Advances on secondary lithium ion batteries imply the use of solid polymer electrolytes, which represent a promising solution to improve safety issues in high energy density batteries. Through dissolution of lithium salts into a polymeric host, such as poly(ethylene oxide) (PEO), ion conducting polymers are obtained. The Li+ ions will be localized in the proximity of the oxygen atoms in the PEO chains and thus, their motion strongly correlated with the segmental reorientation of the polymer. Nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy, translational diffusion coefficients and transverse relaxation times (T2) contribute to the understanding of the involved structures and the ongoing dynamical processes in ionic conductivity. Nuclei with different motional freedom can present different T2 times. T2xT2 exchange experiments enable studying exchange processes between nuclei from different motional regimes. In this work, three different ion conducting polymers were studied. First, PEG was doped with different amounts of LiClO4. 7Li NMR relaxometry measurements were done to study dynamical behavior of the lithium ions in the amorphous phase. All samples presented two lithium types with clearly differentiated T2 times, indicating the presence of two regions with different dynamics. The mobility and consequently the T2 times, increases with temperature. It was observed, that the doping ratio strongly influences the dynamics of the lithium ions, as the amount of crystalline PEG is reduced while increasing the polarity of the sample. A local maximum of the mobility was observed for y = 8. With the T2xT2 exchange experiments exchange rates between both lithium sites were quantified. Second, the triblock copolymer PS-PEO-PS doped with LiTFSI was studied with high resolution solid state NMR techniques as well as with 7Li relaxometry measurements. T1ρ and spin diffusion measurements gave insight on the influence of the doping and the PS/PEO ratio on the mobility of the different segments and on interdomain distances of the lamellar phases. Third, multiple quantum diffusion measurements were applied on poly(ethylene glycol) distearate (PEGD) doped with LiClO4. Therefore, triple quantum states of the 3/2 nucleus 7Li were excited. After optimizing the experimental procedure, it was possible to obtain reliable diffusion coefficients using triple quantum states. / O avanço da tecnologia em baterias secundárias de íons lítio envolve o uso de polímeros condutores iônicos como eletrólitos, os quais representam uma solução promissora para obter baterias de maior densidade de energia e segurança. Polímeros condutores são formados através da dissolução de sais de lítio em uma matriz polimérica, como o poli(óxido de etileno) (PEO). Os íons de lítio estão localizados próximos aos oxigênios do PEO, de tal forma que seu movimento está correlacionado com a reorientação das cadeias poliméricas. Espectroscopia por Ressonância magnética nuclear (RMN), junto com medidas de difusão translacional e tempos de relaxação transversal (T2) contribuem para elucidar as estruturas e os processos dinâmicos envolvidos na condutividade iônica. Núcleos com diferente liberdade de movimentação podem ter tempos de T2 diferentes. Experimentos de T2xT2 permitem correlacionar sítios de diferentes propriedades dinâmicas. Neste trabalho, três diferentes polímeros condutores iônicos foram estudados. Primeiro, PEG foi dopado com LiClO4. As propriedades dinâmicas dos íons lítio na fase amorfa foram estudadas com medidas de relaxometria por RMN do núcleo 7Li. Todas as razões de dopagem apresentaram dois T2 diferentes, indicando dos tipos de lítio com dinâmica diferente. A mobilidade, e consequentemente os tempos T2 aumentam com aumento da temperatura. Foi identificado que a dopagem fortemente influencia a dinâmica dos íons lítio, devido à redução da fase cristalina PEG e o aumento da polaridade na amostra. Um máximo local da mobilidade foi observado para y = 8. Com o experimento T2xT2 foram quantificadas as rações de troca entre os dois tipos de lítio. Segundo, o copolímero tribloco PS-PEO-PS dopado com LiTFSI foi analisado através de técnicas de RMN de estado sólido de alta resolução assim como através de medidas de relaxação de 7Li. Medidas de T1ρ e difusão de spin mostraram a influência da dopagem e da razão PS/PEO na mobilidade dos diferentes segmentos e nas distâncias interdomínio das fases lamelares. Terceiro, medidas de difusão através de estados de múltiplos quanta foram feitas em diesterato de polietileno glicol (PEGD) dopado com LiClO4. Estados de triplo quantum foram criados no núcleo 7Li, spin 3/2. Após garantir a eficiência das ferramentas desenvolvidas, foi possível obter coeficientes de difusão confiáveis.

Avaliou-se o uso da RMN em baixa resolução na análise da qualidade interna de frutas intactas, como banana ouro e uva itália, que são frutas climatéricas, que continuam amadurecendo após a colheita e não-climatéricas, respectivamente. As análises das bananas foram realizadas com a seqüência de pulsos CPMG (Carr-Purcell-Meibom-Gill), que gera um sinal dependente do tempo de relaxação transversal (T2). Demonstrou-se que a banana apresenta a água distribuída em três ambientes, vacúolo, citoplasma e parede celular, que tem T2 de 0,5, 0,1 e 0,01s respectivamente. Esses sinais têm intensidade relativa de 0,8; 0,15 e 0,05s respectivamente. Observou-se que o T2 de todos esses componentes aumentam com o amadurecimento de banana. Estudou-se também o efeito de compressão e congelamento nas bananas ouro e observou-se que a intensidade do T2 mais longo decresce em os ambos os casos. As análises das uvas foram realizadas com as seqüências de pulsos CPMG, Inversão-Recuperação (IR), que mede o tempo de relaxação longitudinal (T1) e com a seqüência de pulsos de precessão livre de onda continua (CWFP), que gera um sinal que depende tanto de T1 quanto T2. Como a uva não amadurece após a colheita essas análises foram usados para avaliar a correlação com os parâmetros de qualidade interna como brix, pH, firmeza e umidade. Os dados de RMN das uvas foram analisados com métodos quimiométricos como análises de componentes principais e regressão por mínimos quadrados parciais e demonstraram que tem alta correlação com brix e umidade e pouca ou nenhuma correlação com pH e firmeza. / The internal quality of fresh gold banana and grape was analyzed by Low resolution NMR. The banana analysis had been performed with CPMG (Carr-Purcell-Meibom-Gill) pulse sequence, that generates a decaying signal, dependent of the transverse relaxation time (T2). The results show that water in banana are distributed in three environments, vacuole, cytoplasm and cellular wall, with T2 of 0,5, 0.1 and 0,01s respectively. The relative intensity of signals are 0,8; 0,15 and 0,05, respectively. The T2 increases with banana ripeness. The effect of compression and freezing in the bananas was also studied by CPMG. The results show that the intensity of the longest T2 decreases in the both the cases. The grapes had been analyzed with the pulse sequences CPMG, Inversion-Recovery (IR), which measures the longitudinal relaxation time (T1) and continuous wave free precession (CWFP), that depends on T1 and T2. As the grape does not ripen after harvesting these analyses had been used to evaluate the correlation with the internal quality parameters such as brix, pH, firmness and moisture. The NMR data had been analyzed with chemometric methods such as principal component analysis (PCA) and partial least square regression (PLS) and show high correlation with brix and moisture and almost no correlation with pH and firmness.

Novas abordagens terapêuticas vêm sendo introduzidas para doenças musculares genéticas como distrofias musculares e miopatias congênitas, distúrbios que permanecem sem cura até o momento. Estes recentes avanços motivaram um interesse renovado e crescente por métodos não invasivos para a caracterização e monitoramento do músculo afetado, particularmente durante e após intervenções terapêuticas. Neste contexto, modelos animais são essenciais para uma melhor compreensão dos mecanismos das doenças e para testar novas terapias. Recentemente, avanços significativos na avaliação não invasiva de modelos murinos para doenças musculares genéticas foram alcançados. Entretanto, diversas linhagens de camundongos ainda não foram caracterizadas de maneira não invasiva, e ainda é necessário o desenvolvimento de métodos sensíveis para a identificação precoce de alterações sutis no músculo de camundongos afetados. A proposta desta tese é aplicar técnicas não invasivas inovadoras no estudo do músculo de modelos murinos para doenças musculares genéticas com fenótipos variados. Três modelos murinos para distrofias musculares (mdx, Largemyd, mdx/ Largemyd) e um modelo murino para miopatia congênita (KI-Dnm2R465W) foram estudados com métodos de Ressonância Magnética Nuclear (RMN). Duas linhagens distróficas (Largemyd, mdx/ Largemyd) e camundongos normais após injúria foram estudados através de micro-Tomografia Computadorizada (micro-CT). Em RMN, todas as linhagens de camundongos afetados apresentaram aumento de T2 muscular, o que foi relacionado a diversas anomalias na análise histológica, como necrose e inflamação, mas também a conjuntos de fibras em regeneração ou a fibras com citoarquitetura alterada. A combinação de RMN com análise de textura permitiu a identificação não ambígua de todas as linhagens distróficas, sendo que apenas a comparação dos valores de T2 muscular não permitiu esta diferenciação. Camundongos mdx mostraram alterações funcionais e morfológicas na rede vascular do músculo. Estudo piloto em camundongos KI-Dnm2R465W revelou tendências de comprometimento da função muscular. Por fim, imagens de micro-CT não permitiram a detecção de diferenças na composição muscular em camundongos distróficos. Este conjunto de resultados não apenas enriquece o painel de modelos murinos para doenças musculares genéticas caracterizados de maneira não invasiva, mas também demonstra um certo grau de especificidade nas anomalias observadas nas imagens, como revelado pela análise de textura. Estes resultados também mostraram que métodos não invasivos de RMN podem ser suficientemente sensíveis para identificar alterações sutis no fenótipo muscular murino, mesmo em estágios precoces. Esta tese foi desenvolvida sob acordo de co-tutela internacional entre a França e o Brasil, e compreendeu uma importante transferência de conhecimento, com os primeiros estudos não invasivos de músculo murino realizados no Brasil. / Novel therapeutic approaches are being introduced for genetic muscle diseases such as muscle dystrophies and congenital myopathies, all of them having remained without cure so far. These recent developments have motivated a renewed and augmented interest in non-invasive methods for muscle characterization and monitoring, particularly during and after therapeutic intervention. In this context, animal models are essential to better understand the disease mechanisms and to test new therapies. Recently, significant advances in the non-invasive evaluation of mouse models for genetic muscle diseases have been achieved. Nevertheless, there were still several mouse strains not characterized non-invasively, and it was necessary to develop sensitive methods to identify subtle alterations in the murine affected muscle. The purpose of this thesis was to apply non-invasive techniques in the study of murine models for genetic muscle diseases with variable phenotypes. Three mouse models for muscle dystrophy (mdx, Largemyd, mdx/ Largemyd) and one mouse model for congenital myopathy (KI-Dnm2R465W) were studied with Nuclear Magnetic Resonance (NMR) methods. Two dystrophic strains (Largemyd, mdx/ Largemyd) and normal mice after injury were studied through micro-Computed Tomography (micro-CT). On NMR, all affected mouse strains presented increased muscle T2, which could be related to variable features in the histological evaluation, including necrosis and inflammation, but also to clusters of fibers under regeneration or with altered cytoarchitecture. The combination of NMR and texture analyses allowed the unambiguous differential identification of all the dystrophic strains, although it was not feasible when comparing the muscle T2 measurements only. Mdx mice showed functional and morphological alterations of vascular network. In the KI-Dnm2R465W mice, a pilot study revealed tendencies of functional impairment. Finally, micro-CT images were unable to detect differences in muscle´s content in dystrophic mice. Altogether, these results not only increased the number of murine models for genetic muscle diseases non-invasively characterized, it also demonstrated some degree of specificity of the imaging anomalies, as revealed by texture analysis. It also showed that non-invasive NMR methods can be sensitive enough to identify subtle alterations in murine muscle phenotype, even in early stages. This thesis was developed under an international joint supervision between France and Brazil, and comprised an important transfer of technology, with the first non-invasive studies of murine muscles performed in Brazil.

Les travaux réalisés ont pour but de répondre à deux questions : comment le collagène s'organise-t-il dans l'os mature ? Comment la phase minérale de l'os se forme-t-elle et quel est l'effet de son environnement sur sa formation ? Nous avons étudié d'un point de vue structural des coupes d'os en nous concentrant sur l'interface tissu ostéoïde/os mature, impliquant le front de minéralisation. Nous avons conclu qu'un domaine acide fait de collagène non fibrillaire existe à cette interface. Nous proposons ainsi un nouveau mécanisme pour la formation osseuse lors du remodelage osseux impliquant une mésophase acide de collagène au sein de laquelle l'apatite se forme. Nous avons donc étudié l'effet de cet environnement acide sur la formation d'apatite in vitro par Raman in situ et RMN du solide. Nous avons observé que la séquence de précipitation de l'apatite seule en solution passe par la formation d'une phase amorphe (ACP) qui se transforme en OCP puis en apatite. En présence de pAsp, la nucléation est ralentie et de l'OCP est stabilisé. Une grande concentration en citrate inhibe la formation de toute autre phase que l'ACP tandis qu'une plus faible concentration entraine la formation d'apatite directement depuis l'ACP. Cette séquence ACP/apatite est également observée lorsque la minéralisation est réalisée en présence de collagène quelle que soit sa concentration. Le collagène entraine la formation d'une apatite beaucoup plus désorganisée de cristallinité proche de celle de l'apatite osseuse. Enfin, une concentration en collagène supérieure à 80 mg/mL mène à la stabilisation d'une phase ionique stable à pH basique expliquant le co-alignement apatite/collagène. / This work aims to understand: How is reached the plywood architecture in bone? How is bone apatite formed and what is the effect of the environment on apatite formation? Thus, histological bone thin sections were investigated focusing on the interface between the osteoid and mature bone tissues. Our results show that this interface is acidic and collagenic but not in the form of fibrils. Thus, we propose a new mechanism for bone formation in bone remodelling where osteoclasts dissolution and new fibrils formation from osteoblasts lead to the formation of an acidic collagen mesophase in which apatite is then formed. In such mechanism, apatite forms from an acidic solution in interaction with an organic matrix (collagen molecules, citrate and non-collagenous proteins). Acidic biomimetic models have been set and the apatite formation has been followed in vitro using in situ Raman and ssNMR spectroscopies. Without organic molecules, biomimetic apatite is formed through the precipitation of an amorphous phase (ACP) that transforms into OCP which then turns into apatite. With pAsp, the same scenario is observed but the nucleation is delayed and residual OCP is stabilized. With a high concentration of citrate, only ACP is observed whereas with a lower concentration formation of OCP is inhibited. The same sequence is also observed with collagen but the final product is a more disorganized apatite. Apatite formation in dense and organized collagen solutions leads to the formation of a liquid ionic solution stable at basic pH during the first 72 hours explaining the resulting apatite/collagen co-alignement.

Les benzoxaboroles (qui sont les dérivés cycliques des acides boroniques) s’imposent comme une nouvelle classe de molécules intéressantes, pour la formulation de nouveaux agents thérapeutiques (notamment avec la commercialisation de l’AN2690, dérivé fluoré du benzoxaborole, en tant qu’antifongique), tout comme la formation de matériaux fonctionnels. A ce jour, il n’y a pas eu de mise au point de synthèse systématique de petites molécules benzoxaboroles multivalentes, limitant ainsi leur utilisation. Dans le cadre de cette thèse, différentes approches de synthèse ont été développées et ont permis l’obtention de 12 nouveaux composés bi- ou tri-valents. La principale réactivité de ces composés est leur capacité à complexer les cis-diols. Étant donné que la force de l’interaction est dépendante de la nature du substrat, il est important de pouvoir l’analyser en détail. La complexation entre les benzoxaboroles avec les diols est généralement réalisée par la méthode spectrofluorimétrique qui est controversée, particulièrement dans le cas des molécules organoborées multivalentes. Pour analyser en détail la stœchiométrie de ces complexations, une méthode RMN multinucléaire en solution a ici été développée. Les composés bi- ou tri-valents ont ensuite été testés en tant qu’agent thérapeutique. En effet, récemment, l’activité d’inhibition contre l’anhydrase carbonique de motifs benzoxaboroles monovalents a été discutée dans la littérature. La multivalence nos molécules pouvant être un avantage, leur constante d’inhibition contre l’anhydrase carbonique ont été mesurées. Enfin, dans un tout autre domaine, la réactivité avec les diols et la multivalence de nos composés ont été mises en avant par la formation de nouveaux complexes moléculaires. / Benzoxaboroles (which are cyclic derivates of boronic acids) are emerging as an interesting class of molecules for the design of news therapeutic agents (in particular with the commercialization of AN2690, which is a fluorinated derivative of benzoxaborole, as an antifungal agent), as well as for the formation of functional materials. However, to date, only few syntheses of small molecules of multivalent benzoxaborole have been described in the literature. In this thesis, different approaches were explored to isolate 12 new bi- or tri-valent benzoxaboroles. The main reactivity of these compounds is their ability to bind to cis-diols. Given that the strength of interaction between an organoboron molecule and a diol depends on the nature of the interacting counterparts, it is important to be able to measure it in detail. The complexation between benzoxaboroles and cis-diols is usually studied by a spectrofluorimetric method, which is controversial, especially in the case of multivalent benzoxaboroles. To analyse in detail the stoichiometry of these complexation, a multinuclear NMR method in solution was developed in this thesis. The di- or tri-valent benzoxaboroles were then tested as therapeutic agents. Indeed, recently, the activity of monovalent benzoxaborole against carbonic anhydrases was discussed in the literature. Since the multivalence of our molecules could be a benefit, the measurement of their inhibition constants against carbonic anhydrases was performed. Finally, in a completely different type of application, their reactivity toward cis-diols and their multivalence was put forward to create new complexes.

« Etude du comportement paramagnétique des actinides en solution avec des ligands polyaminocarboxylates cycliques »Le comportement paramagnétique des cations actinide (éléments 5f) peut être étudié via la spectroscopie RMN liquide en suivant deux axes de recherche complémentaires : les susceptibilités magnétiques et les déplacements chimiques.Dans un premier temps, lorsque les interactions entre le cation actinide et le ligand sont négligeables, la susceptibilité magnétique molaire est accessible par la méthode d’Evans. Cette méthode est applicable pour des échantillons en solution autour de la température ambiante. Elle a été confrontée à la mesure SQUID sur échantillon solide à très basses températures pour le complexe [NpO2(DPC)2Li2]. Les deux méthodes ont donné des susceptibilités magnétiques molaires du même ordre de grandeur même si ce composé n’est pas optimal pour la comparaison.La méthode d’Evans a été utilisée pour compléter les données expérimentales de la littérature. La mesure de la susceptibilité magnétique du cation PuVO2+ (5f3) en milieu non complexant a été mesurée au laboratoire. Les calculs de susceptibilités magnétiques molaires réalisés par la méthode SO-CASPT2 pour les cations actinide aux degrés d’oxydation (+IV), (+V) et (+VI) (AnIV = UIV, NpIV, PuIV et AnV/VI = NpV/VI, PuV/VI) en milieux non complexant puis complexants chlorure et nitrate ont été comparés avec les valeurs expérimentales. Les cations actinide ont montré une sensibilité à la nature et géométrie de leur première sphère de coordination. Il a été mis en évidence que le cation NpVI (5f1) possède un état fondamental sensiblement affecté par la modification de la symétrie du complexe. A partir des niveaux électroniques calculés, des premiers calculs de spectres d’absorption de ces mêmes complexes ont pu être réalisés. L’absorbance principale calculée est en bon accord avec les spectres d’absorption expérimentaux malgré un décalage systématique des spectres calculés vers le rouge, assimilable à un effet néphélauxétique.Dans un deuxième temps, l’utilisation de la Théorie de Bleaney a permis l’étude des déplacements chimiques et plus précisément, du terme de contact des complexes de symétrie C4 d’actinide au degré d’oxydation (+IV) avec le ligand DOTA (AnIV = ThIV, UIV, NpIV, PuIV). Cette contribution de contact a été accessible par la RMN de l’oxygène 17 (17O), atome directement lié au centre paramagnétique. Le DOTA a été enrichi en 17O avant la synthèse du complexe en phase organique DMSO/CHCl3. Ces complexes ont été caractérisés par spectrophotométrie UV-Visible-NIR et spectroscopie RMN 1H et 13C. Une difficulté de synthèse a été rencontrée pour le complexe de ThIV-D17OTA, composante diamagnétique nécessaire à l’extraction des termes de contact purement paramagnétiques. D’autres voies de synthèses ont été explorées.Mots Clés : Actinides, RMN, Paramagnétisme, Susceptibilité magnétique, Déplacement chimique, DOTA.2018 – Commissariat à l’Energie Atomique et aux Energies Alternatives – Laboratoire d’interactions Ligand-Actinide – France / “Study of actinide’s paramagnetic behavior in solution with cyclic polyaminocarboxylate ligands”The actinide cation’s (5f elements) paramagnetic behavior may be studied by liquid NMR spectroscopy. Two complementary lines of research have been pursued: molar magnetic susceptibility and chemical shift.Firstly, magnetic susceptibility is easy to determine by the Evans’ method when there is no interaction between actinide cations and ligands. This method, with samples in solution at room temperature, has been compared to SQUID measurements using solid samples at very low temperatures for the [NpO2(DPC)2Li2] complex. Both methods produce molar magnetic susceptibilities with the same order of magnitude even if this compound is not the best one to the comparison.The Evans’ method has been used to complete experimental data from literature. The molar magnetic susceptibility measurement in a non-complexing medium for the PuVO2+ (5f3) cation has been measured in the laboratory. Molar magnetic susceptibility calculations were carried out using the SO-CASPT2 method for (+IV), (+V) and (+VI) actinide cations (AnIV= UIV, NpIV, PuIV and AnV/VI: NpV/VI, PuV/VI) in a non-complexing medium, then in chloride and nitrate complexing media. They have been compared with experimental values. The molar magnetic susceptibilities of actinide cations have been shown to be sensitive to the nature and geometry of their first coordination sphere. It has been revealed that the fundamental state of NpVI (5f1) cation is affected by changing the symmetry of the complex. From calculated electronic states, first absorption spectra calculations of these complexes have been carried out. A good matching between major calculated and experimental absorbances has been obtained. A red-shift was applied to the calculated absorption spectra to fit better with the experimental ones. This shift may be related to a nephelauxetic effect.Secondly, the use of Bleaney’s Theory has allowed the study of chemical shifts. And precisely, this work has been focused on the contact contribution for C4 symmetry AnIV complexed with DOTA ligand (AnIV= ThIV, UIV, NpIV, PuIV). This contact contribution is observable via NMR of oxygen-17 (17O) because oxygen atoms are directly linked to the paramagnetic cation. Therefore, the DOTA ligand was enriched in 17O before the actinide complex synthesis in a DMSO/CHCl3 organic phase. These complexes have been characterized by UV-Visible-NIR spectrophotometry and 1H, 13C NMR spectroscopy. But, some synthesis difficulties have been encountered to the diamagnetic ThIV-D17OTA (5f0) complex. This diamagnetic component is required to extract pure paramagnetic contact contribution. In that case, other ways of synthesis have been investigated.Keywords: Actinides, NMR, Paramagnetism, Magnetic susceptibility, Chemical shift, DOTA ligand.2018 – Commissariat à l’Energie Atomique et aux Energies Alternatives – Laboratoire d’interactions Ligand-Actinide – France

La métabolomique est un outil récent, aujourd'hui en plein essor, qui se définit comme étant l'étude de l'ensemble des petites molécules ; les métabolites, produites par un organisme sous différentes conditions. Son application à la problématique du cancer consiste en l'étude des perturbations métaboliques liées au processus oncologique. La métabolomique mêle diverses techniques d'analyses telles que la spectroscopie de masse et la spectroscopie de résonance magnétique nucléaire (RMN), couplées à des méthodes statistiques évoluées afin d'extraire les informations métaboliques pertinentes permettant de caractériser les systèmes biologiques. La spectrométrie RMN haute résolution en rotation à l'angle magique (HRMAS) est la technique que nous avons choisie pour l'étude du métabolome des tumeurs car elle regroupe un nombre important d'avantages (simplicité de préparation des échantillons, la reproductibilité intra et inter laboratoire et le cout relativement modeste de fonctionnement). L'étude principale réalisée dans le cadre de cette thèse a porté sur les tumeurs cérébrales. Une centaine de tumeurs ont ainsi été analysé et leur métabolome caractérisé. L'analyse effectuée s'est focalisé sur la problématique du « grading de malignité » des tumeurs cérébrales, principalement sur les gliomes. Ainsi une forte corrélation a été trouvé entre les profiles métabolique des gliomes (glioblastome, oligodendrogliome) et l'évolution clinique des patients. L'approche métabolomique pour l'étude des tumeurs, d'un point de vue diagnostic et pronostic, semble aujourd'hui prometteuse. De plus l'étude des profiles métaboliques, devrait, à terme, permettre une meilleure compréhension des perturbations métaboliques lié à la pathologie, et potentiellement, conduire à la mise en place de traitements individualisés parfaitement adaptés à chaque patient. Néanmoins, une étape de validation de ces premières observations est aujourd'hui indispensable. C'est pourquoi ces travaux ont accompagné l'installation du premier spectromètre RMN HRMAS dans le milieu clinique en novembre 2007 dans le cadre du projet CARMeN. L'objectif général de ce projet est, maintenant, d'étendre l'expérience acquise durant cette thèse à tous les domaines de la cancérologie où il existe, soit une dissociation entre le diagnostic histopathologique de la tumeur et le devenir du patient, soit une discordance à la réponse thérapeutique pour un sous‐type de tumeur.

Les télomères sont des complexes nucléoprotéiques localisés à l'extrémité des chromosomes des cellules<br />eucaryotes. L'ADN télomérique humain contient entre 500 et 3000 repétitions de la séquence d(T2AG3)n (brin-G) et de son brin complémentaire C3TA2 (brin-C). Le brin G est terminé par une extrémité simple brin contenant de 50 à 200 nucléotides. Les télomères jouent des rôles essentiels au niveau cellulaire en permnettant la protection des chromosomes.<br />Un modèle proposé pour expliquer le rôle protecteur des télomères est le modèle de la boucle-T (télomérique) / boucle-D (déplacement). Dans ce modèle, on observe le repliement de I'ADN télomérique double brin et I'insertion de la partie simple brin dans la partie double brin. La formation de ces boucles fait intervenir, directement ou indirectement, denombreuses protéines comme les protéines TRF1 et TRF2. Néanmoins les mécanismes moléculaires et notamment le rôle de la protéine TRF2 dans la formation de ces boucles restent spéculatifs.<br />Le travail de thèse présenté dans ce manuscrit expose l'étude par Résonance Magnétique Nucléaire du domaine<br />de fixation à I'ADN de la protéine TRF2 (domaine Myb) et de ses interactions avec-l'ADN télomérique ainsi que<br />l'étude de modèles de boucles-D.<br />Après la détermination de la structure tridimensionnelle et l'étude de la dynamique interne du domaine Myb de<br />TRF2, nous avons réalisé l'étude des interactions du domaine Myb avec I'ADN télomérique. Ainsi, deux complexes entre le domaine Myb de TRF2 et I'ADN télomérique ont été étudiés par RMN et ont permis de mieux comprendre le rôle du domaine Myb en montrant sa grande spécificité pour I'ADN télômérique double brin. Ensuite quatre modèles de boucles D différents ont été étudiés par RMN afin d'en déterminer les structures tridimensionnelles.

Dans le développement des piles à combustible de type PEMFC (Proton Exchange Membrane Fuel Cells), la durabilité des membranes est une question cruciale. Le vieillissement in-situ du Nafion® dans les piles ne permet pas de dégager de mécanisme de dégradation. C'est pourquoi des tests de vieillissement ex-situ, en enceinte climatique et en étuve, sur une durée de 500 jours ont été réalisés sur du Nafion® 112 et du Nafion® 212-CS dans des conditions proches de celles de la pile en fonctionnement (à 80°C à une hygrométrie variant de 0%RH à 95%RH).<br />L'évolution des propriétés mécaniques montre une augmentation du module d'Young et une diminution de l'allongement à la rupture tandis que l'hydrophilie (directement liée à la conductivité) mesurée par DVS (Dynamic Vapour Sorption) diminue. L'évolution de la structure chimique, suivie par spectroscopie infrarouge, met en évidence la formation d'anhydride sulfonique. Une preuve indirecte de la formation de cette espèce est apportée par la résonnance magnétique nucléaire.<br />Le mécanisme de dégradation proposé est celui de la condensation des acides sulfoniques pour former l'anhydride. L'évolution des propriétés s'explique à la lumière de ce mécanisme.<br />La comparaison du Nafion® 112 et du Nafion® 212-CS montre que le Nafion® 212-CS vieillit trois fois moins vite que le Nafion® 112. La catalyse de la réaction de condensation par les cations métalliques présents en plus grande quantité dans le Nafion® 212-CS est à l'origine de cette différence de cinétique de vieillissement observée.<br />D'autre part, les essais à différentes humidités montrent que lorsque le taux d'hygrométrie croît, la réaction de condensation est accélérée. On propose un mécanisme de dégradation ionique de type SN1 avec formation d'une espèce intermédiaire RSO2+.<br />Enfin, on montre qu'en présence de catalyseur, la réaction de condensation est réversible : il y a hydrolyse de l'anhydride conduisant à des propriétés recouvrées. Il y a rajeunissement de la membrane.

Ce travail présente divers aspects liés à la modélisation des spectres RMN de matériaux désordonnés en lien avec des études structurales de matrices pour le confinement des déchets nucléaires. <br /><br />Dans un premier chapitre, sont présentées différentes méthodes pour la modélisation et le traitement des spectres RMN MAS et MQMAS de systèmes désordonnés. Nous montrons les possibilités d'extraire les distributions corrélées de paramètres RMN à partir des données expérimentales. Afin de relier ces informations spectrales à des informations structurales, nous décrivons les différentes potentialités offertes par le couplage de calculs ab initio par la méthode GIPAW des grandeurs RMN (Tenseur de déplacement chimique, Gradient local de champ électrique) avec des modélisations de verres par dynamique moléculaires. Des exemples sont présentés sur des systèmes simples SiO2, B2O3 et Na2O-SiO2. Nous montrons l'apport de cette approche RMN premiers principes pour l'amélioration des connaissances sur les relations RMN/structure, l'utilisation de la RMN à validation de modèles structuraux de verres. Des perspectives pour l'incorporation de données RMN dans des approches de modélisation inverse de type Reverse Monte Carlo sont discutées. Si ce type de calculs ab-initio permettent aujourd'hui d'appréhender des systèmes de plusieurs centaines d'atomes, la prédiction du comportement de telles assemblées de spins nucléaires restent néanmoins aujourd'hui encore une difficulté majeure. Nous avons développé une approche théorique pour aborder cette problématique, notamment en présence de rotation de l'échantillon. Son application à des phénomènes d'échange d'aimantation (Ordre dipolaire, Polarisation Croisée) et de phénomènes de relaxation est présentée. Le couplage de ces outils avec les calculs ab-initio devraient permettre d'aborder des question difficiles de la prédiction ab-initio des phénomènes relaxations.<br /><br />Dans un seconde partie, différentes applications à des problématiques de stockage de déchets nucléaires sont présentées, en soulignant l'apport de la RMN : compréhension des mécanismes d'incorporation dans une matrice hôte cristalline ou vitreuse de terres rares, modifications structurales induites par des agressions interne (effets d'irradiations) ou externes (lixiviation). Phosphates, Silicate de Calcium hydratés, verre borosilicatés (modèles simplifiés des verres nucléaires) sont des matériaux que nous avons étudiés. L'analyse locale qu'apporte la RMN est indispensable pour ces matériaux de compositions complexes et notamment à la compréhension des interactions entre divers éléments : alcalin /alcalino-terreux (Na/Ca), alcalins mixtes (Na/Li,Na/K), effets de substitution. Nous concluons en décrivant les difficultés pour étendre ces études à des matériaux réels, c'est à dire incluant des actinides et/ou produits de fissions : problématique de la RMN MAS sur des échantillons radioactifs; influence du paramagnétisme sur la lisibilité des spectres RMN. Nous présentons les résultats de premières approches pour aborder ces questions.