Aujourd’hui, les difficultés pour établir des liens entre caractéristiques des nanomatériaux et réponses biologiques sont principalement issues du manque de contrôle de la synthèse des nanomatériaux, ne permettant pas de faire varier leurs paramètres physico-chimiques clés une à une.Pour identifier certains mécanismes gouvernant la toxicité des nanomatériaux nous avons utilisé un nanotube inorganique modèle dont la synthèse est bien contrôlée : les Ge-imogolites. Les effets de la longueur, du nombre de parois, de la cristallinité et de la composition chimique des Ge-imogolites ont été étudiés sur une bactérie des sols: Pseudomonas brassicacearum. Il a été identifié que la présence de sites réactifs (en bordure de tubes) induit une toxicité due à une interaction forte des nanotubes avec les cellules bactériennes, ainsi que la génération d’espèces réactives de l’oxygène. Ajouter des sites réactifs via la présence de défauts structuraux augmente la dégradation des tubes ainsi que la rétention d’éléments nutritifs essentiels, ce qui augmente leur toxicité. Enfin, l’ajout de fer dans leur structure transforme les Ge-imogolites en source de fer, qui sont dégradées et deviennent promoteurs de croissance. Dans tous ces cas, les interactions entre nanomatériaux et cellules ont été identifiées comme cruciales pour comprendre et prévenir les effets des nanomatériaux. Ce travail de thèse a également permis de mettre en avant la capacité de nouveaux outils pour le suivi de l’internalisation de nanomatériaux dans les organismes. / Only a few studies of (eco)toxicology linked the physico-chemical properties of nanoparticles to the toxicity mechanisms or the stress they induce. Moreover, no clear conclusions can be drawn at present because of the variability of nanoparticles used in studies. The present study used the inorganic Ge-imogolite nanotubes as a model compound. The toxic effects of length, number of walls, structural defects, and chemical composition were assessed towards the soil bacteria Pseudomonas brassicacearum. Several mechanisms modulating the toxicity of Ge-imogolite were then identified. Indeed, reactive sites at the tube ends induce a slight toxicity via a strong cell interaction and the generation of reactive oxygen species. Creating vacant sites on the surface of Ge-imogolite (ant thus increasing the number of reactive sites), appears to cause a deficiency of nutrients in the culture media correlated with a higher degradation of the tubes, leading to a high bacterial growth decrease. Finally, structural iron incorporation into Ge-imogolite transforms them into an iron source, being degraded and becoming growth promoters. In this work, the new tools capacities for the study of nanomaterials/cells interaction have been studied.

La synthèse contrôlée par la cible sous contrôle cinétique (Kinetic Target-Guided Synthesis, KTGS) est une approche relativement peu explorée, alternative à la chimie combinatoire traditionnelle,dans laquelle la protéine cible participe à la synthèse du ou de ses propres ligands. Ainsi, les travaux présentés dans la première partie de cette thèse ont pour principal objectif d'élargir l'éventail des réactions actuellement disponibles en KTGS grâce à la réaction d'aldolisation voire d'amidation, et ce en utilisant la β-sécrétase (BACE-1) comme cible biologique, qui est une enzyme étroitement impliquée dans la maladie d'Alzheimer. La seconde partie de cette thèse a été consacrée à la synthèse de marqueurs de masse fluorescents bioconjugables basés sur l'association d'un noyau coumarinique et d'une fonction phosphonium. Les deux générations présentées dans ce manuscrit ont entre autre permis de synthétiser une sonde FRET permettant de détecter l'activité enzymatique de la BACE-1, qui pourrait par ailleurs être un outil intéressant pour l'analyse des bruts réactionnels des réactions de click in situ,et diminuer les quantités d'enzyme engagées dans ces expériences. Enfin dans la dernière partie de cette thèse nous décrivons la mise au point de nouvelles réactions de conjugaison bio-orthogonale pour le marquage de molécules comportant une fonction aldéhyde. Nous avons ainsi développé d'une part une réaction trois composants via une séquence de condensation/Mannich/lactamisation et d'autre part une réaction d'oléfination de Wittig. / The kinetic target-guided synthesis (KTGS), is an underexplored alternative approach to combinatorial chemistry, in which the biological target is able to assemble its own inhibitors from a pool of fragments. Thus, the first part of this thesis aimed at extending the scope of the reactions available for the KTGS, by investigating the aldolisation and amidation reaction, using the β-secretase (BACE-1) as biological target, which is an enzyme narrowly involved in the Alzheimer's disease. The second part of this thesis was dedicated to the synthesis of bioconjagatable fluorophores containing a phosphonium group as mass tag associated to a coumarin core. Both generations presented in this manuscript allowed us, among other things, to synthesize a FRET probe that proved suitable for the determination of BACE-1 enzymatic activity. The utility of such a fluorogenic tool could be leveraged to facilitate the analysis of crude mixtures obtained during KTGS experiments, and lessen the amount of enzyme required in these experiments. Finally, in the last part of this thesis, we describe the development of two new bioorthogonal reactions allowing the selective labeling of molecules containing an aldehyde moiety : 1) a three component reaction involving a condensation/Mannich/lactamisation procedure, between an amine, an aldehyde and an enol partner; 2) a Wittig ligation between an aldehyde and a phosphonium bearing an active methylene.