De nos jours, l’utilisation des composites polymères fonctionnels s’accentue avec la progression de la recherche dans ce domaine. Les objectifs du projet de maîtrise se penchent sur deux problématiques qui touchent la détermination et l’amélioration de la résistivité électrique des mélanges polymériques. La première partie est axée sur les fonctionnalités de la fluorescence dans le domaine des polymères. Le noir de carbone provoque la diminution de l’intensité de fluorescence de l’anthracène jusqu’à l’éteindre complètement; pour un pourcentage aux alentours de 1% dans les films de polypropylène et jusqu’à 4x10-3 mol\L en solution de chloroforme. La deuxième partie a pour objectif d’améliorer la moulabilité des plaques bipolaireset et d’étudier l’effet de l’élastomère sur la résistivité électrique du mélange polyfluorure de vinylidène/polyéthylène téréphtalate/ noir de carbone /graphite. La résistivité électrique diminue en augmentant la concentration de noir de carbone et en ajoutant 5% à 7,5% de d’élastomère. / Nowadays, the use of composites increases with the progress of research. From this context, this work has been prepared for the master project. The project objectives are addressing two issues that affect the determination and the improvement of the electrical resistivity of polymer blends. The first part focuses on the features of the fluorescence in the field of polymers. The carbon black is acting as quencher; it causes the decrease of the fluorescence intensity of the anthracene to turn it off completely for a percentage of 1% in the films and 4x10-3 mol/L of chloroform solution. The second part studies the effect of a thermoplastic elastomer, on the electrical resistivity of the composite polyvinylidene fluoride /polyethylene terephthalate/ carbon black/graphite. It was observed that the electrical resistivity of the blends decreases with increasing carbon black concentration and the addition of 5% and 7.5% of the elastomer.

La synthèse de nanoparticules de fluorure d’yttrium par microémulsion inverse produit des monocristaux de taille bien définie, monodisperses et de forme octaédrique. Le principal avantage du fluorure d’yttrium est qu’il peut être dopé à l’aide de lanthanides, sans aucun inconvénient sur la structure, afin de conférer aux particules les propriétés intrinsèques au dopant. L’ajout d’une coquille de fluorure de lanthanide est également envisageable. D’autre part, la confection de nanoparticules pour l’imagerie médicale permet d’augmenter la sensibilité des sondes puisqu’elles contiennent plus d’ions actifs que leurs équivalents organiques qui, souvent, n’en contiennent qu’un. Dans le cadre de ce projet, le lanthanide utilisé comme dopant ou pour la confection d’une coquille est le gadolinium. Ainsi, les propriétés relaxométriques de différents types de nanoparticules, synthétisées par la méthode à une simple microémulsion inverse, sont mesurées et comparées. L’addition d’une coquille de silice est réalisée pour augmenter la stabilité des suspensions colloïdales aqueuses. Mots clés : Coquille de silice, Fluorure de gadolinium, Fluorure d’yttrium, Micelles, Microémulsions inverses, Nanoparticules. / The synthesis of yttrium fluoride nanoparticles within reverse microemulsions produces monodisperse population of single crystals of well-defined size and with an octahedral shape. The main advantage of yttrium fluoride is that it can be doped, without loss of crystal structure, in order to confer dopant’s intrinsic properties. Adding a shell of lanthanide fluoride is also possible. Furthermore, the synthesis of nanoparticles for the medical imaging allows to increase the sensor’s sensibility since they contain more active ions then their organic equivalents which, often, contain only one. As part of this project, the lanthanide used as a dopant or to make a shell is gadolinium. Thus, relaxometric properties of different types of nanoparticles, synthetized by the single reverse microemulsion method, are measured and compared. Addition of a silica shell is made in order to increase the colloidal stability of aqueous suspension. Keywords: Gadolinium fluoride, Micelles, Nanoparticles, Reversed microemulsion, Silica shell, Yttrium fluorire.

L’α-synucléine est une protéine impliquée dans la maladie de Parkinson qui forme des agrégats fibrillaires pathologiques. Une séquence précise de 12 acides aminés est essentielle pour que le phénomène d’agrégation ait lieu. Le peptide correspondant à cette séquence (noté α-syn71-82) a été synthétisé et étudié par dichroïsme circulaire, spectroscopie infrarouge et RMN solide du 31P, afin de mieux comprendre sa structure, ses interactions membranaires ainsi que son mécanisme de fibrillation. Les résultats montrent que le peptide adopte une conformation majoritairement désordonnée en solution. À haute concentration ou basse température, les chaînes peptidiques s’assemblent de façon réversible en oligomères en formant des feuillets-β intermoléculaires. L’α-syn71-82 interagit fortement avec les membranes anioniques mais n’interagit pratiquement pas avec les membranes zwitterioniques. Grâce aux interactions électrostatiques entre le peptide chargé positivement et les membranes chargées négativement, le peptide semble adopter une structure en feuillets-β parallèles et agrégés.

Le bassin versant du St-Laurent (BVSL), constitué des Grands Lacs et du fleuve Saint-Laurent, est un écosystème d’eau douce unique puisqu’il est le seul dans le monde à avoir accueilli tous les stades du cycle du combustible nucléaire. La présence d’activités nucléaires sur les rives de l’écosystème nécessite une connaissance approfondie du comportement environnemental des radionucléides. Comme la plupart des actinides ont une origine anthropique, ils vont se comporter selon des paramètres thermodynamiques qui peuvent être estimés selon divers modèles. Le cas des TENORM (matériaux présentant une radioactivité naturelle renforcée), comme l’uranium (U) irradié, est différent, puisque ces matériaux auront à compétitionner avec l’uranium naturel déjà à l’équilibre dans l’environnement. Dans une telle situation, non seulement les paramètres thermodynamiques mais également certains paramètres cinétiques, influeront sur la distribution et la spéciation des isotopes. Ce mémoire présente les travaux effectués sur la grande partie du projet de maîtrise, soit la détermination de la stabilité cinétique des complexes uranium-substances humiques. Les travaux accomplis au cours de cette maîtrise incluent l’optimisation des paramètres cinétiques dans un milieu test artificiel (pH, température et concentration), ainsi que l’approfondissement de nos connaissances sur l’utilisation de techniques de séparation (dialyse, ultrafiltration et chromatographie d’exclusion stérique). De plus, les concentrations d’uranium ont été analysées par spectrométrie de masse couplée à un plasma inductif (ICP-MS). / The watersheds composed of the Great Lake basin (GLB) and the St-Lawrence River basin (SLRB) is unique in that it is one of the only freshwater ecosystems in the world that is home of all stages of the nuclear fuel cycle. The presence of nuclear activities on the shore of these watersheds requires a thorough knowledge of the environmental behaviour of radionuclides. Considering that most actinides are anthropogenic, they behave following thermodynamic parameters that can be estimated by diverse models. The case of technologically enhanced naturally occurring radioactive material (TENORM), such as irradiated uranium, is slightly different since it competes, upon release, with naturally occurring uranium which is already at equilibrium in the environment. In this situation, the thermodynamic stability of the system is involved and the kinetic stability could influence its environmental distribution. This master’s thesis presents the main results of a master’s degree study on : the determination of the kinetic stability of the complex humic substances-uranium. The accomplished work during this master’s degree include the optimization of kinetic parameters on an artificial test environment (pH, temperature and concentration) and deepening our knowledge on the use of separation techniques (dialysis, ultrafiltration and size exclusion chromatography). In addition, uranium concentrations were analyzed by inductively coupled plasma-mass spectrometry (ICP-MS).

Parmi les récentes découvertes dans le monde des matériaux, les silices mésoporeuses ordonnées (SMO) ont suscité un intérêt considérable, notamment grâce à leurs perspectives d’application dans de nombreux domaines tels que le biomédical ou les technologies de séparation. Un tel engouement s’explique par la nature unique de leurs propriétés. En effet, les SMO possèdent en général de grandes surfaces spécifiques, de grands volumes poreux, des tailles de pores ajustables, des surfaces aisément modifiables, ainsi que des tailles et morphologies de particules adaptables. L’objectif principal de ce doctorat est donc d’utiliser au mieux ces propriétés pour synthétiser et caractériser de nouveaux systèmes ayant un potentiel d’application en imagerie par résonnance magnétique (IRM) et en relargage contrôlé de médicaments par voie orale. Les premières et secondes parties de ce travail (chapitres 4 et 5) portent sur l’étude des paramètres de synthèse des SMO de type SBA-15 et KIT-6 ainsi que sur leurs effets sur les propriétés poreuses obtenues après calcination. Les résultats présentés montrent toute l’importance de bien contrôler cette porosité afin de caractériser correctement les différentes structures et topologies poreuses accessibles. La troisième et la quatrième partie de cette thèse (chapitres 6 et 7) visent à concevoir et évaluer le potentiel de nouveaux agents de contraste (AC) positifs pour l’IRM basés sur des nanoparticules (Nps) de MCM-41 et MCM-48 fonctionnalisées avec des ions paramagnétiques tels que le gadolinium (Gd) ou le manganèse (Mn). Les résultats de ces études démontrent la supériorité des réseaux poreux 3-D comme supports pour l’insertion d’atomes paramagnétiques, utilisés pour bonifier le signal en IRM. Les Nps de MCM-48 dopées avec du Gd ou du Mn améliorent significativement la relaxivité des protons d’hydrogène dans l’eau tout en conservant un rapport r2/r1 proche de l’unité (1.5 – 2), confirmant leur performance en tant qu’AC positifs. Par ailleurs, l’utilisation de nombreuses techniques de caractérisation et de tests in vitro ont permis de délimiter clairement le potentiel effectif ainsi que les limitations de ces Nps pour des études de traçage cellulaire. La dernière partie de ce travail (chapitre 8) se concentre sur le greffage d’une protéine succinylée, la β-lactoglobuline, sur des Nps de MCM-48 fonctionnalisées afin de développer une nouvelle plateforme de relargage contrôlé de médicaments par voie orale. Les résultats obtenus avec ce système nano-conjugué et nutraceutique montrent un bon contrôle du relargage en fonction du pH ainsi qu’une bonne biocompatibilité et une excellente stabilité colloïdale dans un milieu physiologique. L’utilisation de cette protéine bon marché représente une alternative potentielle à l’utilisation des bio-polymères classiques. / Among recent discoveries in material science, ordered mesoporous silica (OMS) have been in the limelight and attracted considerable attention because of their prospects of application, especially in the biomedical field and separation technologies. Such growing interest is explained by their unique physico-chemical properties. Indeed, OMS usually exhibit high specific surface areas, high pore volumes, adjustable pore sizes, ease of surface functionalization and customizable particle size and shape. The main objective of this Ph.D. thesis is to use these properties in order to design and characterize novel systems with potential applications in magnetic resonance imaging (MRI) and/or oral drug delivery. The first and second parts of this project (chapters 4 and 5) deal with SBA-15 and KIT-6 materials and the effects of the different synthesis parameters on the porosity features of the structures, obtained after calcination. The results showed that it is of prime interest to thoroughly and accurately characterize the porosity of these silicas in order to correctly assess their porous topologies. Such knowledge could be of substantial importance for high-tech applications of OMS. The third and fourth part of this thesis (chapters 6 and 7) are aimed to design, characterize and evaluate the potential of novel positive contrast agents (CA) for MRI based on MCM-41 and MCM-48 nanoparticles (Nps) functionalized with paramagnetic ions such as gadolinium (Gd) or manganese (Mn). The results reported in these studies demonstrate the superiority of 3-D pore networks as a host for the insertion of paramagnetic atoms used to enhance the signal in MRI. Also Gd and Mn loaded MCM-48 Nps provide a significant increase in 1H proton longitudinal relaxivity while maintaining low r2/r1 ratio (1.5 – 2) in water. Furthermore, various modern techniques and in vitro tests were used to clearly delineate the true potential and limitations of these inorganic contrast agents for cellular and in vivo tracking studies. The last part of this work (chapter 8) is focused on the binding of a succinylated protein, the β-lactoglobulin, onto functionalized MCM-48 Nps for the development of a new oral drug delivery platform. This nutraceutical nano-conjugate system reveals promising features such as high biocompatibility, efficient pH-responsive properties for both hydrophilic and hydrophobic drugs/dyes and excellent colloidal stability. The use of this low-cost protein could represent an alternative over classical biopolymers.

Ce mémoire décrit la synthèse d’hôtes organiques et organométalliques contenant des motifs riches en électrons, particulièrement le tétrathiafulvalène (TTF), pour la complexation supramoléculaire de fullerènes C60 et C70. Le chapitre 1 est une revue de la littérature qui présente les notions de cavitant, de métallocavitant et des hôtes supramoléculaires. Le chapitre 2 présente les méthodes de caractérisation utilisées dans ce travail. Le chapitre 3 est consacré à une nouvelle méthode de synthèse de pinces moléculaires et des récepteurs tripodaux contenant l’unité riche en électrons (TTF). Les pinces triazoles ont été préparées par chimie « clic » entre l'azoture -TTF et des dérivés benzéniques disubstitués en position 1 et 3 par un acétylène. La réaction de l'azoture-TTF et des 1,3, 5-benzènes trisubstitués a donné des récepteurs tripodaux. L'affinité des hôtes avec les fullerènes C60 et C70 a été étudiée par la méthode optique spectroscopique UV-vis dans quatre solvants différents. La constante d’association la plus élevée a été calculée pour l’hôte 4 dans le chlorobenzène. Cependant, le récepteur tripodal n'a pas montré une affinité importante envers les fullerènes. Le chapitre 4 est consacré à la synthèse des nouveaux metallocavitands de zirconium TTF- Zr3 préparés par la méthode d’agrégation. Un seul hôte a été isolé et caractérisé par la méthode spectroscopique. Dans ce chapitre, nous présentons l'étude des interactions supramoléculaires avec les fullerènes en surveillant la réponse UV-vis à l’addition d’une quantité croissante de fullerènes à la solution contenant l’hôte. Le chapitre 5 décrit la synthèse de nouveaux metallocavitants de Zr3 à partir de la réaction de dichlorure de zirconocène sur l'acide carboxylique. Quatre metallocavitants de Zr3 ont été préparés. Les structures cristallographiques, les propriétés photophysiques et leurs utilisations potentielles en tant que matériaux émissifs bleus ont été présentées. Le chapitre 6 est séparé en trois sections. La première section décrit la synthèse et l’affinité de metallocavitant de tantale (V) avec les fullerènes. La deuxième section illustre la tentative de synthèse d’une librairie de Zr3 en utilisant la réaction de couplage croisée. Enfin, la dernière section présente la synthèse du nouveau metallocavitant de Ta3Carbox obtenu par la méthode d’agrégation à partir de la réaction de Cp*TaMe4 avec de l'acide 4 - iodobenzoïque. La structure est étudiée par rayons X. / This thesis described the synthesis of organic and organometallic hosts containing electron rich units in particularly tetrathiafulvalene (TFF) to bind fullerenes C60 and C70. Chapter two illustrates the different analysis techniques used in this thesis. Chapter three described new method for the synthesis of tweezers-like TTF and tripodal TTF molecules in addition to their binding affinity towards fullerenes C60 and C70. The tweezers-like TTF were prepared by click chemistry from azide-TTF and 1,3 substituted benzene. Similarly, the reaction of azide-TTF and 1,3, 5 substituted benzene yielded the tripodal-TTF receptor. The affinity toward fullerenes C60 and C70 were studied in four different solvents. The highest binding constant was calculated for host 4 in chlorobenzene toward fullerene C70. Moreover, solvent dependant behavior was observed with the studied host. However, the tripodal receptor did not showed significant affintity towards fullerenes. Chapter four described the synthesis of new TTF-Zr3 metallocavitand by coordination method; two hosts were isolated and characterized. In this chapter we present the binding study toward fullerenes by monitoring the UV-vis response to increasing amount of fullerenes added to the solution of the host. Chapter five described the synthesis of new Zr3 metallocavitand in one pot reaction from the reaction of zirconocene dichloride with carboxylic acid in aqueous media. Four Zr3 metallocavitand were prepared and the crystallography was presented in addition to the photophysical properties and their potential uses as blue emissive materials. The last chapter is separated into three sections. The first section described our early work on tantalum (V) metallocavitand in addition to their hosting capability toward fullerenes. The second section illustrate the tentative has been committed to the design and synthesis of Zr3 library using cross-coupling reaction in addition to the synthesis of extended Zr3-cinnamate metallocavitand. Lastly, the last section illustrates the synthesis of new Ta3-Carbox achieved by aggregation method from reaction of Cp*TaMe4 with 4-iodobenzoic acid. The single X-ray structure revealed a new structure with trimetallic core comparable to the core observed for tantalum metallocavitand.

La soie d’araignée attire grandement l'intérêt de la communauté scientifique en raison de ses propriétés mécaniques exceptionnelles. Celles de la soie d’araignée sont supérieures à celles de la soie du ver à soie et résultent notamment du niveau d’orientation des protéines. Cependant, l’homogénéité de l’orientation moléculaire le long des fibres pourrait également être un facteur déterminant. Pour vérifier cette hypothèse, la variation longitudinale de l’orientation moléculaire a été comparée pour des fibres synthétiques et naturelles par spectromicroscopie Raman. Ensuite, pour mieux comprendre le processus de filage naturel, lequel joue un rôle clé dans la formation de la fibre et sur ses propriétés mécaniques, l’effet de la déformation sur des films de soie régénérée de ver à soie Bombyx mori a été étudié. La spectromicroscopie Raman et le dichroïsme linéaire infrarouge avec modulation de polarisation ont ainsi permis de caractériser les cinétiques de la transition structurale et de l’orientation moléculaire induites par l’étirement. / Silk produced by spiders has aroused the interest of the scientific community with its excellent mechanical properties. Spider silk has better mechanical properties than that of the mulberry silkworm. The β-sheets, known to contribute to the stiffness of the fibers, are preferentially aligned parallel to the fiber axis. According to fracture mechanics, the strength could however be limited if the molecular orientation is not homogeneous along the fiber. We have studied the homogeneity of molecular orientation for silk fibers and synthetic fibers. The spinning process is certainly the key element in the formation of a fiber with excellent mechanical properties. To get a better understanding of this process, we have studied the effect of deformation on regenerated silk films of Bombyx mori. By using Raman spectromicroscopy and polarization modulation infrared linear dichroism, we were able to distinguish two phenomena, which are the formation and the orientation of β-sheets upon application of mechanical stress.

Le présent mémoire se divise en deux parties. La première décrit le développement d’une nouvelle méthodologie de synthèse de peptides analogues contraints par une sulfahydantoïne. La deuxième partie décrit la synthèse de nouveaux composés dérivés du motif sulfahydantoïne au potentiel antibactérien. Le premier chapitre est consacré à la description des agents thérapeutiques peptidiques et de leurs applications. Il est sujet également de l’intérêt de développer de nouveaux peptides contraints. Le deuxième chapitre décrit la synthèse du motif sulfahydantoïne ainsi que la synthèse de peptides analogues contraints sur support solide et en solution. Le troisième chapitre traite des résultats conformationnelles des peptides contraints obtenus à l’aide de la spectropolarimétrie de dichroïsme circulaire et par la spectroscopie de résonance magnétique nucléaire. Le quatrième et dernier chapitre porte sur la synthèse de nouveaux composés dérivés de la sulfahydantoïne et leur caractérisation. Finalement, les résultats des tests biologiques réalisés avec les composés sont présentés.

L'intérêt porté à l'étude des peptides antimicrobiens est motivé par la résistance croissante des bactéries face aux antibiotiques traditionnels, un problème particulièrement présent en milieu hospitalier. Ayant en vue d’approfondir ce domaine d’expertise, notre attention s’est arrêtée sur la thanatine. Ce peptide naturel présent chez la punaise soldat (Podisus maculiventris) se démarque par sa structure secondaire en forme d’épingle à cheveux et par sa capacité à entraîner l’agglomération des bactéries. L’objectif du projet est d’étudier l’interaction de la thanatine avec des membranes lipidiques modélisant les cellules eucaryotes et procaryotes afin d’en déduire son mécanisme d’action. En spectroscopie IRTF et RMN en phase solide, la structure et l’organisation des systèmes modèles ont été étudiées. L’agrégation de vésicules modèles a quant à elle été étudiée par diffusion dynamique de la lumière et spectroscopie UV-vis. Des avancées ont été faites concernant la formulation des membranes modèles.

Ce mémoire porte sur la synthèse et l’analyse des propriétés de nouveaux ligands ambiphiles phoshines-alanes et sur leur coordination à un centre métallique de rhodium. Ces travaux s’inscrivent dans le cadre d’un projet d’activation catalytique des liaisons C-H d’alcanes saturés. Après une revue de la littérature portant sur l’activation C-H catalytique et sur les ligands ambiphiles, la synthèse de deux nouvelles molécules de ce type est décrite. Les propriétés structurelles et chimiques de ces composés sont également étudiées. Les différents ligands synthétisés ont par la suite été placés dans des conditions pouvant mener à leur coordination à divers précurseurs de rhodium. Les résultats de ces réactions sont analysés et des structures sont proposées dans les cas où c’est possible. / This document presents the synthesis and the analysis of the properties of new ambiphilic phosphine-alane ligands and their coordination on a metallic rhodium center. This work is the continuation of a project which ultimately aims for the catalytic C-H bond activation in saturated alcanes. After a short review on the catalytic C-H activation and the ambiphilic ligands, the synthesis of two new ambiphilic molecules is described. The chemical and structural properties of these ligands are also studied. The synthesised ligands have also been placed in conditions that could allow their coordination to a variety of rhodium precursors. The results of these reactions have been analysed and structures have been proposed for the products whenever possible.