Angiotensinogen is a blood protein that plays a critical role in the regulation of blood pressure in the body. This protein exists in two forms, oxidised and reduced, determined by the presence or absence of a disulfide bridge between Cys 18 and Cys 138. The ratio of oxidised to reduced angiotensinogen is 60:40 in the blood of healthy individuals - an equilibrium that is disrupted in women who develop pre-eclampsia, leading to a higher proportion of oxidised angiotensinogen in the blood. Pre-eclampsia, one of the leading causes of premature births, is a severe and potentially fatal pregnancy condition characterised by the sudden onset of symptoms such as high blood pressure and proteinuria typically during the third trimester. This condition is responsible for an estimated 550,000 deaths globally each year, and with no available treatment or cure other than early delivery of the child, there is a desperate need for a reliable and predictive diagnostic test for this condition. Can we use angiotensinogen as a biomarker for the early diagnosis of pre-eclampsia? Being able to distinguish between reduced and oxidised angiotensinogen and determine the relative amounts of each in blood samples would be of a huge diagnostic value for this condition. This thesis outlines the expression and purification of recombinant human angiotensinogen in Escherichia coli, and the development of an antibody-based SPR assay for angiotensinogen that was subsequently used to probe whether reduced and oxidised angiotensinogen can be distinguished experimentally. The assay developed was sensitive and reproducible, and demonstrated that the reduced and oxidised forms can be distinguished experimentally. The antibody bound the two forms with differential affinity, due to differences in both the association and dissociation rates of the two forms with the monoclonal antibody. Finally, in an attempt to further elucidate the differences between the two redox states of angiotensinogen, molecular dynamic simulations were carried out on angiotensinogen in the presence or absence of the disulfide bond between Cys 18 and Cys 138. These simulations revealed some quite striking differences in the dynamics between the two forms. Reduced angiotensinogen was found to be more dynamic in regions critical for binding to renin, providing a possible explanation for the reported differential affinity that renin displays for the two forms.1 Thus, reduced and oxidised angiotensinogen show some quite distinct differences and can be distinguished in an SPR-based assay, highlighting their potential for use as a biomarker in a diagnostic bioassay.

Au cours de cette thèse, nous avons synthétisé et caractérisé de nouvelles phosphines possédant des groupements fonctionnels organométalliques rédox-actifs. En modifiant l'état rédox de ceux-ci, les propriétés électroniques de ces ''métalloligands'' devraient changer, induisant ainsi une modification de la densité électronique autour du métal auquel ils sont coordinés. Idéalement, cela devrait se traduire par un changement de l'activité catalytique du métal, si celui-ci intervient comme catalyseur dans une transformation catalytique. Nous avons tout d'abord étudié de ligands triarylphosphines fonctionnalisés par un ou trois groupements organofers. Après caractérisation de quatre métalloligands de ce type à l'état réduit et à l'état oxydé, leurs paramètres électroniques ont été évalués par deux méthodes expérimentales différentes. Finalement, les complexes Pd(II) correspondant aux métalloligands ont été synthétisés et testés en catalyse. Ensuite, nous nous sommes intéressés à la chimie de dérivés alkynyldiarylphosphines organométalliques. Ces complexes sont instables après oxydation, formant des complexes bis-acétylures Fe(II) dicationiques, qui ont pu être isolés et caractérisés. L'inhibition de la dimérisation a été possible par séquestration du doublet électronique du phosphore ou par apport de gêne stérique autour de celui-ci. Enfin, des pré-catalyseurs correspondant à ces métallophosphines ont été également synthétisés et étudiés. Ces complexes se sont révélés stables, après oxydation des ligands, et les performances de certains en catalyse ont été évaluées. / During this work, we have synthesized and characterized new metalloligands bearing redox-active organometallic end-groups. Switching the redox state of the latter should modify the electronic properties of the studied metalloligands. Once these are complexed to a metal, this should induce a change of the metal’s electronic density, which results ideally in a change of its catalytic activity. First, we studied triarylphosphine ligands bearing one or three organoiron end-groups. Four of these metalloligands were fully characterized in both their reduced and oxidized states, and their electronic parameters were evaluated using two different experimental methods. Later on, corresponding Pd(II) complexes were also synthesized and their catalytic preformances were tested. In the second part of this work, organometallic Fe(II) alkynyldiarylphosphine derivatives were synthesized. Upon oxidation, the resulting species was found to be unstable, leading to the formation of dicationic bis-acetylide Fe(II) complexes, that were isolated and characterized. The dimerization process was inhibited either by sequestration of the electronic lone pair of the phosphorus atom, or by controlling the steric hindrance around that center. Finally, corresponding precatalysts were synthesized and, upon the oxidation of the metalloligands, they were found to be fairly stable compounds. Some of these complexes were also tested in a catalytic transformation.

Au cours de cette thèse, de nouveaux dérivés organométalliques basés sur une structure triphénylméthylium ont été synthétisés. Ces composés, notamment grâce à leur structure multiplolaire, sont pressentis pour avoir des propriétés remarquables en optiques non linéaire (ONL) qui pourraient donner lieu à des développements appliqués dans plusieurs domaines. Ces caractéristiques, et plus précisément leur absorption biphotonique (A2P), en font des composés particulièrement intéressants pour l'industrie de pointe (microfabrication, imagerie, dispositifs optiques, etc.). Cependant, ces propriétés d'ONL et d'absorption biphotoniques n'ont été jusqu’à lors que peu étudiées, malgré leur potentiel prometteur. Dans un premier temps, une famille de nouveaux composés organiques présentant cette structure particulière, a donc été synthétisée afin de confirmer le potentiel d'absorption à deux photons de ces chromophores, notamment par des mesures Z-scan. Dans un second temps, la synthèse de d’analogues organométalliques ayant des groupes donneurs tels que «Fe(η5-C5Me5)(κ2-dppe)C≡C− , « Ru(Cl)(κ2-dppe)2C≡C− » ou ethynylferrocene a été réalisée et ces dérivés ont été extensivement caractérisés. Ces dérivés organométalliques devraient présenter des sections efficaces d’A2P (ainsi que des réponses ONL de troisième ordre) dans le proche-IR bien supérieures à celles de leurs analogues organique. De plus les groupements métalliques redox-actifs devraient permettre d’obtenir des chromophores électro-commutables. Dans cet objectif, les études déjà réalisées sur ces composés joints à l’étude à venir de leur propriétés ONL de troisième ordre et permettra de mieux comprendre les phénomènes electroniques sous-jacents à ces propriétés et le rôle joué par les parties organique et organométalliques de leur structure. / During this PhD, new organic and organometallic triphenylmethylium dyes were synthesized. Due to their multipolar structure, these compounds have been anticipated to possess strong nonlinear optical (NLO) properties which could be of interest in many fields. These characteristics, and more precisely their two-photon absorption (TPA) properties, make them attractive for the design of high technology materials (microfabrication, imaging, optical devices, etc…). However, their multiphoton absorption properties and other related nonlinear optical (NLO) effects have not been thoroughly investigated to date, in spite of their promising potential. In this respect, a family of organic derivatives has been synthesized to confirm their potential as two-photon absorbers, which was established thanks to Z-scan measurements. Organometallic compounds bearing electron-releasing groups such as «Fe(η5-C5Me5)(κ2-dppe)C≡C−» , « Ru(Cl)(κ2-dppe)2C≡C− » or ethynylferrocene were then synthesized and fully characterized. These organometallic dyes should possess larger TPA cross-sections (and also larger third-order NLO properties) in the NIR range than their organic counterparts. Furthermore, these redox-active metal centers permit access to electro-switchable molecules. In this respect, along with the data already gathered on these derivatives, the study of their cubic NLO properties in their different redox states will now contribute to a better understanding of the underlying electronic phenomena and the role played by the organic and organometallic moieties in such architectures.

La chiralité inhérente, provenant d’une structure concave associée à une substitution dissymétrique, est la forme de chiralité la plus répandue et est une des bases fondamentales de la reconnaissance enzymatique : outre le fait que les briques constitutives des protéines présentent un carbone asymétrique, leur repliement définit la chiralité inhérente de la poche du site actif, et est responsable de l’étonnante sélectivité des réactions enzymatiques. De façon générale, les calixarènes ont été notamment utilisés afin de modéliser les processus enzymatiques complexes. Ils sont ainsi à la base de la construction de nombreux récepteurs moléculaires artificiels, capables de reconnaître des cations, des anions ou des molécules neutres par des interactions spécifiques. L’objectif de cette thèse est la synthèse de calix[6]arènes présentant une chiralité inhérente, en leur introduisant différentes fonctionnalités différentes en l’absence de carbone asymétrique, ainsi que l’étude de leurs propriétés de reconnaissance de molécules chirales. Cet objectif est indissociable du challenge classique de la chimie organique qu’est la monofonctionnalisation de molécules possédant plusieurs fonctions réactives équivalentes. Dans un premier temps, nous avons utilisé une stratégie biomimétique et supramoléculaire pour monofonctionnaliser très sélectivement un complexe zincique de calix[6]arène portant trois bras imidazole ou un chapeau Tris(2-aminoÉthyl)AmiNe. En tirant profit de la nature réceptrice de ces complexes, différents substrats ont pu être greffés à la structure sur un seul des trois sites équivalents du grand col. Les limites de cette réaction « monoclick » biomimétique ont été quantifiées. Les complexes monofonctionnalisés sont de nouveaux objets aux propriétés réceptrices considérablement différentes des « complexes entonnoirs » décrits par notre équipe. Le contrôle de l’accès de la cavité des complexes de Zn(II), Cu(I) et Cu(II) pour des ligands exogènes a été étudiés en présence de différents ligands compétiteurs. Par ailleurs, nous avons montré que dans le cas des complexes de cuivre, l’accès à la cavité pouvait être contrôlé par un switch électrochimique. Nous avons également développé deux stratégies de synthèse de calix[6]arènes chiraux de façon inhérente à partir de précurseurs monofonctionnalisés, et nous avons synthétisé le premier »complexe entonnoir » présentant cette propriété. Sa chiralité a été mise en évidence par l’inclusion de ligands achiraux et achiraux. Nous avons également prouvé que ces phénomènes complexes pouvaient être étudiés simplement grâce à la technique RMN 19F. / Inherent chiralty, which arises from a concave structure associated with asymetric substitution, is the most common form of chiralty and is fundamental in enzymatic recognition : although aminoacids have an asymetric center, the folding of proteins creates the inherently chiral active site of enzymes and is responsible for the extraordinary selectivity of enzymatic reactions. Calix[6]arenes have been used as a tool to study complex enzymatic processes. They have also been used to build artificial molecular receptors for cations, anions or neutral molecules through very specific interactions. The goal of this thesis is the synthesis of inherently chiral calix[6]arenes by introducing different functionalities devoid of asymetric centers, and the study of the recognition of chiral molecules. First, we developped a biomimetic and supramolecular strategy to monofunctionalize a zinc calix[6]arene complex bearin three imidazole arms or a tris(2-aminoethyl)amine cap, with high selectivity. By using the recognition abilities of theses substrates, several molecules were liked only one of the three equivalent sites of the big rim of the calixarene. The limits of the biomimetic « monoclick » reaction were also quantified. The monofunctionalized complexes are new objects whose abilities as molecular receptors greatly differ from the previous « funnel complexes » described by our team. The control of the access of the cavity of Zn(II), Cu(II) and Cu(I) complexes to exogenous ligands was thoroughly studied with different competitive ligands. Also, we proved that the access to the cavity could be controled with an electrochemical switch. We also developed strategies to synthesize inherently chiral calix[6]arenes from monofunctionalized complexes and we synthesized the first inherently chiral funnel complex. Its chirality was evidenced by the inclusion of chiral and achiral guests. We also provided the proof of concept that these particular phenomena could be simply studied with 19F NMR spectroscopy.