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 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.