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Les « DNA beacons » sont des molécules composées de simple brins d'ADN dont les deux bouts contiennent des bases complémentaires et auxquels on attache un fluorophore et un quencher. Ainsi, ces deux extrémités peuvent s'assembler pour former un bout de double hélice d'ADN que nous appelons « stem », la partie centrale du brin forme alors une sorte de boucle. On appelle cette structure la configuration en « épingle à cheveux ». Un aspect important de cette structure est qu'elle représente des systèmes simples permettant une étude détaillée de l'assemblage/désassemblage de la double hélice d'ADN. Nous avons développé deux modèles différents pour étudier la thermodynamique et la cinétique de ces systèmes. Le premier est un modèle sur réseau inspiré des modèles utilisés pour l'étude des repliements des protéines. Le deuxième est un modèle qui inclut les ingrédients physiques du premier modèle mais sans la contrainte apportée par le réseau. Il combine la théorie des polymères et le modèle de Peyrard-Bishop et Dauxois (PBD) pour la double hélice. Avec cette nouvelle approche, nous sommes capable de comparer quantitativement nos résultats théoriques avec les résultats expérimentaux.

Ce travail de thèse décrit l'élaboration de copolymères amphiphiles obtenus par couplage de deux homopolymères. La synthèse des copolymères s'est effectuée en deux étapes. Dans un premier temps, des homopolymères de type poly(2-méthyl-2-oxazoline) (P(MOx)) et poly(acrylate de tert-butyle) (P(At-Bu)) ont été préparés par polymérisation par ouverture de cycle cationique (CROP) et par polymérisation radicalaire contrôlée de type RAFT ou ATRP, respectivement. Puis les copolymères amphiphiles diblocs ont finalement été obtenus par une réaction de couplage polymère-polymère de type cycloaddition de Huisgen. Une étude physico-chimique de ces copolymères dans l'eau a mis en évidence la présence d'agrégats qui présentent une morphologie sphérique, des tailles inférieures à 100 nm et des concentrations d'agrégation critique de l'ordre de 10-6 mol.L-1.Les connaissances acquises sur la synthèse et l'étude des copolymères à blocs amphiphiles ont également permis le développement de copolymères greffés amphiphiles poly(-caprolactone)-g-poly(2-méthyl-2-oxazoline) (PCL-g-P(MOx)), constitués d'un bloc hydrophobe PCL sur lequel des chaînes hydrophiles P(MOx) ont été greffées. L'étude du comportement de ces copolymères dans l'eau montre la formation d'agrégats avec des caractéristiques proches de celles obtenues pour les copolymères diblocs amphiphiles. Un autre point intéressant est que la P(MOx) permet de solubiliser la PCL dans l'eau.Ces deux études illustrent l'apport de la chimie macromoléculaire pour la préparation de structures amphiphiles parfaitement définies qui s'organisent en phase aqueuse en agrégats. Ces derniers pourraient notamment être utilisés dans le domaine biomédical. / This manuscript deals with the synthesis of amphiphilic diblock copolymers obtained by the coupling of both hydrophobic and hydrophilic homopolymers. The copolymers were achieved in two steps. On the one hand, homopolymers poly(2-methyl-2-oxazoline) P(MOx)s and poly(tert-butyl acrylate)s (P(At-Bu) were synthesized by cationic ring opening polymerization (CROP) and by Reversible Addition-Fragmentation Transfer (RAFT) polymerization and atom transfer radical polymerization (ATRP), respectively. Finally, amphiphilic diblock copolymers were achieved by Huisgen's cycloaddition. Physical chemistry studies in water proved the formation of aggregates. The latter had a spherical morphology, sizes below 100 nm and critical aggregation concentration around 10-6 mol.L-1.Knowledge acquired on the synthesis and the study of amphiphilic block copolymers led to the development of poly(-caprolactone)-g-poly(2-methyl-2-oxazoline) (PCL-g-P(MOx)) amphiphilic graft copolymers, made of a hydrophobic PCL grafted with hydrophilic P(MOx) moieties. The study of aqueous solution of such copolymers showed the formation of aggregates with characteristics close from those obtained for the diblock copolymers. Another interesting point is that P(MOx) permitted the solubilization of PCL in water.The reported work illustrated the importance of macromolecular chemistry for the obtaining of amphiphilic copolymers with controlled molecular weight and narrow molar mass distributions which self-assemble in water. Such kind of materials could be used in the biomedical field.