Les systèmes composés de nanocristaux de silicium (NCs-Si) et d'argent (NCs-Ag) sont très intéressants pour leur application aux dispositifs photovoltaïques de troisième génération, notamment dans les cellules solaires intégrant des couches de conversion de lumière. En effet, les propriétés plasmoniques des NCs-Ag permettent d'augmenter fortement, jusqu'à un facteur 10, l'intensité de photoluminescence des NCs-Si et par conséquent de résoudre le problème du faible rendement de PL qui en limite l'utilisation dans les cellules solaires à conversion photonique (conversion par déplacement photonique ou " down shifting "). L'optimisation du couplage dans ces systèmes dépend de plusieurs facteurs tels que la distance réciproque entre les deux types de particules, la taille, la forme et la distribution spatiale des NCs-Ag. Pour cette raison le contrôle de leur nanofabrication est fondamental. Ce travail de thèse a contribué à mettre au point une méthode originale basée sur la synthèse ionique à très basse énergie (ULE-IBS, Ultra Low Energy - Ion Beam Synthesis) afin d'obtenir la fabrication contrôlée dans la même matrice, de NCs-Si et de NCs-Ag. Pour cela, nous avons profité de l'expérience acquise dans le passé dans la fabrication par ULE-IBS de réseaux 2D de NCs-Si et plus récemment de NCs-Ag, avec des distances et des tailles parfaitement contrôlées, et nous avons effectué de simulations en utilisant le code SRIM afin de pouvoir estimer la localisation et la densité des défauts enduits par l'implantation et le code TRIDYN pour évaluer les profils des implantés lors des doubles implantations. Les NCs-Si sont toujours synthétisés avant les NCs-Ag à cause des différents bilans thermiques nécessaires à leur nucléation. Les propriétés structurales et optiques des systèmes obtenus ont été étudiées par des méthodes de microscopie électronique en transmission (HREM, EFTEM) et par spectroscopie de photoluminescence (PL), en fonction des conditions d'élaboration. Les résultats expérimentaux ont montré qu'il est possible de synthétiser dans la même matrice de réseaux de NCs-Si et de NCs-Ag et d'en contrôler les propriétés, mais que plusieurs phénomènes physiques sont mis en jeu lors de ce type de synthèse et doivent être pris en compte afin de maitriser les caractéristiques structurales et optiques de ces systèmes. Nous avons pu mettre en évidence l'effet du mixage ionique et du dommage lorsque les ions d'Ag sont implantés dans la matrice qui contient les NCs-Si : la population des NCs-Si est modifiée et celle des NCs-Ag est à son tour dépendante de la présence des NCs-Si, de leurs caractéristiques et de leurs modifications dues au mixage ionique. Des configurations et des propriétés optiques très différentes peuvent être obtenues en fonction des paramètres d'implantation (dose et énergie d'implantation de Si et d'Ag). Nous avons démontré que l'intégrité de la matrice joue un rôle clé sur la synthèse des bicouches via son influence sur les mécanismes de diffusion des espèces implantés et de nucléation des nanocristaux. Un recuit oxydant après la synthèse des NCs-Si permet d'une part de guérir la matrice des défauts induits par l'implantation et de maitriser la distribution en taille des NCs-Si et d'autre part d'obtenir un gonflement de l'oxyde qui nous permet de contrôler les distances entre les NCs-Si et les NCs-Ag ainsi que les phénomènes de mixage ionique. Le contrôle de la synthèse par ULE-IBS des bicouches de nanocristaux de Si et d'Ag peut donc être obtenu en choisissant les conditions d'implantation appropriées pour les deux espèces et en optimisant le recuit oxydant intermédiaire. / Systems composed of silicon and silver nanocrystals (Si-NCs and Ag-NCs respectively) are very interesting for their applications in third generation photovoltaic devices, especially in solar cells incorporating light conversion layers. Indeed, the plasmonic properties of Ag-NCs can increase strongly the photoluminescence intensity of Si-NCs, up to a factor of 10 and therefore solve the problem of low yield PL which limits their use in solar cells photonic conversion ("down-shifting"). The optimization of the coupling in these systems depends on several factors such as the distance between the two types of particles, the size of Ag-NCs, the shape and spatial distribution. For this reason the control of their nanofabrication is fundamental. We have developed an original method based on dual Ultra Low Energy Ion Beam Synthesis (ULE- IBS) for the controlled synthesis of Si-NCs and Ag-NCs in the same matrix. For this reason, we have taken advantage of the experience acquired in the past in our group in the synthesis of 2D layer of Si-NCs by ULE-IBS and more recently Ag-NCs with perfectly controlled distances and sizes, and we have performed simulations using the code SRIM in order to estimate the location and density of defects induced by implantation and TRIDYN code to evaluate the ion implanted profiles in double implantations. First, Si-NCs are synthesized by Si ion implantation followed by high temperature thermal annealing. Then, Ag ion implantation is performed. The structural and optical properties of the resulting systems were studied by transmission electron microscopy (HREM, EFTEM) and photoluminescence spectroscopy (PL). Experimental results showed that it is possible to synthesize two layers of Si-NCs and Ag-NCs in the same matrix and to control their properties, but several physical phenomena are involved in this type of synthesis and must be taken into account in order to control the structural and optical characteristics of these systems. We have demonstrated the effect of ion mixing and the damage of the matrix when the Ag ions are implanted in the same matrix containing Si-NCs. Therefore, the population of Si- NCs is modified and that of Ag-NCs also due to ion mixing. Different configurations and optical properties can be obtained depending on implantation parameters (dose and energy of Si and Ag ions). We have also demonstrated the role of the integrity of the matrix on the synthesis of two layers of nanocrystals and its influence on the diffusion and nucleation of the implanted species. In this work, we have investigated the role of an oxidant thermal annealing after Si ion implantation. This annealing allows a passivation of the Si-NCs and recovering the integrity of the oxide. This step allows to control the characteristics of Si-NCs (size and position) and obtain a swelling of the oxide which allows to control the distances between NCs-Si and Ag-NCs and prevent ion mixing. The control of the synthesis of bilayers of Si and Ag nanocrystals by ULE-IBS can be achieved by selecting the appropriate conditions of implantation for both species and optimizing the intermediate oxidant annealing.

La place des convertisseurs analogique-numérique (CAN) dans une chaîne de traitement du signal est particulièrement importante car elle conditionne les performances globales du système. Le partitionnement entre les modes de traitement analogique et numérique est en effet très dépendant de leurs caractéristiques de résolution, de vitesse et de consommation. Les architectures de convertisseurs de type flash, pipeline et sigma delta couvrent bien l'espace résolution-vitesse des applications de communications et sont étudiées en détail dans cette thèse. L'exploration de l'espace de conception par une simulation électrique n'est pas réaliste pour un bloc tel qu'un CAN étant donné le temps de simulation très important qu'il nécessiterait. Nous proposons la simulation rapide de ces architectures à partir d'un ensemble de classes C++ avec différents niveaux d'abstraction. Le premier niveau exploite un modèle linéaire du modulateur sigma delta issu de la simulation. Il a été utilisé pour l'optimisation des coefficients sous des contraintes d'excursion réduite des états d'intégrateur. Les performances dynamiques sont les plus délicates à évaluer étant donné leurs fortes dépendances avec la technologie. Une méthode d'exploration, basée sur un modèle comportemental du transfert de charge dans les circuits à capacités commutées, a été développée. Elle a été appliquée à différentes configurations de convertisseurs sigma-delta et pipeline pour déterminer les solutions les plus efficaces du point de vue de l'énergie de conversion.

La manzamine A est un alcaloïde indolique d'origine marine découvert et isolé en 1986 par T. Higa et son groupe dans des éponges marines du genre Pellina et Haliclona. La Manzamine A montre d'intéressantes activités antibactériennes et antitumorales. La structure unique de la Manzamine A ainsi que ces propriétés biologiques et sa rareté a donné l'impulsion en vue de sa synthèse totale. Au cours d'études préliminaires menées au sein de notre laboratoire, divers dérivés tétracycliques, noyau de base des manzamines, ont été obtenus par polycyclisation anionique. Nous avons donc tenté de tirer avantage de cette nouvelle méthodologie pour synthétiser un analogue indolique. Dans un premier temps, nous avons étudié plus en détail notre polycyclisation anionique. Divers intermédiaires de notre processus en une étape ont pu être isolés ou observés. Ceci nous a permis de proposer un schéma réactionnel détaillé et d'expliquer le diastéréosélectivité des tétracycles isolés. Nous avons également développé une méthode générale et efficace pour synthétiser divers β-céto-phosphonates à partir des acides correspondants. Notre objectif suivant était d'obtenir le macrocyle à treize chaînons. Pour ce faire, pas moins de cinq approches différentes ont été étudiées. Même si nous n'avons jamais obtenu le macrocycle désiré, plusieurs intermédiaires-clés ont ainsi été synthétisés de manière courte et efficace prouvant ainsi la versatilité de notre méthode. Certaines approches peuvent encore faire l'objet d'investigations. Enfin, nous nous sommes attardés à la fonctionnalisation des tétracyles obtenus. Les aziridines et les diones correspondantes sont isolées avec de bons rendements.

L’ATP est l’agoniste naturel du récepteur P2Y11. Ce nucléotide ne peut cependant pas être utilisé comme agent thérapeutique car, in vivo, il s’hydrolyse rapidement en ADP ou en AMP qui ne possèdent qu’une faible activité pour le récepteur. D’où l’intérêt de disposer d’analogues de synthèse moins sensibles à l’hydrolyse et possédant une affinité égale ou supérieure à celle de l’ATP. Le premier objectif que nous nous sommes fixés au cours de notre thèse de doctorat fut de mettre au point un schéma de synthèse permettant d’obtenir des analogues de l’adénosine-5’-triphosphate [1] portant un motif thioalkyle ou thioaryle en position 2 de la base ainsi qu’un groupement dichlorométhylène entre les phosphores b et g de la chaîne polyphosphate. En effet, ces composés présentent une activité agoniste vis-à-vis du récepteur P2Y11, leurs synthèses sont bien décrites dans la littérature et les produits de départ sont beaucoup moins onéreux qu’en série 2’-désoxy. De plus, ces synthèses permettront de mettre les différentes réactions au point avant de synthétiser les analogues de la 2’-désoxyadénosine. Ces composés présentant une activité agoniste vis-à-vis du récepteur P2Y11 systématiquement supérieure à leurs homologues de la série 2’-OH, leur synthèse fera l’objet de la deuxième partie de ce travail. Deux schémas de synthèse en sept étapes ont été imaginés pour effectuer la synthèse des dérivés [101] à [105], l’un au départ d’adénosine [12] et l’autre au départ de guanosine [39]. Le schéma au départ d’adénosine ne nous a pas permis d’obtenir les analogues désirés en raison des difficultés de reproductibilité des réactions ainsi qu’en raison du faible rendement de la deuxième étape du schéma de synthèse. Le schéma au départ de la guanosine a permis quant à lui d’obtenir les analogues de l’adénosine-5’-triphosphate [101] à [105] avec des rendements globaux compris entre 10 et 20 %. Les tests d’activité agoniste ont montré que le dérivé [105] active le récepteur P2Y11 de la même manière que l’ATPgS avec des concentrations trois fois moindre. La deuxième partie de ce travail consista en la synthèse d’analogues du 2-thiodésoxynucléotide-5’-triphosphate. Un schéma de synthèse analogue à celui utilisé pour la synthèse des dérivés [101] à [105] au départ de la 2’-désoxyguanosine [40] aurait pu permettre l’obtention de tels dérivés. Cependant, les problèmes de dégradation rencontrés que le problème lié à l’introduction d’un motif thioalkyle (troisième étape) nous ont contraint à abandonner cette stratégie de synthèse. Les dérivés [106] à [110] ont finalement été synthétisés au départ du 2-désoxyribose [50]. Nous avons ensuite engagé ces analogues dans la réaction de phosphorylation. C’est lors de cette réaction que nous avons rencontré des problèmes importants de purification et de dégradation. Afin de résoudre ces problèmes, nous avons adopté pour une autre stratégie de synthèse afin d’obtenir les analogues triphosphate. Cette stratégie consiste en l’introduction d’un naphtoate en position 3’ afin de modifier la polarité de la molécule et espérer ainsi pouvoir obtenir une meilleure séparation. Les phosphorylations sur ces dérivés ont été effectuées dans les mêmes conditions que précédemment n’ont pas permis d’aboutir aux monophosphates correspondants. Dans ces conditions, l’ester naphtoïque et le lien glycosidique sont hydrolysés.

Parmi les diverses méthodes de synthèse décrites dans la littérature, la réaction des o-aminoesters avec orthoesters, suivie de cyclisation par une amine aliphatique ou aromatique constitue une voie efficace pour la formation de pyrimidines condensées à d'autres hétérocycles. Cette séquence réactionnelle a été appliquée pour l'obtention des isoxazolo[5,4-d]pyrimidiones et des triazolo[4,5-d]pyrimidinones. Cependant, dans certains cas, lorsque l'imidate intermédiaire porte un groupement méthyle, le processus de cyclisation peut être totalement inhibé. Une séquence alternative consiste en la condensation de l'orthoester avec un o-aminoamide. De nombreuses isoxazolo- et triazolopyrimidinones non décrites ont été formées selon ces deux méthodes qui permettent d'introduire simulténaément des substituants en position 5 et 6 sur le cycle pyrimidinone. La première méthode, réalisée au départ d'o-aminonitriles conduit à des iminopyridines qui sont transformées en aminopyrimidines par réarrangement de Dimroth. Une étude en spectrométrie de masse et en pyrolyse-éclair sous vide a révélé que les dérivés de l'isoxazole sont d'excellents précurseurs de nouveaux hétérocumulènes RN=C=C=C=X. Ces cumulènes sont classés en trois catégories selon que X est en O, NH ou NR'. - Formation des iminopropadiénones, RN=C=C=C=O. - Formation des diiminopropadiènes, RN=C=C=C=NH. - Formation des diiminopropadiènes, RN=C=C=C=NR'. Nous nous sommes également intéressés à la spectrométrie de masse et à la pyrolyse de quelques triazolopyrimidines. En impact électronique, les 3-phényltriazolopyrimidines perdent de l'azote pour générer une structure alpha-cétocétèninime ou alpha-iminocétène tandis que la pyrolyse conduit au système pyrimidoindole.

La présence d'amides dans l'environnement et leurs effets néfastes sur la santé a suscité le développement d'une méthode d'analyse globale des amides (R-CO-NH₂). Cette méthode est basée sur la chromatographie liquide à haute performance à phase inverse dotée respectivement d'un détecteur UV et fluorescence (HPLC-UV/FLUO). Ceci a nécessité la transformation des amides en dérivés amides susceptibles d'êtres détectés en UV et fluorescence. Lors de la présente étude, le réactif le chlorure de dansyle (DNS-Cl) a été utilisé pour la dérivatisation des amides. Le groupement sulfonyle du DNS-Cl réagit avec le groupement NH₂ des amides primaires pour former des produits dérivés aromatiques fluorescents. Les dérivés standards DNS-amides ne sont pas disponibles commercialement, ce qui a nécessité le développement d'une méthode de préparation des dérivés standards de trois classes d'amides primaires un amide aromatique, un amide aliphatique insaturé et deux amides aliphatiques saturés (benzamide, acrylamide, acétamide et propionamide). Le rendement moyen obtenu est de 55 % non optimisé. Les dérivés standards DNS-amides obtenus ont été d'abord caractérisés par infrarouge (IR) et la résonance magnétique nucléaire du proton (¹H) et du carbone 13 (¹³C) et par la suite analysés par le couplage HPLC-UV/FLUO. Les longueurs d'onde (λ) d'absorption, d'excitation et d'émission (déterminées par le spectrofluorimètre) employées lors de cette étude sont respectivement de 254 nm, 345 nm et de 535 nm. Les valeurs des limites de détection obtenues pour les quatre amides étudiés (benzamide, acrylamide, acétamide et propionamide) par HPLC-UV sont respectivement de 0,02 ppm, 0,02 ppm, 0,03 ppm et 0,03 ppm et celles obtenus par HPLC-FLUO sont respectivement de 0,01 ppm, 0,04 ppm, 0,004 ppm et 0,003 ppm. L'étude montre que le couplage HPLC-UV/FLUO permet d'avoir une bonne sensibilité et que la technique HPLC-FLUO est plus sélective que la technique HPLC-UV. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Amides, Benzamide, Acrylamide, Acétamide, Propionamide, Analyse globale, HPLC-UV/FLUO.

Les brassinostéroïdes sont des phytostérols découverts relativement récemment. Les études de plusieurs chercheurs ont déjà montré que ces molécules sont de véritable hormones de croissance pour les plantes. Ces stéroïdes possèdent donc un potentiel important en agriculture. Cependant, à notre connaissance, peu d'études sur les brassinostéroïdes n'a été réalisée chez les mammifères. Sachant que plusieurs phytostérols possèdent un potentiel antioxydant, nous avons porté notre attention sur le potentiel neuroprotecteur des brassinostéroïdes. Dans ce travail de recherche, nous avons tenté de déterminer si les brassinostéroïdes sont aptes à contrer le stress oxydatif, un suspect potentiel dans le déclenchement de la maladie de Parkinson. Cependant, ces molécules ne sont pas facilement accessibles dans la nature ou dans le commerce. Peu de brassinostéroïdes sont commerciaux, leur concentration effective dans les plantes est faible et leur extraction à partir de végétaux est laborieuse. C'est ainsi que nous avons opté pour la synthèse de ces molécules. Dans le présent travail, nous présentons la synthèse de la 28-Homocastastérone et de plusieurs précurseurs de brassinostéroïdes. Nous présentons aussi une étude de la réactivité particulière du lien alcénique en position C-22,C-23 de ces molécules. Finalement, nous présentons nos résultats préliminaires sur le potentiel neuroprotecteur des molécules préparées face au MPP+, une toxine reproduisant la neurodégénérescence de la maladie de Parkinson. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Brassinostéroïdes, Neuroprotection, Synthèse asymétrique, Maladie de Parkinson, Chimie des stéroïdes.

Le cisplatine est un agent anticancéreux actuellement utilisé en clinique. Ce composé, administré par voie intraveineuse, s'attaque aux cellules à prolifération rapide dont les cellules cancéreuses, mais il agit aussi sur certains organes sains. L'utilisation de ce médicament occasionne plusieurs effets secondaires ce qui affecte grandement la condition physique des patients. Le ciblage thérapeutique constituerait une solution à ce problème majeur dans le domaine du cancer. Une molécule résultant de la combinaison du cisplatine et de l'hormone sexuelle féminine, l'estradiol, fut synthétisée il y a quelques années dans le laboratoire du Dr. Bérubé à l'Université du Québec à Trois-Rivières. Cette dernière fut testée in vitro et in vivo, et les résultats se sont révélés très prometteurs. L'objectif de ce présent travail consiste à améliorer la synthèse de ce type de molécule ainsi que changer la structure de celle-ci, soit en variant la longueur de la chaîne alkyle séparant le dérivé cisplatine du stéroïde.

La présence des sucres dans le milieu biologique est indéniable. Ils font partie intégrante des mécanismes vitaux du corps humains mais aussi des autres êtres vivants comme les arbres, les plantes et les bactéries. Les produits naturels comportant une ou même plusieurs unités glycosidiques sont connus depuis longtemps. Cependant, le rôle biologique que jouent ces segments n'est pas toujours clair et mérite une attention particulière. Un exemple du rôle remarquable des sucres dans les rouages de la vie est celui des galectines-l et -3 qui influencent entre autre l'apoptose des cellules. Plus précisément, les glycosides phénoliques dont font partie les familles des flavonoïdes et des flavonoles présentent une pléiade de composés actifs affichant de fortes capacités antioxydantes ainsi que d'innombrables propriétés biologiques intéressantes. De leur côté, les 5,6-dihydropyran-2-ones, un hétérocycle de la catégorie des lactones, est un motif que l'on retrouve aussi dans une panoplie d'agents thérapeutiques. La (-)-psilotine est un produit naturel dont la structure est composée d'un glycoside phénolique et où l'aglycone est muni d'un cycle 5,6-dihydropyran-2-one. Jusqu'à maintenant, son effet connu est le ralentissement de la croissance des insectes et des plantes. Seule une synthèse racémique de ce composé avait été accomplie avant le début de ce projet. Des stratégies de synthèse ont donc été planifiées afin d'obtenir la (-)-psilotine de façon énantiosélective et de produire des dérivés analogues afin d'étudier le comportement biologique complet de cette famille de composés. La première voie, qui avait comme étapes clés une allylation stéréosélective de Keck, l'utilisation de groupements protecteurs de type chloroacétyle et une glycosidation avec assistance anchimérique, n'a pas porté fruit mais elle a tout de même permis de synthétiser efficacement le segment aglycone de façon énantiosélective. La deuxième voie se vouait à la glycosylation de ce même segment aglycone mais avec un époxyde de glucal formé notamment grâce à une élimination réductrice au zinc et une époxydation par l’OXONE. La synthèse s'est arrêtée à la formation d'un glucal silylé qui pourra toujours être utilisé pour d'autres travaux. La troisième stratégie employée représente la première synthèse achevée de la (-)-psilotine en ayant comme étapes clés plusieurs réactions déjà employées dans la première tentative mais aussi la glycosylation par catalyse de transfert de phase et l'utilisation d'éthers silylés comme groupements protecteurs. La quatrième voie s'avère être la deuxième synthèse de la (-)-psilotine. Cette fois, le segment aglycone est glycosylé efficacement et une réaction cruciale de clivage sélectif aux groupements acétyles situés sur une unité glycosidique est employée avec succès pour une seconde synthèse très avantageuse de la (-)-psilotine. En employant cette approche, la production d'analogues s'est enchaînée avec des modifications au niveau saccharidique et au niveau du segment aglycone afin de générer une gamme de molécules pour une batterie de tests biologiques. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : produit naturel, glycoside phénolique, 5.6-dihydropyran-2-one, (-)-psilotine, synthèse énantiosélective, allylation de Keck, glycosylation avec assistance anchimérique, glycosylation par transfert de phase, clivage sélectif aux sucres des groupements acétyles.

Les pathogènes se lient souvent à la cellule ou au tissu hôte via des interactions glycoconjugé-protéine faibles, mais acquérant une haute sélectivité par leur caractère multivalent. Les lectines bactériennes, comme la FimH de Escherichia coli, se lient de façon sélective au saccharide correspondant et jouent un rôle clé dans l'adhésion des pathogènes. Afin d'étudier les interactions entre les glycoconjugés et une protéine possédant un ou plusieurs domaines de reconnaissance du saccharide (CRDs), une variété de mannosides dimériques ont été synthétisés avec comme objectif de disposer de ligands pouvant surpasser l'affinité de la protéine avec son ligand naturel par multivalence. Les glycosides bivalents rigides permettent de réticuler les protéines solubles possédant plusieurs CRDs et de former des réseaux insolubles. Une grande variété de réactions a été utilisée dans la littérature pour synthétiser de telles molécules comme les couplages organométalliques de Sonogashira et de Glaser. Ces précédents couplages permettent d'obtenir des glycosides dimériques symétriques ou asymétriques à partir d'espaceurs alcynes et aryles. Cependant, ces réactions ne permettent pas d'accéder à un espaceur de type biaryle. La présence d'une aglycone aromatique permet d'accéder à des interactions secondaires favorables dans le site actif. C'est pourquoi une nouvelle méthodologie de couplage aryle-aryle de type Ullmann catalysé au palladium a été développée. Cette méthode peut générer avec efficacité une variété de glycosides dimériques originaux (10 exemples avec des rendements jusqu'à 96%). La capacité réticulante de trois mannosides bivalents envers la concanavalin A a été évaluée par turbidimétrie et par diffusion dynamique de la lumière. Dans un deuxième volet, ont été synthétisés des lactosides bivalents assemblés par couplage de Sonogashira et possédant des espaceurs de type éthylène glycol de longueur variable. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Multivalence, Lectines, Ligands bivalents, Réticulation, Calatyle au palladium, Ullmann, Sonogashira.