS « Wafer Outgassing System/Automated Thermal Desorber–Gas Chromatography–Mass Spectrometry » et de la DART-ToF-MS « Direct Analysis in Real Time-Time of Flight–Mass Spectrometry » pour les analyses de surfaces et au PTR-ToF-MS « Proton Transfer Reaction – Time of Flight - Mass Spectrometry » pour l’analyse de l’atmosphère. / The recent advances in the miniaturization and complexification of microelectronic components induce an increase in the sensitivity of these components regarding the organic contamination present in the production zone called “clean room”. Although, the control of organic contamination in the clean room is very rigorous it does not avoid the contamination of silicon wafer surfaces and robot lenses used in the photolithography process. The later implies that new analytical methodologies should be developed and validated. In this work, analytical methods were developed and validated in order to have a panel of tools which allows careful monitoring of organic contaminants. These tools allow the identification and quantitation of the contamination of silicon wafer surface by semi-volatiles organic compounds (phthalates and organophosphates) and the determination of volatile organic compounds concentrations in the clean room atmosphere. These methods uses the WOS/ATD-GC-MS « Wafer Outgassing System/Automated Thermal Desorber–Gas Chromatography–Mass Spectrometry » technology and the DART-ToF-MS « Direct Analysis in Real Time-Time of Flight–Mass Spectrometry » technology for wafer surface analysis and the PTR-ToF-MS « Proton Transfer Reaction – Time of Flight - Mass Spectrometry » technology for gas-phase analysis.

Les différents rejets aqueux de types industriel, artisanal et/ou hospitalier, contiennent différents contaminants organiques ou inorganiques qu’il convient d’éliminer. Selon le type de l’industrie et de l’utilisation, ces rejets auront besoin de subir un ou plusieurs traitements. Il existe de nombreuses méthodes de traitement des eaux adaptées à chaque pollution et à chaque usage. Dans le cadre de ce travail, nous nous sommes intéressés à l’utilisation d’une méthode peu onéreuse qui met en jeu les ions ferriques, ions ferreux, oxygène moléculaire et la lumière solaire (Fe(III)/Fe(II)/O2/hν) pour induire la transformation de composés organiques appartenant à deux familles de pesticides : les sulfonylurées et les organophosphorés. L’objectif majeur de l’étude consiste à la compréhension du rôle des ions de fer(II) dans le processus photocatalytique largement reporté dans la littérature ainsi que d’identifier les principaux produits formés au cours du processus. L’étude de la dégradation des sulfonylurées par excitation UV du peroxyde a démontré, sans aucune surprise, une réelle efficacité du processus. La réaction met en jeu les radicaux hydroxyles qui ont été clairement mis en évidence et quantifiés sous irradiation continue et par photolyse laser. Le processus dépend de la concentration initiale du substrat, du pH et de la concentration du photoinducteur (H2O2). La présence dans le milieu de la plupart des ions inorganiques conduit à une inhibition partielle de la dégradation. Dans le cas des ions étudiés, l’ordre de la réactivité est SO42- > Cl- > NO3- > CO32- . Cet aspect est très important à considérer lorsqu’il s’agit de traiter des eaux par le procédé UV/H2O2 . Lors de l’étude du comportement photochimique du complexe [Fe(H2O)5(OH)]2+ sous excitation à 365 nm et en simulateur solaire, la principale espèce réactive mise en jeu est le radical hydroxyle. En présence de composés organiques, une dégradation totale a pu être obtenue et ceci même pour de faibles concentrations en complexe de fer(III) (1,0x10-6 mol L-1). Il y a donc une régénération in situ et sous irradiation du fer(III). L’ensemble des expériences entreprises a permis de montrer que la régénération met en jeu non seulement le fer(II) mais également l’oxygène. La présence simultanée du fer(III) à l’état de trace et du fer(II) joue un rôle clé. En effet, l’excitation du fer(III) permet la production d’état excités qui transfèrent l’énergie aux ions de fer(II). Ces derniers états excités de fer(II) réagissent avec l’oxygène moléculaire par un processus de transfert d’électrons pour générer du fer(III) et l’anion superoxyde. La solution se trouve ainsi de plus en plus enrichie en fer(III) au fur et à mesure de l’excitation lumineuse. Sur le plan analytique, nous avons utilisé la technique LC/MS et LC/ESI/MS2 pour appréhender la structure chimique des photoproduits formés par l’étude précise des processus de fragmentation. Parmi toutes les réactions habituelles du radical hydroxyl (hydroxylation du noyau aromatique, scission du pont sulfonylurée et déméthylation), nous avons montré que certaines sulfonylurées conduisent, en milieu légèrement acide, à un processus de scission du squelette triazinique. Une telle réaction a également pu être confirmée par des études théoriques au niveau B3LYP/6-31G (d,p). La présence simultanée d’un groupement methoxy et d’une amine secondaire adjacente au cycle triazine est une condition essentielle pour une telle ouverture. L’ouverture du cycle est une étape importante pour atteindre l’objectif de l’étude qui est d’obtenir la minéralisation des solutions et ainsi le traitement des rejets aqueux de types industriel, artisanal et/ou hospitalier. / Waste waters resulting from industrial and artisanal activities as well as from hospital discharges contain numerous toxic organic and inorganic contaminants that require efficient treatment. In the present work, we employed various combinations of ferric and ferrous ions, oxygen, hydrogen peroxide and sunlight (Fe(III)/Fe(II)/O2/hν) to induce the transformation of two pesticide families: sulfonylureas and organophosphorus. The main objective of the study was devoted to the role of iron(II) species in the whole transformation process and also to the elucidation of the generated byproducts. In a first step, we used the system H2O2/ hν as a preliminary process for the degradation of the pollutant. This allowed a complete and fast removal of sulfonylureas. The reaction mainly involves hydroxyl radicals that were identified and quantified by nanosecond laser photolysis technique. The process highly depends on the initial substrate concentration, pH and the concentration of the photoinductor (H2O2). The presence of inorganic ions that could be present in waste waters was shown to inhibit the degradation, in the following decreasing order: SO42- > Cl- > NO3- > CO32- . In a second step, the study of the photochemical behavior of the iron(III) aquacomplex, [Fe(H2O)5(OH)]2+, upon light excitation at 365 nm as well as by using a solar simulator also showed the generation of hydroxyl radical together with iron(II) species. A complete elimination of studied pesticides was obtained even at low concentrations of iron(III) complex (1,0x10-6 mol L-1), indicating the high efficiency of the process. To gain insight into the degradation mechanism, the evolution of iron species upon irradiation was investigated in the absence and in the presence of molecular oxygen. The results suggested that a regeneration mechanism of iron(III) occurs through two consecutives steps. First, the excitation of iron(III) in trace concentrations, leads to the formation of iron(II) excited states through energy transfer process followed an electron transfer process that involves molecular oxygen and iron(II) excited state. As a conclusion, the solution becomes more and more enriched by iron(III) via the light excitation and in the presence of oxygen revealing the photocatalytic behavior of [Fe(H2O)5(OH)]2+. Within this work, a special attention was also devoted to the identification of products formed during the above photocatalytic process. This was performed by using liquid chromatography coupled to tandem mass spectrometry LC/ESI/MS2. The close investigation of the fragmentation processes of the generated products, permitted the establishment of precise chemical structures. In addition to the classical degradation of sulfonylureas by hydroxyl radicals (hydroxylation of the aromatic ring, the scission of sulfonylurea bridge and demethylation) a ring opening of the triazine skeleton was also obtained. This was observed under acidic conditions and was clearly confirmed by theoretical studies at the B3LYP / 6-31G (d, p) level. This triazine scission was only obtained with sulfonylures that contain a methoxy group and a secondary amine adjacent to the triazine moiety. Such ring opening constitutes an important and fundamental step when decontamination or/and mineralization of waste waters are concerned.

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Les pyréthrinoïdes et les organophosphorés sont des pesticides très utilisés, à l’origine d’une imprégnation forte de la population, exposée à ces contaminants principalement via l’alimentation. De plus en plus d’études scientifiques suggèrent des liens entre l’exposition à ces composés et des maladies chroniques ou des troubles du développement de l’enfant. Paradoxalement, leur devenir biologique chez l’homme est mal connu. Certaines études suggèrent que ces insecticides sont susceptibles d’intéragir avec les transporteurs membranaires ABC et SLC, protéines localisées au niveau d’interfaces hémato-tissulaires qui prennent en charge de nombreux substrats endogènes, médicaments et contaminants de l’environnement. L’objectif de notre étude a été de caractériser les effets d’insecticides des familles des pyréthrinoïdes et des organophosphorés sur l’activité de nombreux transporteurs ABC et SLC prenant en charge des médicaments (P-gp, BCRP, MRPs, OATP-1B1,-2B1,-1B3, OCT1-3, OAT1, OAT3, MATE1 et MATE2K) par une approche in vitro. Nous nous sommes également attachés à caractériser par des expérimentations in vitro et in silico, les mécanismes des interactions et les éléments structuraux des pesticides à l’origine de ces effets. Nous avons montré que de nombreux organophosphorés et pyréthrinoïdes étaient capables d’inhiber des transporteurs d’efflux (MRP, BCRP, P-gp) et d’influx (OATP1B1, OAT3, MATE1, OCT1-2) et de stimuler l’activité de certains OATPs. Les pesticides testés inhibaient très fortement l’activité des transporteurs de cations (OCT1 et OCT2) et ont pu bloquer le transport de catécholamines médiés par ces protéines. Une approche qSAR a permis de définir des paramètres physicochimiques associés aux effets modulateurs des pesticides et une approche d’amarrage moléculaire (docking) a mise en évidence les sites de liaisons de la P-gp impliquées dans ces interactions. Les conséquences des modulations de l’activité des transporteurs, en termes d’effets toxiques et d’interactions médicamenteuses, restent à définir pour les populations exposées à de fortes doses de pesticides. Toutefois, la contribution des interactions observées aux effets toxiques de ces insecticides est peu probable car nécessitant des concentrations nettement supérieures à celles atteintes dans le cadre d’une exposition environnementale de la population générale. / The general population is chronically exposed to pyrethroids and organophosphorus insecticides, mainly through alimentation. Several epidemiological studies have found an association between non-occupational exposure to these pesticides and chronic diseases and developmental disorders. Paradoxically, their biological fate in humans is poorly understood. Some studies suggest that these insecticides could interact with ABC and SLC membrane transporters. These membrane proteins, located at blood-tissue interfaces (liver, kidney, intestine ...), handle many endogenous substrates, drugs and pollutants. The objective of our study was to characterize, using an in vitro approach, the effects of pyrethroid and organophosphorus insecticides on the activity of numerous ABC and SLC human drug-transporters (P-gp, BCRP, MRPs, OATP-1B1, -2B1, -1B3, OCT1-3, OAT1, OAT3, MATE1 and MATE2K). We have also tried to analyze the mechanisms of interactions and the structural requirements for insecticides-mediated modulation of drug transporters activities using in vitro and in silico approach. We have shown that many organophosphorus and pyrethroids are able to inhibit ABC (MRP, BCRP, P-gp) and SLC (OATP1B1, OAT3, MATE1, OCT1-2) transporters and can stimulate the activity of some OATPs. Moreover, the tested pesticides inhibited very strongly the activity of OCT1 and OCT2 and blocked catecholamine transport mediated by these transporters. A qSAR approach allowed to define physicochemical parameters associated with the modulating effects of pesticides and a molecular docking approach revealed the P-gp binding sites involved in these interactions. The consequences of transporter activitie modulation, in terms of toxic effects and drug interactions, remain to be defined for populations exposed to high doses of pesticides, occurring notably in response to poisoning. However the alterations of these transporter activities by insecticides are unlikely to contribute to organophosphorus or pyrethroids toxicities of chronic low-dose exposure.