Les flavonoïdes sont des ingrédients prometteurs pour différentes applications alimentaires et non alimentaires, grâce à leurs propriétés antioxydantes et biologiques. Cependant, la formulation de ces molécules est difficile à réaliser en raison de leur faible solubilité dans la plupart des solvants. Afin de remédier à cette difficulté, l’approche suivie dans cette étude est l’incorporation des flavonoïdes dans des particules à base de biopolymères (protéine-polysaccharide), stables et fonctionnelles. Le principal objectif de cette thèse était d’acquérir des connaissances à différentes échelles d’étude sur les mécanismes d’interaction et d’assemblage entre un flavonoïde, la quercétine, et deux biopolymères,B-lactoglobuline (BLG) et la gomme d’Acacia (AG). Dans une première étape, nous avons pu mettre au point des particules submicroniques (Dh : ~250 nm) de gomme d’Acacia-quercétine (GAQ) possédant une structure assimilée à un assemblage « cœur-couronne » et traduisant un comportement correspondant à celui de particules molles. Dans une seconde étape, nous avons étudié les mécanismes d’assemblage des particules de GAQ avec la BLG à pH 4,2 et à 25 °C. Les paramètres thermodynamiques d’interaction ont été déterminés par calorimétrie de titration isotherme (ITC) et montrent des isothermes de liaison caractérisées par une séquence exothermique-endothermique. Les différentes entités structurales formées durant la complexation entre la GA et la BLG ou la GAQ et la BLG ont été caractérisées en utilisant la même approche par titration que pour l’ITC. Enfin, des mesures par spectroscopie infra-rouge à transformée de Fourier (FTIR) ont montré une modification de la structure secondaire de la BLG après interaction avec la GA et la GAQ. D’importantes pertes de structures (hélices-α et feuillets-β), encore plus marquées en présence de quercétine / Flavonoids are promising ingredients in food and non food applications through their antioxidative and biological properties. However, their negligible solubility in most solvent renders problematic technological developments. In order to overcome this drawback, the approach followed in this study was the incorporation of flavonoids in stable and functional particles based on biopolymers (protein-polysaccharide). The main objective of this thesis was to acquire knowledge at different scales to study the mechanisms of interaction and linkage between a flavonoid, quercetin, and two biopolymers, B-lactoglobulin (BLG) and Acacia gum (AG). In a first step, we were able to develop submicronic particles (Dh : ~250 nm) of quercetin-Acacia gum (GAQ) based on a core of quercetin and a shell of Acacia gum, reflecting a behavior of soft particles. In a second step, we investigated the assembly mechanisms GAQ with BLG at pH 4.2 and 25 ° C. The thermodynamic parameters of interaction were determined by isothermal titration calorimetry (ITC) and show binding isotherm characterized by an exothermic-endothermic sequence. The various structural entities formed during the complexation between GA and BLG or BLG and GAQ were characterized using the same approach as for the ITC titration. Finally, measurements using infra-red Fourier transform (FTIR) showed changes in the secondary structure of BLG after interaction with the GA and the GAQ. There was a significant loss of secondary structures (α-helices and β-sheets), even more pronounced in presence of quercetin

L’étude des transitions structurales dans les protéines est d’un intérêt crucial car ces transformations sont impliquées dans de nombreux processus biologiques essentiels. De tels phénomènes structuraux peuvent être à l’origine de propriétés remarquables dans les protéines flexibles ou désordonnées, propriétés difficilement accessibles par les techniques structurales usuelles. Le marquage de spin couplé à la spectroscopie de résonance paramagnétique électronique (RPE) est une technique bien adaptée pour l’étude de ces transitions structurales. L’insertion d’un radical nitroxyde sur une cystéine, naturelle ou introduite par mutagenèse dirigée, située à un endroit clé de la protéine permet d’obtenir des informations locales sur les changements structuraux éventuels provoqués par l’ajout d’un partenaire.Cette technique a été appliquée à deux systèmes biologiques comportant un degré de flexibilité différent. La flexibilité de la protéine chaperon NarJ, intervenant dans la biogenèse du complexe Nitrate Réductase de la bactérie Escherichia coli, a été étudiée en présence de son peptide partenaire. Ces études ont permis d’une part de déterminer le site d’interaction et d’autre part, de montrer que l’association des deux partenaires entraîne un verrouillage dans une conformation préférentielle de NarJ. Le deuxième sujet d’étude est la protéine CP12 de Chlamydomonas reinhardtii, intervenant dans la régulation d’un complexe supramoléculaire du cycle de Calvin. La CP12 s’apparente à une protéine intrinsèquement désordonnée, ayant la particularité de posséder des cystéines naturelles et fonctionnelles. Le marquage classique a permis de mettre en évidence un nouveau rôle de son partenaire et de montrer que la CP12 garde un caractère désordonné dans le complexe. Par ailleurs, cette protéine a servi de système d’étude pour développer une nouvelle stratégie de marquage sur Tyrosine et démontrer sa faisabilité. / The study of structural transitions in proteins is of crucial interest because these transformations are involved in many biological processes. Such structural phenomena can be the source of remarkable properties in flexible or disordered proteins, properties hardly accessible by conventional structural techniques. Site-directed spin labeling combined with electron paramagnetic resonance spectroscopy (EPR) is a technique well suited for the study of these structural transitions. The insertion of a nitroxide reagent on a cysteine, natural or introduced by site-directed mutagenesis, located in a key position of a protein provides local information on possible structural changes induced by the addition of a partner. This technique was applied on two biological systems with a different degree of flexibility. The flexibility of NarJ, a chaperon protein involved in the biogenesis of the complex nitrate reductase of Escherichia coli was studied in the presence of its peptide partner. These studies enabled us to determine the interaction site and to show that the association of the two partners induced a locked conformation of NarJ. The second system is the CP12 protein of Chlamydomonas reinhardtii, involved in the regulation of a supramolecular complex of the Calvin cycle. CP12 shares some similarities with the intrinsically disordered protein but having natural and functional cysteines. The conventional labeling allowed us to highlight a new role of its partner and to demonstrate that CP12 remains disordered in the complex. Moreover, this protein was used as a model system to develop a new labeling strategy on tyrosine and to demonstrate its feasibility.

Cette thèse aborde l'étude de phénomènes physiques fondamentaux, avec des applications aux matériaux d'intérêt nucléaire. Nous avons développé des méthodes pour l'étude d'évènements rares concernant des transitions structurales thermiquement activées dans des systèmes à N-corps. La première méthode consiste en la simulation numérique du courant de probabilité associé aux chemins réactifs. Après avoir dérivé les équations d'évolution du courant de probabilité, on échantillonne ce courant grâce à un algorithme de type Monte Carlo Diffusif. Cette technique, dénommée Transition Current Sampling, a été appliquée pour étudier les transitions structurales d'un agrégat de 38 atomes liés par un potentiel Lennard-Jones (LJ-38). Un deuxième algorithme, dénommée Transition Path Sampling avec bias de Lyapunov local (LyTPS), a ensuite été développé. LyTPS permet de calculer des taux de réaction à température finie en suivant la théorie des états de transition. Un biais statistique dérivant du maximum des exposantes de Lyapunov locaux est introduit pour accélérer l'échantillonnage de trajectoires réactives. Afin d'extraire la valeur des constantes de réaction d'équilibre depuis celle obtenues par LyTPS, on utilise le Multistate Bennett Acceptance Ratio. Nous avons à nouveau validé cette méthode sur l'agrégat LJ-38. LyTPS est ensuite utilisé pour calculer les constantes de migration des lacunes et di-lacunes dans le Fer-α, ainsi que l'entropie de migration associée. Ces constantes de réaction servent de paramètre d'input dans des codes de modélisation cinétique (First Passage Kinetic Monte Carlo) pour reproduire numériquement des recuits de résistivité de Fer-α après irradiation.

De nouveaux composés fluorés à chaines magnétiques appartenant aux types weberite et pyrochlore ont été isolés. Les corrélations entre propriétés structurales et magnétiques ont été étudiées. Plusieurs familles a base de palladium(II) ont été caractérisées. Des structures cristallines ont été déterminées (soit sur monocristal, soit sur des échantillons polycristallins par la méthode de Rietveld). Divers types structuraux ont été identifies (types CsPd2F5, LiSbF6 ou dérivant de Na2CuF4): le palladium y est localisé en site octaédrique ou plan carré mais peut posséder simultanément ces deux coordinences. Des structures magnétiques ont été établies par diffraction de neutrons. Dans un certain nombre de ces matériaux des transitions de phases ont été mises en évidence par micro-ATD et analyse radiocristallographique. Leur caractérisation magnétique a été réalisée. Des phases inédites à base de cuivre et d'éléments lanthanidiques apparentées au type KBrF4 ont été synthétisées. La luminescence de l'argent monovalent a été étudiée dans des composés fluorés de la structure elpasolite ou dérivée. Les propriétés ont été analysées en fonction de la coordinence de Ag+.

La modification des diagrammes de phase sous pression dans les nanomatériaux en comparaison de matériaux massifs est généralement reliée de façon univoque à l'énergie de surface. L'objectif de ce travail a consisté à étudier l'influence de l'énergie d'interface, définie par l'état de surface (défauts cristallins et chimie de surface) et l'énergie de surface, sur le comportement à haute pression de différents nanomatériaux pour lesquels un effet de taille est fréquemment rapporté. Le contrôle et la caractérisation de l'état de surface de nanoparticules d'Y2O3 nous ont permis de montrer que l'amorphisation sous pression rapportée dans la littérature n'est pas uniquement due à la réduction de la taille de grain mais nécessite une densité de défauts initiale, généralement non contrôlée. Une forte dépendance en taille de la pression de transition dans ZnO est avancée dans la littérature. L'étude sous pression de différents échantillons nanométriques de ZnO (issus de diverses voies de synthèse) a été effectuée par spectroscopie Raman et diffraction de rayons X. La qualité cristalline de ces derniers a été estimée par Photoluminescence, XPS, Raman et IR. Tandis que les échantillons présentant une forte densité de défauts conduisent à une augmentation de la pression de transition, le comportement d'un échantillon "sans défauts" ne diffère que peu de celui de ZnO massif. Différentes approches et extensions de modèles thermodynamiques sont proposées: modèles de Gibbs, Landau et Ginzburg-Landau. Ces derniers ouvrent la voie à la définition d'un protocole expérimental permettant d'obtenir des données fiables pour étudier les transitions de phase de nanomatériaux sous pression / The modification of phase diagrams under pressure into nanosized materials in comparison with bulk ones is usually attributed to surface energy. The goal of this work has consisted into studying the influence of interface energy, which includes both the surface state (crystalline defects and surface chemistry) and surface energy, on the high-pressure behavior of several nanomaterials for which size effects has been reported. The control and characterization of the surface state for Y2O3 nanoparticles has enabled us to show that the pressure induced amorphization reported into literature is not only linked to size reduction but require an initial density of defects A strong size dependence of ZnO transition pressure is claimed into literature. The high-pressure study of different ZnO nanometric samples (obtained through several ways of synthesis) has been performed by Raman spectroscopy and X-ray diffraction. The crystalline quality of our samples has been investigated by photoluminescence, XPS, Raman and IR. Whereas samples exhibiting a high density of defects lead to an increase of pressure transition, the behaviour of “defect free” nanoparticles is rather equivalent to bulk one. Several approaches and extensions of thermodynamic models are submitted: model of Gibbs, Landau and Ginzburg-Landau. Those models open the way to the definition of an experimental protocol which allow to obtain reliable data in order to study phase transitions of nanomaterials under pressure