Cette thèse porte sur la détermination et la modélisation, par la méthode PAW/GIPAW (Gauge Including Projector Augmented Waves), de paramètres RMN de fluorures inorganiques. Dans la première partie, une corrélation entre valeurs expérimentales de déplacements chimiques isotropes (diso) de 19F et de constantes d'écran isotropes (iso) de F calculées de fluorures binaires, dont les attributions sont triviales, est établie. Elle permet de prédire les spectres RMN de 19F avec une bonne précision. Les paramètres quadripolaires de ces fluorures sont aussi déterminés et calculés. Dans la seconde partie, la linéarité entre valeurs expérimentales de diso de 19F et valeurs calculées de iso de 19F permet une attribution non ambigüe des raies RMN de 19F de NbF5 et TaF5. Par contre, pour trois des quatre composés MF4 étudiés (b-ZrF4, HfF4, CeF4, ThF4), caractérisés par des gammes de valeurs de diso de 19F plus petites, les corrélations médiocres entre valeurs de diso et de siso de 19F ne le permettent pas. Enfin, NaAsF6 et KPF6 qui présentent des valeurs élevées de couplage 1J 19F-X et des transitions de phase à des températures proches de l'ambiante sont étudiés par DTA ou DSC et diffraction des rayons X sur poudre et RMN du solide multinucléaire à température variable. Les structures de a- et b-NaAsF6 sont déterminées. KPF6 adopte une structure de haute symétrie désordonnée à température ambiante mais les tentatives de détermination des positions atomiques des deux premières phases basse température sont restées vaines. Ce travail souligne les potentialités et quelques limites de cette méthode ainsi que l'attention qui doit être prêtée aux effets des optimisations. / This thesis focuses on the determination and the modeling, by the PAW/GIPAW (Gauge Including Projector Augmented Waves) method, of NMR parameters in inorganic fluorides. In the first part, a correlation between experimental 19F isotropic chemical shift (diso) and calculated 19F isotropic shieldings (siso) of binary fluorides with obvious assignments is established that allows to predict 19F NMR spectra with a good accuracy. The quadrupolar parameters of these fluorides are also determined and calculated. In the second part, a complete and unambiguous assignment of the 19F NMR lines of NbF5 and TaF5 is obtained, ensured by the linearity between experimental 19F diso values and calculated 19F siso values. On the other hand, for the studied MF4 (b-ZrF4, HfF4, CeF4, ThF4) compounds, characterized by smaller 19F diso ranges, except for ThF4, the poor correlations between experimental 19F diso and calculated 19F siso values prevent us to propose an assignment of the 19F NMR lines. In the last part, NaAsF6 and KPF6, exhibiting large 19F-X 1J-coupling and phase transitions at temperatures close to room temperature (RT) are investigated by DTA or DSC and variable temperature X-ray powder diffraction and multinuclear solid-state NMR. The structures of a- and b-NaAsF6 are determined. KPF6 adopts a disordered high symmetry structure at RT. Unfortunately, attempts to determine the atomic positions of the two first low temperature phases remain unsuccessful. This work highlights the potentialities and some limitations of this method as well as the care that must be taken when dealing with optimized structures.

Ce travail étudie les matériaux composites zéolithes surfactifs, principes actifs pour des applications pharmaceutiques. D'abord sont identifiées les principales propriétés physiques, chimiques et biologiques des matériaux, requises pour des applications en tant que supports médicamenteux ciblant certaines formes de cancer. Par la suite sont décrits les différentes étapes de formulation des supports médicamenteux à base des zéolithes naturelles, les caractéristiques des matériaux intermédiaires ainsi obtenus, ainsi que les mécanismes des phénomènes interfaciaux à l'origine de l'action de ces matériaux. La dernière partie est consacrée à l'étude d'un relargage contrôlé des principes actifs de l'interface jusque dans un milieu aqueux modèle. / This work studies the composite zeolites surfactants, active principles for pharmaceutical applications. First identified the main physical, chemical and biological materials, required for applications as drug carriers targeting some cancers. Subsequently described the various stages of formulation of drug carriers based on natural zeolites, the characteristics of intermediate materials obtained, and the mechanisms of interfacial phenomena at the origin of the action of these materials. The last part is devoted to the study of controlled release of active ingredients of the interface into a model aqueous medium.

Les ARN constituent des cibles thérapeutiques extrêmement intéressantes bien qu’encore assez peu exploitées. En effet, les obstacles pour la conception de ligands spécifiques de ces cibles non traditionnelles, polyanioniques et très flexibles, sont encore loin d’être levés. Les aminoglycosides, utilisés depuis longtemps pour leurs propriétés antibiotiques, sont souvent décrits comme des « ligands universels » d’ARN. Leur structure constitue donc une architecture favorable pour l’élaboration de nouveaux ligands spécifiques des ARN.Le but de cette thèse a été de développer une méthode systémique originale combinant chimie organique et microbiologie pour synthétiser de nouvelles molécules de structure analogue aux aminoglycosides, se fixant de façon spécifique sur des cibles ARN. Ce travail repose sur la compréhension récente des voies de biosynthèse des aminoglycosides permettant leur ingénierie rationnelle selon une stratégie de mutasynthèse. Cette approche expérimentale s’appuie sur la conception de mimes de métabolites naturels pouvant être transformés par des bactéries génétiquement modifiées. Le développement de méthodologies novatrices en ingénierie métabolique, synthèse organique et chimie analytique nous a permis de concevoir des analogues d’aminoglycosides fluorés qui se sont avérées être d’excellentes sondes dans l’étude des ARN par RMN du fluor. / Pas de résumé en anglais

L'interaction entre la nucléoprotéine et la phosphoprotéine est cruciale pour les virus de l'ordre des Mononégavirales. Elle permet à la fois une reconnaissance du matériel génétique viral par le complexe ARN polymérase ARN dépendant du virus et la mise à disposition d'une réserve de nucléoprotéine sous forme monomère pour encapsider spécifiquement les brins d'ARN génomique viral néoformés.Dans le cadre de mon projet doctoral, j'ai pu approfondir les connaissances actuelles concernant cette interaction pour le virus respiratoire syncytial et le virus de la peste-des-petits-ruminants, par l'obtention de données de structure, de dynamique et d'interactions par la technique de résonance magnétique nucléaire.Mon projet, basé sur l'utilisation de la RMN, en tant que technique structurale, s'inscrit dans une collaboration avec l'INRA de Jouy-en-Josas et l'Institut Pasteur de Paris. Ainsi tout au long de ma thèse mes résultats ont pu être mis en rapport avec ceux obtenus par des techniques de biologie fonctionnelle telles que la génétique inverse ou l'utilisation de virus recombinants, mais aussi d'autres techniques de biologie structurale telles que la cristallographie. / The interaction between the nucleoprotein and the phosphoprotein is essential for viruses of the Mononegavirales order. It allows the viral genetic material recognition by the RNA dependent RNA polymerase complex and stabilization of the nucleoprotein in a monomeric form so it can be used as a pool to encapsidate neo-synthesized viral genomic RNA.In the framework of my PhD project, I was able to deepen the knowledge about this interaction for the respiratory syncytial virus and the peste-des-petites-ruminants virus, getting data about the structure, dynamics and interactions by the nuclear magnetic resonance technique.My project, based on the use of NMR as a structural technique, takes place within a collaboration with the INRA of Jouy-en-Josas and the Institut Pasteur in Paris. During the preparation of my PhD, I could thus compare my results with those obtained by functional biology techniques like reverse genetics and the use of recombinant virus, but also other structural biology techniques such as crystallography.

Les G-quadruplexes (G4) sont des structures d'acides nucléiques non-canoniques formées par des séquences riches en Guanines (G) principalement localisées dans les telomères et les régions promotrices des oncogènes. Elles sont constituées de l'empilement de plusieurs tétrades de G en présence de cations. En utilisant la spectroscopie par RMN, nous avons caractérisé l'interaction entre le ligand TAP et le G4 télomérique humain constituée de la séquence d(AG3(T2AG3)3). CD et RMN 1D 1H ont été utilisés pour suivre l'interaction entre les deux partenaires. RMN 2D a été utilisé pour attribuer sans ambiguïté toutes les résonances de 1H dans le complexe et d'explorer le site d'interaction. Un modèle illustrant l'interaction de TAP avec 22AG au niveau des sillons et boucles a été généré. Une autre partie de ce travail consiste en l'étude du G4 tétra-moléculaire formé par TG4T et son interaction avec des ligands G4 par la RMN dans les cellules. Des spectres 1H-15N HMQC ont été effectués à l'intérieur de Xenopus laevis et les lysats des cellules HeLa et comparés avec ceux observés dans les conditions in vitro ce qui a montré une bonne stabilité de G4 à l'intérieur de la cellule. En outre, l'interaction de d [TG4T]4 avec des ligands spécifiques de G4 présentant trois différents modes d'interaction a également été étudiée. Le ligand 360A a montré un comportement prometteur. Enfin, dans la dernière partie, différentes séquences de promoteur Kras ont été criblés par RMN pour sélectionner des candidats pour la détermination de structure haute résolution. Deux séquences différentes ont été sélectionnées et caractérisées par spectroscopie CD. La stabilisation des structures G4 formées par ces séquences en interaction avec différents ligands a également été étudiée. Une titration RMN 1D 1H entre 22RT et le ligand Braco19 a montré un comportement intéressant de k-ras G4 par la formation d'espèces intermédiaires lors de l'addition de Braco19. / G-quadruplexes (G4) are non-canonical nucleic acid structures formed by G-rich sequences mainly localized in telomeres and promoter regions of oncogenes. They are built from the stacking of several G-quartets in the presence of cations. Using NMR spectroscopy, we have characterized the interaction between the TAP ligand and the human telomeric G4 formed by the sequence d(AG3(T2AG3)3). CD and 1D 1H NMR spectroscopy were used to follow the interaction between the two partners. 2D NMR was used to assign unambiguously all 1H resonances in the complex and to explore the binding site. A model depicting the interaction of TAP with 22AG in grooves and loops was generated. Another part of this work consists in the study of tetramolecular G4 formed by TG4T and its interaction with G4 ligands by in-cell NMR. 1H-15N HMQC spectra were performed inside Xenopus laevis and HeLa cell lysates compared to those observed in vitro conditions showing a good stability of G4 inside the cell. Furthermore, the interaction of d[TG4T]4 with three G4 specific ligands presenting different mode of interaction was also investigated. The ligand 360A showed a promising behavior. Finally, in the last part, different sequences of Kras promoter were screened by NMR to select good candidates for high resolution structure determination. Two different sequences were selected and characterized by CD spectroscopy. The stabilization of G4 structures formed by these sequences in interaction with different ligands was also investigated. A 1D 1H NMR titration between Braco19 and 22RT showed an interesting behavior of k-ras G4 by the formation of intermediate species upon the addition of Braco19.

Le processus de maturation et de dégradation des ARNm chez les bactéries implique différentes ribonucléases (RNases). Une endoribonucléase a été découverte en 2009 chez Bacillus subtilis appelée RNase Y. Cette RNase joue un rôle central en catalysant la réaction de clivage initiatrice, un clivage endonucléolytique. Les fragments d'ARN issus du clivage par la RNase Y deviennent alors plus sensibles à la dégradation, en 5' et 3', par les exonucléases. En combinant ces différentes techniques, il s'est avéré que la RNase Y semble s'organiser sous forme d'un oligomère ayant une forme en anneau. Cet oligomère est homogène en microscopie, globulaire et structuré en SAXS. Le domaine ID lui n'est pas complètement déstructuré comme le révèle son analyse en SAXS. Il contient des éléments de structure secondaire de type hélice α et ne possède pas de structure tertiaire, comme le concluent respectivement les analyses en CD et RMN. L'analyse en SAXS de la forme dimérique de la RNase Y révèle que le dimère est structuré mais qu'il possède une forme allongée. Les tests d'activité in vitro sur la forme dimérique et oligomérique montre que ces deux formes sont activent. Les images collectées en cryo-microscopie nous permettrons d'obtenir une structure de meilleure résolution de l'oligomère, qui semble être constitué de 8 dimères de RNase Y. / Messenger RNA decay and processing in bacteria involve a set of various ribonucleases (RNases). In Bacillus subtilis, a newly discovered endoribonuclease called RNase Y was shown to play a central role in mRNA decay by catalyzing the initial endonucleolytic cleavage reaction. Its action releases several RNA pieces that are more sensitive to degradation by exoribonucleases. By combination of these different approaches, it was found that RNase Y seems to be organized in a oligomeric form with a ring shape. This oligomer is homogenous in microscopy, globular and structured in SAXS. The intrinsically disordered domain is not completely disordered as we can conclude with the SAXS analysis. It contains some secondary structural elements (α helix) but it has no tertiary structure as we can conclude with CD and NMR analysis respectively. SAXS analysis of the RNase Y dimeric form show that this dimeric form is structured but have a very elongated shape. In vitro activity tests on both oligomeric and dimeric form reveal that these two forms are active. Oligomer cryomicroscopy pictures collected will allow us to get a structure with a better resolution. At the moment, this oligomer seems to be composed by eight RNase Y dimer.

La spectroscopie RMN in vivo pondérée en diffusion est sensible au mouvement des métabolites cérébraux (glutamate, créatine, choline, NAA, myo- inositol, taurine...), permettant de mesurer leur coefficient de diffusion apparent (CDA). Ces métabolites étant exclusivement intracellulaires, leur CDA dépend seulement du milieu intracellulaire, en particulier de la viscosité du cytosol, de la densité des structures intracellulaires, et de la forme et taille des cellules. En général, le CDA des métabolites est mesuré pour un temps de diffusion Td de l’ordre de quelques dizaines de millisecondes, leur laissant le temps de parcourir quelques micromètres et d’interagir plusieurs fois avec des structures intracellulaires. Le CDA dépend alors potentiellement de tous les paramètres intracellulaires cités plus haut, et ce de manière mal définie. Cette thèse présente de nouvelles méthodes de spectroscopie dans le cerveau de rongeur pour mesurer le CDA pour des Td allant de 0.2 millisecondes jusqu’à 2 secondes. Un premier jeu de mesures a été exploité par la modélisation pour extraire des paramètres clés de la morphologie des cellules du cerveau. La sensibilité des méthodes développées, en cas de variation pathologique de la morphologie des cellules, a ensuite été étudiée grâce à des souris injectées avec un facteur neurotrophique, le CNTF (ciliary neurtrophic factor). Certaines de leurs cellules, les astrocytes, deviennent massivement hypertrophiques, et les propriétés de diffusion de certains métabolites y sont sensibles. Enfin l’application à un modèle souris de la maladie de Huntington (transgénique), est présentée. / In vivo diffusion-weighted NMR spectroscopy is sensitive to the motion of cerebral metabolites (glutamate, creatine, choline, NAA, myo-inositol, taurine…), allowing the measurement of their apparent diffusion coefficient (ADC). Since these metabolites are purely intracellular, their ADC only depends on the intracellular medium, in particular cytosol viscosity, density of intracellular structures, and the shape and size of cells. In general, metabolite ADC is measured for a single diffusion time Td, equal to a few dozens milliseconds, leaving them time to explore a few micrometers and to interact repeatedly with intracellular structures. Their ADC then potentially depends on all intracellular parameters mentioned above, in a poorly defined way. This thesis presents new spectroscopy methods in the rodent brain to measure ADC over an unprecedented range of Td, from approximately 0.2 milliseconds up to 2 seconds. A first set of measurements has been modeled to extract key morphological brain cell parameters. The sensitivity of these methods to morphological changes in brain cell morphology has first been studied on mice injected with CNTF (ciliary neurotrophic factor), that causes a strong hypertrophy of a specific cell type, astrocytes. Diffusion properties of some metabolites are indeed sensitive to this massive cell morphological change. The last part presents the application to a transgenic mouse model of Huntington’s disease.

En la presente tesis doctoral se ha estudiado el mecanismo de la reacción de acilación de sustratos aromáticos utilizando como catalizadores zeolitas con diferente topología. La combinación de la RMN de sólidos in situ con cálculos teóricos ha permitido identificar posibles intermedios formados por reacción de los agentes acilantes (cloruro de acetilo, ácido acético y anhídrido acético) con los centros ácidos Brønsted de la zeolita. Los resultados obtenidos muestran que las zeolitas de poro pequeño son menos activas en la reacción de acilación de anisol, probablemente debido a restricciones en la difusión de los reactivos. Se ha observado además que el producto de reacción, p-metoxiacetofenona, permanece fuertemente adsorbido en los centros Brønsted, lo que podría originar la desactivación del catalizador. Esta misma metodología se ha aplicado para el estudio de la reacción de transposición de Beckmann en zeolitas y materiales mesoporosos con centros activos de distinta naturaleza, centros ácidos Brønsted con diferente fortaleza ácida, y grupos silanoles. El uso de dos oximas de diferente tamaño molecular (ciclohexanona y ciclododecanona oximas) ha permitido establecer que la reacción de transposición de ciclohexanona oxima en -caprolactama tiene lugar en el interior de los poros de las zeolitas del tipo MFI, y no en la superficie externa del cristal. Del mismo modo, se ha determinado la actividad catalítica y selectividad hacia la lactama de los diferentes tipos de centros estudiados. Por otra parte, en esta tesis se ha investigado la reacción de transposición de Beckmann en líquidos iónicos (LIs): 1-butil-3-metilimidazolio hexafluorofosfato, 1-Butil-3-metilimidazolio tetrafluoroborato, 1-Butil-2,3-dimetilimidazolio hexafluorofosfato, bromuro de 1-butil-3-metilimidazolio tetrafluoroborato y 4-metil-1-butilpiridinio hexafluorofosfato. El estudio se ha abordado utilizado diferentes técnicas analíticas y espectroscópicas, incluyendo la / Lezcano González, I. (2011). Aplicación de la resonancia magnética nuclear (RMN) al estudio de procesos catalíticos sostenibles: transposición de Beckmann y acilación de sustratos aromáticos [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/18258

CoordenaÃÃo de AperfeiÃoamento de Pessoal de NÃvel Superior / Tephrosia toxicaria Pers. (Fabaceae) popularmente conhecida como âtimbà de caienaâ, à utilizada na lavoura como defensivo agrÃcola e na pesca para paralisar peixes, devido sua atividade ictiotÃxica. Este trabalho relata o estudo quÃmico de T. toxicaria e avaliaÃÃo das atividades antioxidante e larvicida sobre Aedes aegypti. O estudo quÃmico permitiu o isolamento de dez flavonoides (TTP-1 â luteolina, TTP-3 â 6a,12a-desidro- a-toxicarol, TTP-4 â a-toxicarol, TTP-5 â obovatina, TTP-6 â deguelina, TTP-8 â villosinol, TTP-9 â 12a-hidroxi-a-toxicarol, TTP-10 â sumatrol, TTP-11 â 12a-hidroxirotenona e TTP-12 â tephrosina) â sendo oito deles rotenoides â uma cromona (TTP-13 â 6,7-dimetoxicromona) e a mistura dos esteroides sitosterol e estigmasterol, nas suas formas simples e glicosiladas. Ensaios larvicidas e antioxidantes foram realizados com diversos extratos, partiÃÃes e com alguns dos metabÃlitos secundÃrios isolados. Devido à presenÃa de rotenoides, compostos que tÃm sido utilizados no controle de pragas agrÃcolas desde o sÃculo XIX, o estudo de T. toxicaria se mostrou bastante promissor, com diversas amostras ativas, apresentando atividade comparÃvel à da rotenona, composto utilizado como padrÃo positivo do ensaio larvicida. Os resultados dos ensaios antioxidantes sugerem T. toxicaria como uma fonte potencial desses agentes, provavelmente devido à presenÃa de flavonoides. As substÃncias isoladas foram identificadas por mÃtodos espectromÃtricos e espectroscÃpicos (IV, EM, RMN 1H e RMN 13C), incluindo RMN bidimensional (HMBC, HSQC e COSY) e por comparaÃÃo com dados da literatura. / Tephrosia toxicaria Pers. (Fabaceae) popularly known as "timbà de caiena" is used as pesticide and fishing poison, because its activity icthyotoxic. This work reports the chemical study of T. toxicaria and its larvicidal and antioxidant activities evaluation. Phytochemical investigation led to the isolation of ten flavonoids (TTP-1 â luteolin, TTP-3 â 6a,12a-dehydro-a-toxicarol, TTP-4 â a-toxicarol, TTP-5 â obovatin, TTP-6 â deguelin, TTP-8 â villosinol, TTP-9 â 12a-hydroxy-a-toxicarol, TTP-10 â sumatrol, TTP-11â12a-hydroxyrotenone and TTP-12 â tephrosin) â eight of them rotenoids â one cromone (TTP-13 â 6,7-dimethoxychromone) and the mixture of steroids sitosterol and stigmasterol, in their simple forms and glycosylated. Antioxidant and larvicidal assays were performed with several extracts, partitions and with some of the secondary metabolities isolated. Due to the presence of rotenoids, compounds have been used to control in agricultural pest since the XIX century, the study of T. toxicaria was quite promising, with several active extracts, with activity comparable to that of rotenone, compound used as a positive test. Its antioxidant activity tests shown T. toxicaria as a potential source of these agents, probably due to the presence of flavonoids, compounds characteristic for presenting various types of biological activities. The substances were isolated and its structures determined by spectroscopic and spectrometric methods (IR, EM, 1H NMR and 13C NMR), including two-dimensional NMR (HMBC, HSQC and COSY) and by comparison with literature data.

La déformulation d'un produit consiste à déterminer sa composition (échelle moléculaire) et sa microstructure (échelle supramoléculaire) pour expliquer son mécanisme de fonctionnement. Elle se distingue d'une simple analyse chimique par deux aspects :<br>(i) La complexité de constitution des produits formulés résultant du nombre élevé d'ingrédients (5 à 40), qui sont très souvent eux-mêmes des mélanges de molécules<br>(ii) la présence de systèmes microstructurés (émulsions, suspensions, cristaux liquides) au sein des produits formulés qui sont à l'origine de leurs propriétés d'usage.<br>L'objectif de ces travaux a été d'examiner comment les méthodes de RMN (RMN 1D et 2D, DOSY, 2H, HR-MAS) permettent de fournir des informations sur la nature, la composition et la dégradation éventuelle d'ingrédients complexes utilisés en formulation, comme les tensioactifs et les parfums, et sur les microstructures présentes dans des formules liquides à base aqueuse, utilisées en détergence ou cosmétique par exemple.<br><br>La première partie de ce travail souligne l'intérêt de la RMN (expériences 1D et 2D et DOSY) pour la caractérisation à l'échelle moléculaire de matières premières complexes et de leurs dégradations (oxydation et hydrolyse). La RMN s'est en effet révélée très performante pour la différenciation et la quantification d'homologues de tensioactifs non ioniques polyéthoxylés dans des mélanges commerciaux, mais également pour la séparation virtuelle de composés terpéniques dans des huiles essentielles. Elle a également permis l'identification des différents produits d'oxydation de molécules parfumées, sans nécessiter de séparation physique préalable, l'analyse en composante principale (ACP) des spectres ayant finalement permis de mettre en évidence l'existence d'intermédiaires réactionnels instables. Enfin, l'étude détaillée de la cinétique d'hydrolyse d'un tensioactif présentant une biodégradabilité élevée a pu être complètement réalisée par RMN.<br><br>Le deuxième volet de ces travaux concerne l'étude à une échelle supramoléculaire de deux nouveaux composés à biodégradabilité élevée, un tensioactif vrai (C9COE4) et un amphiphile à chaîne courte (C3COE1). Cette étude a permis d'évaluer l'apport des expériences de diffusion et de deutérium à la caractérisation de microstructures (Micelles, Cristaux liquides, microémulsions), en systèmes binaire (Tensioactif / Eau) et ternaire (Tensioactif / Eau / huile), et de confirmer la difficulté de caractériser des systèmes formulés avec des amphiphiles courts.<br><br>Finalement, les méthodologies développées sur ces systèmes simplifiés ont été appliquées à l'étude d'un produit formulé fini, un shampooing. Les expériences réalisées ont permis de mettre en évidence un effet synergique lors du mélange des deux tensioactifs utilisés dans la formule (SLES et CAPB). Grâce notamment à l'utilisation d'une sonde HR-MAS, les techniques de RMN développées ont permis d'accéder à des informations sur la composition et la structuration de ce produit fini, montrant que la RMN peut être un outil puissant de déformulation.