Oral delivery of insulin used for the management of Type 1 Diabetes could be referred to as one of the major long term goals of diabetes research. However, the bioavailability of orally administered insulin is significantly compromised by enzymatic degradation in the GI tract and poor enteral absorption of the protein due to its macromolecular size and hydrophilicity. Nano-sized polymer-protein polyelectrolyte complexes (PECS) formed by electrostatic interactions between insulin and Polyallylamine-based polymers at pH 7.4 have been adapted to facilitate oral insulin delivery. Polyallylamine (15kDa) was quaternised by methylation of its primary amines using methyl iodide to yield quaternised Paa (QPaa). Average level of polymer quaternisation was determined by elemental analysis and was found to be 72 ± 2mol%. Subsequent thiolation of Paa and QPaa using two different thiolation procedures involving carbodiimide mediated conjugation to N-acetylcysteine (NAC) and modification of the polymers using 2-iminothiolane hydrochloride yielded their respective NAC and 4-thiobutylamidine (TBA) conjugates: Paa-NAC/QPaa-NAC and Paa-TBA/QPaa-TBA. Estimation of the free thiol content of these thiomers by iodometric titration showed that both Paa-NAC and QPaa-NAC displayed 60 ± 1.2 and 60 ± 4.3ìmol free thiol groups per gram polymer, while Paa-TBA and QPaa-TBA conjugates displayed 490 ± 18 and 440 ± 21ìmol free thiol groups per gram polymer respectively. Mixing optimal mass ratios of each polymer and insulin in Tris buffer at pH 7.4 resulted in the formation of soluble nanocomplexes. Complexes were characterised by transmittance measurements, particle size analysis, zeta potential, complexation efficiency, and transmission electron microscopy (TEM). Stable polymer-insulin complexes were observed to have hydrodynamic sizes between 50-200nm, positively charged zeta potential values ranging between 20-40mV and high insulin complexation efficiency (> 90%). Complexation of insulin with TBA conjugates however appeared to alter insulin conformation affecting the detection of complexed insulin by HPLC. TEM analysis revealed the formation of bilayered nanovessicles as well as conventional single-layered nanoparticles on complexation of insulin with QPaa and thiolated Paa/QPaa derivatives. In-vitro assessments of enzyme-protective effect of QPaa, Paa-NAC and QPaa-NAC insulin complexes showed that when compared to a free insulin control, all the aforementioned complexes could protect insulin from degradation by trypsin and á-chymotrypsin, but not from pepsin. In-vitro mucin adsorption assays showed that all polymers exhibited a similar mucoadhesive profile with their corresponding insulin PEC, with thiolated Paa derivatives adsorbing >20% more mucin than Paa. Thiolation of QPaa did not result in a noticeable improvement in its mucoadhesive capacity indicating that polymer-mucin thiol-disulphide interactions may be hindered by the presence of quaternary groups. The IC50 of each polymer was determined by MTT assays carried out on Caco-2 cells with or without the inclusion of a 24-hour cell recovery period. An MTT assay conducted without a recovery period indicated that quaternisation of Paa was associated with a 6-fold improvement in its IC50; also cells subjected to a 24-hour recovery period following treatment with QPaa (0.001-4mgml-1) showed no signs of toxicity. Thiolation of Paa resulted in slight (≤ 2 fold) improvements in IC50, while thiolation of QPaa resulted in a decrease in IC50 values obtained both with and without a cell recovery period. Each polymer was subsequently labelled with rhodamine B isothiocyanate (RBITC) and complexed with fluorescein isothiocyanate (FITC)-insulin. Monitoring uptake of these complexes by Caco-2 cells using fluorescence microscopy with DAPI staining indicated that uptake of QPaa and QPaa-TBA complexes was mainly intracellular being localised within the perinuclear area of cells highlighted by DAPI. Hence, intracellular uptake of PECS by Caco-2 cells was enhanced by Paa quaternisation and TBA-based thiolation of QPaa.

Deux sujets indépendants ont été traités dans ce manuscrit.Dans une première partie a été étudiée la possibilité d'obtenir des synthons chiraux à partir de la pyridine. Pour cela nous avons dans un premier temps développé une méthode originale de quaternisation des sels de pyridium et d'imidazoliums grâce à une réaction de Mitsonubu. Par la suite, des 2-aminopyridines ont été substituées puis engagées dans une réaction de quaternisation-réduction conduisant à des composants saturés. Malheureusement, des composés n'ont pu conduire aux synthons linéaires envisagés.Dans une seconde partie, nous nous sommes intéressés au développement d'un nouveau type de peptidomimétique dans lequel le lien amide est remplacé par un cycle imidazolique, ceci dans la continuité de travaux menés dans notre équipe. Dans un premier temps, nous nous sommes focalisés sur la mise au point de conditions efficaces menant au mime considéré. Cette méthodologie nous a permis la synthèse de plusieurs dipeptides.

Deux sujets indépendants ont été traités dans ce manuscrit.Dans une première partie a été étudiée la possibilité d'obtenir des synthons chiraux à partir de la pyridine. Pour cela nous avons dans un premier temps développé une méthode originale de quaternisation des sels de pyridium et d'imidazoliums grâce à une réaction de Mitsonubu. Par la suite, des 2-aminopyridines ont été substituées puis engagées dans une réaction de quaternisation-réduction conduisant à des composants saturés. Malheureusement, des composés n'ont pu conduire aux synthons linéaires envisagés.Dans une seconde partie, nous nous sommes intéressés au développement d'un nouveau type de peptidomimétique dans lequel le lien amide est remplacé par un cycle imidazolique, ceci dans la continuité de travaux menés dans notre équipe. Dans un premier temps, nous nous sommes focalisés sur la mise au point de conditions efficaces menant au mime considéré. Cette méthodologie nous a permis la synthèse de plusieurs dipeptides. / Two different topics will be discussed in this work.In the first part has been studied the possibility to obtain chiral building-blocks from pyridine. For this purpose, we intially developed an original method for quartenization of pyridium and imidazolium salts through a Mitsonubu reaction. Then, 2-aminopyridines were substituted and then engaged in a quaternization-reduction reaction, leading to satured compounds. Unfortunately, these compounds have not leaded to targeted linear building-blocks.In a second part, we have been interested in the deveopment of a new peptidomimetic family in which the amide bond is replaced by an imidazole ring, extension of previous work in our research group. Initially we focused on the development of conditions leading to considered mimic. This methodology has allowed us the synthesis of several dipetides incorporating our mimic with good results. The determination of acido-basic properties of these structures has also been investigated.

L'objectif de cette thèse est d'appliquer la réaction de cycloaddition-1,3-dipolaire catalysée par le Cu(I) entre un alcyne et un azoture (CuAAC) pour la synthèse de nouveaux polymères utilisables pour le stockage d'énergies alternatives. Dans une première partie, la polyaddition par CuAAC de type AA+BB a été étudiée à partir de plusieurs monomères difonctionnels afin d'obtenir des poly(1,2,3-triazole)s à structures norbornadiènes. Grâce à un réarrangement structural régi par une irradiation photochimique, le norbornadiène au sein du polytriazole est transformé en quadricyclane qui est une molécule capable de stocker l'énergie solaire. Dans une deuxième partie des polymères linéaires à motif 1,2,3-triazole ont été obtenus à partir de monomères hétérofonctionnels α-azoture-ω-alcyne. La modification chimique post-polymérisation de ces poly(1,2,3-triazole)s (quaternisation du noyau 1,2,3-triazole suivie d'un échange anionique) a permis d'obtenir de nouveaux poly(liquide ionique)s à base 1,2,3-triazolium (TPILs). Différents TPILs ont été obtenus et leurs propriétés de conductivité ionique ont été étudiées par spectroscopie diélectrique. Enfin, la synthèse d'un poly(1,2,3- triazolium) photoréticulable a permis, lors d'un processus de photolithographie, de servir en tant que résine photosensible à tonalité négative ce qui a conduit pour la première fois à la structuration d'électrolytes solides à l'échelle du micron / The present work aims at elaborating new polymers by copper (I)-catalyzed azide-alkyne cycloaddition (CuAAC) step growth polymerization suited for the storage of alternative energies. In a first part, the AA+BB CuAAC polyaddition has been investigated using several difunctional monomers to prepare norbornadiene-containing poly(1,2,3-triazole)s. The norbornadiene units present in the main chain of these polymers are isomerized after UVirradiation into quadricyclane units able to store solar energy. In a second part, other linear poly(1,2,3-triazole)s were prepared from α-azide-ω-alkyne heterofunctional monomers. The post-polymerization chemical modification of these poly(1,2,3-triazole)s (quaternization of the 1,2,3-triazole units followed by anion metathesis reaction) resulted in new 1,2,3-triazolium-based poly(ionic liquid)s (TPILs). Various TPILs were obtained and their ionic conductivity properties were studied by dielectric spectroscopy. Finally, a UV-crosslinkable poly(1,2,3-triazolium) was synthesized and was used as a negative tone photoresist for lithography thus affording the efficient patterning of solid electrolytes