Dans un contexte de développement du trafic aérien, et en vue de répondre aux nouvelles normes environnementales, il est désormais impératif de diminuer la consommation de carburant et les émissions de gaz des moteurs, ainsi que d’en améliorer le rendement. Pour ce faire, la conception des dispositifs, mais aussi leur fabrication et les matériaux employés sont repensés.Plus légers, inertes chimiquement et capables de conserver leurs propriétés mécaniques même à haute température, les matériaux composites à matrice céramique SiC/SiC sont des matériaux prometteurs pour remplacer certaines pièces métalliques des moteurs aéronautiques et atteindre cet objectif. Une des voies prometteuses d’élaboration de ces composites est l’imprégnation de silicium liquide (Melt Infiltration, dite MI) dans une préforme de fibres de carbure de silicium, revêtues de SiC (SiCCVI), préalablement imprégnée de poudre de SiC (SiCp).Le silicium doit remplir les pores de la préforme sans dégrader ses constituants. Néanmoins, des interactions locales entre le silicium liquide (SiL) et le revêtement en carbure de silicium (SiCCVI) des fibres de SiC ont été mises en évidence. Elles se traduisent par une dégradation du revêtement pouvant aller jusqu’à la destruction des fibres. Le premier objectif de cette thèse est donc de comprendre ces interactions SiL- SiCCVI et d’identifier les principaux facteurs. Par la suite, la modulation des interactions SiL- SiCCVI peut être envisagée par l’ajout de poudre de SiCp ainsi que par l’utilisation de l’alliage Si-B. L’objectif de ce second volet de la thèse sera de comprendre comment la (les) poudre(s) et l’alliage Si-B influent sur les interactions (paramètres et mécanismes). / Increase of the air traffic and recent environmental standards require the reduction of the energy consumption and gas emission of the new aircraft engines. For this purpose, new materials have been developed.Lighter, chemically inert and suitable for high temperature applications, the Ceramic Matrix Composites SiC/SiC are promising materials for replacing some of the metallic turbine engine pieces and improving energy efficiency.From now on, CMC matrix was mainly elaborated by Ceramic Chemical Vapor Infiltration (CVI). However, this process is slow and costly, and the residual porosity is high. Then, the infiltration of liquid silicon (Melt Infiltration) in a SiC fibrous preform, coated with SiC (SiCCVI), and densified by SiC powders (SiCp) is an alternative route to full CVI.Even if liquid silicon (SiL) should fill the pores of the preform without reacting with SiC, local interactions have been noticed between the liquid silicon and the Sic deposit, which is deleterious to the final material mechanical properties. Therefore, this thesis aims at understanding the interactions SiL- SiCCVI and identifying the main parameters. This requires beforehand to characterize deeply and precisely the microstructure of the SiCCVI. Thereafter, research will focus on the control of the SiL- SiCCVI interactions.

Les accélérateurs d’ions lourds sont un outil incontournable pour la recherche en physique nucléaire. Ils sont également utilisés pour diverses applications. Il est nécessaire de caractériser la production des neutrons secondaires dans les accélérateurs afin de garantir un fonctionnement sûr en toutes circonstances. Cependant, les données expérimentales sont très rares voire inexistantes. Pour certaines données, on note des divergences entre différentes publications. Des désaccords sont aussi observés entre les mesures et les calculs. Toutes ces raisons justifient le programme Thick Target Neutron Yields (TTNY) dont l’objectif est de mesurer des spectres doublement différentiels (énergie, angle) des neutrons générés par l’interaction des ions lourds (12≤Afaisceau≤208 et 4,6 MeV/nucléon≤Efaisceau≤95 MeV/nucléon) sur cibles épaisses (natC, natCu et natNb). Deux techniques de mesure ont été utilisées : Activation et Temps de vol. Cela permet d’avoir une meilleure confiance dans les mesures, d’étudier les limites expérimentales et de consolider les conclusions que l’on peut en tirer. Les mesures sont comparées à des simulations effectuées dans ce travail avec les codes Monte-Carlo les plus utilisés en calcul nucléaires : PHITS (japonais), FLUKA (européen (CERN/INFN)) et MCNP (américain). Ces comparaisons ont permis d’évaluer la qualité des codes dans les énergies étudiées et pour les masses des noyaux explorées. Elles ont permis aussi de conclure sur les incertitudes systématiques et les éventuelles évolutions à apporter aux modèles physiques de ces codes. / Heavy-ion accelerators are an essential tool for nuclear physics research. They are also adopted in several applications. It is necessary to characterize the secondary neutrons production in order to guarantee a safe operation in every circumstance in accelerators. However, experimental data are very rare or even non-existent. For some data, we notice disagreements between different publications. Disagreements are also observed between measurements data and simulations. For all these reasons, we established the program Thick Target Neutron Yields (TTNY). This program aims to measure the double differential neutron spectra (energy, angle) generated by the interactions of heavy-ions (12≤Abeam≤208 and 4.6 MeV/nucleon≤Ebeam≤95 MeV/nucleon) on thick targets (natC, natCu and natNb). Two measurements methods were adopted: Activation and Time of Flight. This choice allows having a better confidence on the measurements, studying experimental limits and consolidating the conclusions that could be drawn from the experimental results. The measurements are compared to the simulations performed with some Monte-Carlo widely used in nuclear simulation: PHITS (Japanese), FLUKA (European (CERN/INFN)) and MCNP (American). These comparisons allowed evaluating the modeling quality of heavy-ion reactions for the energies and masses explored in this work. We also conclude on the systematic uncertainties and on the potential improvements to be introduced to physics models of these codes.

En industrie chimique, on cherche continuellement des molécules biologiquement actives essentiellement pour les domaines pharmaceutique et agrochimique. De plus en plus les exigences à ces produits deviennent dures. Elles concernent, par exemple, les activités secondaires ou l'écotoxicité. En conséquence, un grand nombre de structures doit être testé pour trouver des composés actifs remplissant les propriétés imposées. En parallèle, les capacités dans l'industrie pour tester un grand nombre de composés différents en peu de temps ont considérablement augmentées. En conséquence, l'industrie cherche des nouvelles méthodes de synthèse pour accéder rapidement à une plus grande variété des structures moléculaires.Dans ce contexte, l'industrie chimique et pharmaceutique s'intéresse fortement aux réactions photochimiques appliquées en synthèse organique. Ces réactions permettent de synthétiser des composés en grande variété structurale inaccessibles par la synthèse organique conventionnelle. Les produits des réactions photochimiques sont une partie de l’espace chimique qui n’a pas encore été complètement exploré pour la recherche des structures avec de l’activité biologique.Dans les travaux de thèse presentés nous nous sommes interessés d’abord à la photocycloaddition [2+2] entre un groupement carbonyl et un alcène, la réaction de Paternò-Büchi. Nous avons utilisé cette reáction pour obtenir des oxétanes qui possèdent des groupements intéressants en agrochimie et au même temps des sites clés qui permettront d’autres transformations lors des étapes ultérieures. Par la suite nous avons exploré la réaction de Paternò-Büchi avec des alcènes fluorés. Les résultats ont été très encourageants. Nous avons découvert une nouvelle famille d’oxétanes fluorés très stables. Au vu de ses propriétés, ces produits peuvent être utilisés comme des <chassis moléculaires> pour l’obtention des composés biologiquement actifs. D’autre côté, une nouvelle reactivité photochimique a été découverte : il s’agit d’une réaction Photo-Wittig analogue. Cette reactivité chimique dépend des substituants sur le carbonyl. Nous pensons que cette réactivité chimique est directement liée à l’état excité du carbonyl. / In life sciences, there is a continuos research for new biological active molecules, this is true for both pharmaceultical industry and agrochemical industry. In the last years regulations have become more and more severe. In recent years, the technology for the test of new chemical compounds in industry has considerably evolved. Nowdays it is possible to test a vast number of compounds for the screening of biological activity in a short time. This means that industry is searching for new methodologies that allow the obtention of diverse chemical structures that can present biological activity.In this context, chemical industry, in particular, pharmaceutical and agrochemical industry are interested in the use of photochemical reactions in organic synthesis. Photochemical reactions allow the obtention of a variety of complex structures that are not easily obtained by classical methods. This chemical space has not been completly explored in the search of biological active compounds.In the works presented in this PhD research we first explored the [2+2] photocycloadtion of a carbonyl compound to an olefin, the called Paternò-Büchi reaction. We succesfully applied this reaction to obtain oxetanes wich posses agro-like substituents and key sites for further functionalization, a requirement demanded in industry. We also explored the use of fluorinated olefins in this photoreaction. The results are very promising: we discovered a new family of stable fluorinated oxetanes. These compounds can be used cas molecular scaffolds for the obtention of biological active compounds. At the same time, we discovered a new photochemical reactivity: a Photo-Wittig like reaction. This new reactivity depends on the substitution pattern of the carbonyl group. We hypothesize that the new reactivity depends on the excited state of the carbonyl compound.

Les 50 dernières années ont été caractérisées par le développement rapide de l’astrochimie. Plus de 150 réactions entre espèces neutres ont déjà été étudiées aux basses températures qui sont celles du le milieu interstellaire et des atmosphères planétaires. Néanmoins, les constantes de vitesse, et la nature des produits, restent inconnus pour de nombreuses réactions potentiellement importantes pour caractériser ces milieux. Nous avons effectué des études cinétiques pour des processus réactifs, et non réactifs, entre des atomes dans un état électronique excité [C(1D), O(1D) et N(2D)] et plusieurs molécules stables afin de quantifier leur importance dans la chimie des atmosphères planétaires. Nous avons aussi étudié la réaction entre les atomes de carbone dans leur état électronique fondamental (3P) et l’eau, confirmant l’importance, pour certaines réactions avec barrière, de l’effet tunnel pour la réactivité à basse température. Les constantes de vitesse et les rapports de branchement pour ces processus ont été déterminés dans la gamme de température entre 50 et 296 K en utilisant un appareil CRESU, les atomes étudiés ont été produits par photolyse à l’aide d’un laser pulsé (PLP) et détectés par fluorescence induite dans l’ultraviolet sous vide (VUV LIF). / The last 50 years have been characterized by the fast development of astrochemistry as a science. To date, more than 150 gas-phase neutral-neutral reactions have been investigated at low temperatures relevant to planetary atmospheres and in cold regions of the interstellar medium. However, the rate constants and nature of the products for many potentially important gas-phase processes remain unknown. We performed kinetic studies of reactive and non-reactive removal processes between electronically excited atoms [C(1D), O(1D) and N(2D)] with several molecules in order to quantify their importance in the chemistry of planetary atmospheres. Furthermore, we also investigated the reaction between carbon atoms in their ground electronic state (3P) with water, providing new evidence of a quantum mechanical tunnelling mechanism at low temperatures, which could play an important role in the chemistry of interstellar clouds. Rate constants and branching ratios for these processes were determined over the 50 - 296 K temperature range using a CRESU (Cinétique de Réaction en Ecoulement Supersonique Uniforme) apparatus coupled with pulsed laser photolysis (PLP) and vacuum ultraviolet laser induced fluorescence (VUV LIF).

La biologie des réactions redox est particulièrement difficile à étudier de par la compartimentation spatiale mais aussi cinétique des différents systèmes redox cellulaires. Les biosenseurs codés génétiquement, incluant la «redox-sensitive Yellow Fluorescent Protein» (rxYFP) sont une manière de contourner les limitations des méthodes conventionnelles de mesure du couple glutathion/glutathion disulfure (GSH/GSSG). Cette étude présente l’utilisation des biosenseurs rxYFP pour analyser les états redox dans des différents compartiments cellulaires, et leur dynamique en réponse au stress dans les cellules humaines. La rxYFP exprimée soit dans le cytosol, le noyau ou la matrice mitochondriale de cellules HeLa s’est révélée sensible aux changements de l’état redox intracellulaire provoqué par des traitements aussi bien réducteurs qu’oxydants. La rxYFP est capable de détecter des différences de l’état redox, entre les compartiments, mais aussi entre différentes lignées cellulaires. Les senseurs exprimés dans des kératinocytes humain de l’épiderme HEK001 ont réagi au stress induit par les UVA, de façon dose-dépendante, mais pas au stress induit par les UVB. De plus, ces senseurs ont pu détecter les changements redox induits par des faibles doses (30 µM) ainsi que par des doses modérées (100 µM) de peroxyde d’hydrogène (H2O2), de façon dynamique et spécifique des compartiments cellulaires. La rxYFP exprimé dans la matrice mitochondriale a montré une vitesse d’oxydation plus élevée que les senseurs rxYFP exprimés dans le cytosol ou le noyau, ce qui est attribuable à un pH local plus basique. De plus, la déplétion en GSH provoquée par un traitement au buthionine sulphoximine (BSO) a affecté spécifiquement le potentiel redox mitochondrial mais pas cytosolique ni nucléaire. Ces observations soutiennent l’idée que l’état redox du GSH mitochondrial est maintenu et régulé de façon indépendante par rapport à celui du cytosol ou du noyau. Nous avons également montré que dans les cellules humaines, les sondes rxYFP réagissent de façon prédominante avec le GSH/GSSG, puisque la déplétion en GSH ralentit la vitesse d’oxydation de la rxYFP en réponse à un traitement par H2O2. De plus, grâce à l’utilisation des sondes rxYFP et à l’analyse de l’état redox des antioxydants cellulaires, nous démontrons que l’oxydation des thiols se produit après l’activation des caspases au cours de l’apoptose induite par TRAIL. L’ensemble de nos données montrent la robustesse des senseurs rxYFP pour la mesure des changements d’état redox dans les cellules humaines. En complément d’autres senseurs redox ainsi que des méthodes conventionnelles de mesure des états redox, les senseurs rxYFP ciblés aux différents compartiments cellulaires sont un nouvel outil pour étudier l’homéostasie redox dans les cellules de mammifères, et permettent l’étude de l’état redox du glutathion et de la dynamique des changements redox avec une grande précision. / The kinetic and spatial separation of redox systems renders redox biology studies a particularly challenging field. Genetically encoded biosensors including the glutathione-specific redox-sensitive yellow fluorescent protein (rxYFP) may provide an alternative way to overcome the limitations of conventional glutathione/glutathione disulfide (GSH/GSSG) redox measurements. This study describes the use of rxYFP sensors for investigating compartment-specific steady redox states and their dynamics in response to stress in human cells. RxYFP expressed either in the cytosol, nucleus or mitochondrial matrix of HeLa cells was responsive to the intracellular redox state changes induced by reducing as well as oxidizing agents. Compartment-targeted rxYFP sensors were able to detect different steady state redox conditions between the cytosol, nucleus and mitochondrial matrix as well as between the cell lines. These sensors expressed in human epidermal keratinocytes HEK001 responded to stress induced by UVA radiation in a dose-dependent manner but not to UVB radiation. Furthermore, rxYFP sensors were able to sense dynamic and compartment-specific redox changes caused by low dose (30 µM) and moderate dose (100 M) hydrogen peroxide (H2O2). Mitochondrial matrix-targeted rxYFP displayed a greater dynamics of oxidation in response to a H2O2 challenge than the cytosol- and nucleus-targeted sensors, largely due to a more alkaline local pH environment. Similarly, the depletion of glutathione induced by buthionine sulphoximine (BSO) affected selectively mitochondrial redox potential without inducing changes in cytosol and nucleus. Furthermore, using rxYFP probes and cellular antioxidants redox state analysis, we show that oxidation of thiols occurs after activation of caspases during TRAIL-induced apoptosis. These observations support the view that mitochondrial glutathione redox state is maintained and regulated independently from that of the cytosol and nucleus. We also showed that in human cells the rxYFP probes react predominantly with glutathione since the glutathione depletion slows down the dynamics of rxYFP oxidation in response to H2O2. Taken together, our data show the robustness of the rxYFP sensors to measure compartmental redox changes in human cells. Complementary to existing redox sensors and conventional redox measurements, compartment-targeted rxYFP sensors provide a novel tool for examining mammalian cell redox homeostasis, permitting high resolution readout of steady glutathione state and dynamics of redox changes.

La catalyse est par définition l’utilisation d’une quantité sous stœchiométrique d’un composé accélérant une réaction, sans entrer dans son bilan réactionnel. Si le catalyseur est une molécule organique chirale, nous pouvons effectuer des réactions d’organocatalyse asymétrique. D’autre part, si les phosphines trivalentes sont largement employées comme ligands en catalyse organométallique, elles présentent également une réactivité complémentaire aux amines en organocatalyse. Une nouvelle phosphine chirale à noyau ferrocénophane, le FerroPHANE, a été récemment développée et utilisée avec succès au laboratoire. C’est dans ce contexte que s’inscrivent mes travaux de thèse portant à la fois sur l’étude de nouveaux processus catalytiques et la synthèse de nouveaux dérivés phosphorés chiraux. Tout d’abord, une réaction de cyclisation [3+2] entre des oléfines et des allénylphosphonates catalysée par le FerroPHANE a été développée (excès énantiomériques compris entre 84 et 91%). Dans un second temps, des groupements aryles ont été introduits sur le noyau ferrocénique du FerroPHANE afin de moduler sa réactivité et son énantiosélectivité. Enfin, une nouvelle famille de phosphoramidites chiraux à noyau ferrocénique a été synthétisée et utilisée dans la synthèse de complexes de platine. / Catalysis is the acceleration of a reaction by addition of a sub-stœchiometric amount of a compound. When catalyst is a chiral organic derivative, it is possible to obtain enantioenriched products by asymmetric organocatalysis. Moreover, if trivalent phosphines have been widely developed as ligand for organometallic catalysis, their reactivity is complementary to amines in organocatalysis. A new planar chiral phosphine with ferrocenophane scaffold was recently developed and successfully used in organocatalysed reactions by our team: FerroPHANE. In this context, we have been interesting both in the development of new enantioselective [3+2] cyclization reactions catalyzed by chiral trivalent phosphines and the development of new chiral phosphorus derivatives with ferrocenophane scaffolds. In a first part, new enantioselective [3+2] cyclization reactions between olefins and allenylphosphonates, catalyzed by FerroPHANE, have been successfully developed (enantiomeric excesses between 84 to 91%). In a second part, to modify the reactivity and the enantioselectivity of this new family of phosphines, aryl groups were introduced on the ferrocenyl scaffold. Finally, a new family of chiral phosphoramidites with ferrocenyl scaffold have been synthesized and applied to the synthesis of chiral platinum complexes.

Ce mémoire de thèse se concentre sur le développement de réactions multicomposants énantiosélectives de dérivés 1,3-Dicarbonylés en présence d'un organocatalyseur, en vue de préparer des motifs polyhétérocycliques fusionnés.Dans un premier temps, nous décrivons nos résultats initiaux sur une réaction multicomposants énantiosélective avec des énals et des amines primaires simples. Au vu des faibles énantiosélectivités obtenues, des amines fonctionnalisées ont ensuite été introduites dans ces réactions, permettant ainsi de synthétiser des pyrrolopiperazines et d'autres molécules hétérocycliques polyfonctionnalisées énantioenrichies, toutes obtenues avec des rendements intéressants et des énantiosélectivités élevées.Ayant utilisé avec succès des β-Cétoamides α-Méthyléniques dans ces réactions multicomposantes, nous avons réalisé par ailleurs que leur simple addition de Michael sur des oléfines pauvres en électrons n'avait jamais été décrite en version organocatalysée. Nous avons donc étudié leur réaction avec des nitrooléfines en présence d’organocatalyseurs chiraux, et les produits attendus ont alors été obtenus avec de bons rendements et d'excellentes diastéréo- et énantiosélectivités. / This thesis focuses on the development of enantioselective multicomponent reactions with 1,3-Dicarbonyls in the presence of an organocatalyst, to synthesize fused polyheterocyclic motives.At first, we describe our initial results on an enantioselective multicomponent reaction with enals and simple primary amines. In view of the low enantioselectivities achieved, functionalized amines were then introduced in these reactions, thereby synthesizing enantioenriched pyrrolopiperazines and other polyfunctionalized heterocyclic molecules, all obtained with attractive yields and high enantioselectivities.Having successfully used methylene β-Ketoamides in these enantioselective MCRs, we realized also that their simple Michael addition to electron-Poor olefins had never been described in organocatalytic conditions. We therefore studied their reaction with nitroolefins in the presence of various chiral organocatalysts, and the expected products were pleasingly obtained with high yields, excellent diastereo- and enantioselectivities.

Le feu bactérien des Maloideae est provoqué par Erwinia amylovora, gamma-protéobactérie dont le pouvoir pathogène repose un système de sécrétion de type trois (T3SS). Des travaux antérieurs ont révélés que des mutants hrp de régulation de ce système (hrpL, hrpS), avirulents, sont capables de protéger la plante d'une infection par la souche sauvage. Nous avons d'abord voulu savoir si la protection est due à une induction de défenses chez la plante. L'étude de l'expression de gènes de défense dépendants des voies de l'acide salicylique, de l'acide jasmonique, de l'éthylène et des phénylpropanoïdes montre qu'aucune de ces voies n'est particulièrement induite par les mutants de régulation. Puis après avoir écarté l'hypothèse d'un effet direct des mutants sur la souche sauvage, nous avons recherché des différences au niveau protéique et surtout transcriptomique entre ces bactéries par des démarches avec et sans a priori (gènes-cibles vs cDNAAFLP). Les résultats montrent que HrpS et HrpL sont capables de réguler différentiellement d'autres gènes que les gènes hrp : HrpL régule négativement les gènes flagellaires, le chimiotactisme et un gène du GSP, et positivement un gène du T1SS et une OMP ; HrpS régule négativement le quorum sensing et positivement un gène potentiellement impliqué dans la synthèse de l'éthylène. Nous avons particulièrement approfondi le système flagellaire d'E. amylovora. Une analyse bioinformatique a révélé que cette bactérie possède deux systèmes flagellaires, secrétant deux flagellines distinctes (32 vs 50 KDa). La flagelline de 32 KDa, réprimée par HrpL, ne joue pas de rôle majeur dans la protection et ne possède pas l'épitope flg22 impliqué dans l'immunité des plantes. Si notre travail n'élucide pas complètement l'origine de la protection conférée par les mutants de régulation, il apporte des informations nouvelles sur E. amylovora et sur la régulation de certains de ses gènes au cours de l'interaction avec son hôte.

Les processus réactionnels des systèmes biologiques sont désormais modélisés par des méthodes de plus en plus précises de mécanique quantique (MQ) associées aux champs de force de mécanique moléculaire (MM). Cette amélioration induit des complications dans le traitement habituel des interactions électrostatiques MQ/MM. Dans la première partie de cette thèse, nous avons développé une approche plus cohérente pour le calcul de ces interactions. Dans une seconde partie, nous avons appliqué certaines méthodes de simulation numérique aux protéines fluorescentes. Une étude de dynamique moléculaire a révélé de fines interactions de van der Waals qui conditionnent l'amélioration des propriétés de fluorescence dans la Cerulean par rapport à l'ECFP (Enhanced Cyan Fluorescent Protein). Nous avons également étudié le mécanisme de photoconversion de la protéine fluorescente EosFP par l'utilisation de potentiels MQ/MM appropriés au traitement des états excités. Finalement, la stabilité thermodynamique des différents états structuraux de la protéine IrisFP a été évaluée. Ces études de modélisation moléculaire améliorent notre compréhension des protéines fluorescentes afin de contribuer à leur développement pour l'imagerie cellulaire.

L'unification entre structure et réaction a toujours été un grand défi de la physique nucléaire. L'extrème complexité rencontrée dans la description des systèmes quantiques finis a en effet mené la théorie nucléaire à dissocier ces deux approches. Une voie possible pour les réconcilier est le modèle en couches avec couplage aux états du continuum. Jusqu'alors, les applications numériques reposant sur ce modèle utilisaient un puit de potentiel local pour générer la base individuelle et une interaction résiduelle schématique de portéenulle pour les couplages au continuum. Nous avons développé le formalisme du modèle en couches avec couplage aux états du continuum avec une interaction nucléon-nucléon de portée finie. Nous avons ensuite généralisé le formalisme de manière à prendre en compte un nombre arbitraire de particules dans un état de diffusion. Le grand avantage de cette approche réside dans le fait que la même interaction est utilisée pour la construction de la base individuelle et pour le couplage aux états du continuum. Nous avons donc posé les bases nécessaires à un calcul ab initio, le but étant de dériver le champ moyen, les mélanges de configurations et le couplage aux états du continuum à partir de la seule interaction nucléon-nucléon dans le vide. Nous avons effectuée une première application réaliste en calculant les spectres de 17F et 17O, et les déphasages de difusion élastique 16O(p, p)16O.