Ce manuscrit décrit la synthèse et les caractérisations physico-chimiques de nouveaux systèmes hétérocycliques π-conjugués contenant un atome de phosphore. Le chapitre d'introduction présente les différentes voies de synthèse du cycle phospholes pouvant être incorporé dans des systèmes π-conjugués. Le chapitre I décrit la synthèse et les propriétés physico-chimiques de dérivés du pyrène contenant soit un phosphole, soit un silole. La synthèse de ces nouvelles structures a été réalisée à l'aide de réactions métallo-catalysées. Deux types de régioisomères ont ainsi été synthétisés afin de déterminer l'impact de la nature de l'hétéroatome (P ou Si) sur leurs propriétés optiques et électrochimiques et sur l'organisation des molécules à l'état solide. Le chapitre II décrit la synthèse et les propriétés physico-chimiques de nouveaux complexes d'Ir(III) ortho-métallés contenant un ligand phosphole. La présence de deux centres stéréogènes induit la formation de diastéréoisomères, dont la formation peut être contrôlée par les conditions réactionnelles. De plus, les propriétés électroniques du ligand phosphole permettent de moduler à façon les propriétés redox et optiques du complexe. Le chapitre III se focalise sur l'utilisation de la phosphépine comme sous-unité pour la construction de nouveaux systèmes π-conjugués. Deux systèmes π-conjugués ont été synthétisés : un squelette de PAH contenant la phosphépine et les dithieno-phosphépines. Les propriétés optiques et redox de ces dérivés ont été étudiées et discutées dans le manuscrit. / This manuscript describes the synthesis and characterisation of new heterocyclic π-conjugated systems built around the phosphorus atom. Firstly, an introduction to the phosphole chemistry (synthesis methods and integration into π-conjugated systems) is presented. The chapter I describes the synthesis and physico-chemical properties of pyrene functionalised either by a phosphole or silole ring. The synthesis of these new structures was achieved by using a transition-metal catalysis. Two types of regioisomers were synthesised in order to study the effect of the heteroatom (P or Si) on the optical and electrochemical properties together with the impact on the solid-state organisation. The chapter II describes the synthesis and the physical properties of the first phosphole-based Ir(III) ortho-metallated complexes. The presence of two stereogenic centres in the complex induced diastereoselectivity issues that could be solved by carefully choosing the reaction conditions. Furthermore, it was demonstrated that the nature of the ligands can tune the optical and the redox properties. The chapter III describes the use of P-containing seven-membered rings (phosphepines) for the development of new π-conjugated systems. Two original π-systems have been synthesised and studied: (i) phosphepine based PAH and (ii) dithieno-phosphepines. The optical and redox properties have been investigated and discussed in the manuscript.

Les activités humaines sont à l’origine de nombreuses pollutions par des hydrocarbures au niveau des écosystèmes, et plus particulièrement au niveau des sols. Afin de préserver la santé humaine et environnementale, il est nécessaire d’éliminer les polluants présents. Dans ce but, les techniques de bioremédiation apparaissent aujourd’hui comme de réelles alternatives aux techniques classiques, invasives et onéreuses. Cependant, l’utilisation optimale de tels procédés nécessite une meilleure connaissance des capacités métaboliques des communautés microbiennes impliquées dans la biodégradation de ces polluants. Dans ce cadre, l’utilisation des biopuces ADN fonctionnelles pour analyser ces écosystèmes semble très appropriée.Cependant, une de ses limitations actuelles est la détermination des sondes, qui ne ciblent que les gènes dont les séquences ont été caractérisées. Pour cela, un outil informatique (Metabolic Design) a été mis au point, afin de déterminer des sondes exploratoires pour biopuces fonctionnelles. L’étude, avec notre biopuce fonctionnelle, des capacités métaboliques de dégradation des HAP de la souche Sphingomonas paucimobilis sp. EPA505 a permis de mettre en évidence la sensibilité et la spécificité des sondes développées, ainsi que leur aspect exploratoire. Puis, nous nous sommes attachés à caractériser les capacités métaboliques des communautés bactériennes d’un sol pollué principalement par des HAP, sans à priori sur les séquences ou les organismes présents, montrant l’efficacité de notre approche. / Soil ecosystems are sensitive to damage from pollutions, and there is an increasing need to develop better methods for removing pollutants from soils. The removal of pollutants, such as polycyclic aromatic hydrocarbons, by bioremediation, is a less invasive and expensive process than classical decontamination. However, use and optimization of bioremediation treatments require knowledge on metabolic capacites of microbial communities involved in the biodegradation of such pollutants. To assess their huge metabolic potentialities, we need high throughput tools, such as functional microarrays, that allow the simultaneous analysis of thousands of genes. However, most classical functional microarrays use specific probes that monitor only known sequences and so, fail to cover the full microbial gene diversity present in complex environments. We have thus developed a program, named Metabolic Design, to design efficient explorative probes for functional microarrays. Then, we successfully validated our new functional microarray studying metabolic capacities of Sphnigomonas paucimobilis sp. EPA505 able to degrade polycyclic aromatic hydrocarbons. Finally, we assessed metabolic capacities of microbial communities in soil, contaminated with aromatic hydrocarbons. Results show that our probe design (sensitivity and explorative quality) can be used to study a complex environment efficiently.

Les Hydrocarbures Aromatiques Polycycliques (HAP) sont responsables de cancers du poumon, de la vessie et de la peau. Parmi eux, seul le benzo(a)pyrène (BaP) est classé cancérogène certain pour l'homme. La surveillance biologique de leur exposition passe par le dosage du 1-hydroxypyrène urinaire (1-OHP), métabolite du pyrène non cancérogène. L'objectif de cette thèse était de développer un nouveau biomarqueur plus proche du risque cancérogène. Le 3-hydroxybenzo(a)pyrène (3-OHBaP) est apparu comme le meilleur candidat car c'est le métabolite majoritaire du BaP, car ses concentrations sont liées aux taux d'adduits à l'ADN mesurés dans le poumon de rat et car son dosage est réalisable dans les urines de sujets exposés. Nous avons développé une méthode analytique de routine associant l'extraction en phase solide à la chromatographie liquide avec une détection en fluorescence, qui nous a permis d'atteindre une limite de détection 0,02 ng/L. La médiane des concentrations de 3-OHBaP dans les urines de sujets fumeurs atteignait 0,02 nmole/mole de créatinine et était deux fois plus élevée que chez les non-fumeurs. Dans les secteurs de production du silicium, des cathodes et des anodes, de 30 à 70% des niveaux étaient supérieurs à la valeur recommandée en France, ce qui confirme le risque sanitaire lié à ces activités professionnelles. Lors d'une exposition répétée aux HAP pendant une semaine de travail, le prélèvement des urines doit être réalisé en fin de semaine fin de poste, du fait de l'atteinte d'un équilibre entre les doses de BaP absorbées et celles de 3-OHBaP éliminées. La corrélation entre les niveaux urinaires de 3-OHBaP et de 1-OHP est variable en fonction du secteur et des activités professionnelles. Ceci démontre la difficulté d'établir une seule valeur limite professionnelle en lien avec le risque cancérogène des HAP pour le 1-OHP et souligne tout l'intérêt de doser le 3-OHBaP. / Polycyclic Aromatic Hydrocarbons (PAH) are responsible for lung, skin and bladder cancers. Among them, only benzo(a)pyrene (BaP) is classified as carcinogenic to humans. Their biomonitoring is performed by the determination of urinary 1-hydroxypyrene (1-OHP), a metabolite of the non-carcinogenic pyrene. The aim of this thesis was to develop a new biomarker closest carcinogenic risk. The 3-hydroxybenzo(a)pyrene (3-OHBaP) seemed to be the best candidate because it is the major metabolite of BaP, these urinary levels are related to the rate of DNA adducts measured in the lung of rats and its analysis is achievable in the urine of exposed subjects. We have developed a simple analytical method combining solid phase extraction and liquid chromatography with fluorescence detection, which achieved a detection limit of 0.02 ng/L. The median concentrations of 3-OHBaP in the urine of smokers reached 0.02 nmol/mol of creatinine and was two times higher than among non-smokers. In the industries of silicon, cathodes and anodes, from 30 to 70 % of levels were above the recommended value in France, which confirms the health risk associated with these occupational activities. In case of repeated exposure to PAH during a workweek, urine sampling should be performed at the end of the shift the last workday, due to a balance between the amounts of BaP absorbed and those of 3-OHBaP eliminated. The correlation between urinary levels of 3-OHBaP and 1-OHP is variable depending on the sector and occupational activities. This demonstrates the difficulty of establishing a single limit value in connection with the carcinogenic risk of PAH for 1-OHP and highlights the interest of the 3-OHBaP.

Les hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP) sont des polluants organiques largement répandus dans l’environnement. Ils sont très fréquemment détectés dans les sols et sont principalement le produit d’une combustion incomplète de la matière organique. Etant toxiques et cancérigènes, de nombreuses études portant sur leur élimination des sols ont été massivement effectuées au cours des dernières années. Parmi tous les traitements disponibles pour traiter des sols contaminés par les HAP, les approches biologiques sont prometteuses car elles ont un impact limité, voire nul sur l’environnement. Cependant, leur efficacité est étroitement dépendante de nombreux facteurs difficiles à contrôler. L’objectif de cette thèse a été d’obtenir une connaissance plus précise concernant la dépollution biologique de sols contaminés par des HAP, en définissant à travers une série d‘expériences, les conditions les plus appropriées pour leur élimination principalement en termes de caractéristiques physiques et chimiques du sol, de la structure des HAP et leurs concentrations, la densité et la composition microbienne, le pH et l’humidité du sol et la disponibilité des nutriments. Les expériences réalisées dans cette thèse, sont basées sur le compostage de déchets organiques avec des sols contaminés par des HAP. L’ajout de matière organique vise à promouvoir la dégradation biologique simultanée des HAP et des déchets organiques frais en conditions contrôlées. Les résultats attendus de cette approche sont la dégradation des polluants en composés moins nocifs, en raison de la stimulation de l’activité des micro-organismes présents dans le sol ainsi que dans les déchets organiques apportés. Dans le but de comprendre l’influence des facteurs précédemment mentionnés, les expériences ont été menées sur un sol synthétique, artificiellement contaminé, ainsi que sur un sol contaminé provenant d’un site industriel identifié comme pollué par des HAP. Quatre types de déchets organiques frais ont été sélectionnés pour être ajoutés au sol artificiellement contaminé par des HAP. Les résultats ont montré que les boues activées étaient l’amendement organique le plus efficace par rapport au fumier de bufflonnes, aux déchets de cuisine et aux déchets organiques à base de légumes. Un taux d’élimination des HAP totaux supérieur à 60% a été atteint avec les boues activées. En outre, cette série d’expériences a prouvé que les conditions mésophiles étaient plus favorables que les conditions thermophiles, mais également que la teneur en azote, l’importance de la fraction soluble et les teneurs en protéines sont très importantes pour l’élimination des HAP. Sur la base de ces résultats, une série d’expériences a été menée sur un sol historiquement contaminé en apportant des quantités différentes de boues activées (ratio massique sol contaminé : boues activées variant de 1:2, 1:1 , 1:0,5 à 1:0). Contrairement aux résultats obtenus avec le sol artificiel, pour un sol naturellement contaminé, les amendements à base de boues activées n’ont pas stimulé l’élimination de HAP. Les meilleurs résultats ont été obtenu pour le sol non amendé par les boues activées (un rendement d’élimination des HAP totaux de 32% a été atteint en l’absence de boues activées, tandis qu'en présence d’un amendement à base de boues activées les meilleurs résultats ne dépassent pas 14% d’élimination des HAP totaux), cela prouve que la stimulation de micro-organismes pouvant dégrader les HAP est un facteur clé pour le succès du processus de dépollution biologique dans des conditions environnementales favorables / Polycyclic Aromatic Hydrocarbons (PAHs) are organic pollutants widely distributed in the environment and very frequently detected in soils as they are mainly produced from an incomplete combustion of organic matter at high temperature. They are toxic and even carcinogenic, therefore their removal from soils has been massively studied in the past years. Among all treatments suitable for treating soils contaminated by PAHs, biological ones are promising and challenging as they have a low or even no impact on the environment as well as their efficiency is tightly dependent on many factors not easy to control. The objective of this thesis has been to get more accurate knowledge on bioremediation of PAHs contaminated soils, by defining, through a series of experiments, the most suitable conditions for their biological remediation mainly in terms of physical and chemical soil characteristics, PAHs type and concentration, microbial density and composition, pH value, moisture content and availability of nutrients. The bioremediation experiments carried out in this thesis are based on landfarming as well as composting soil treatments and aimed at promoting the simultaneous biodegradation of PAHs and fresh organic wastes under controlled conditions. The expected result of this approach has been the conversion of organic pollutants into less harmful compounds, due to the activity of the microorganisms present in soil as well as in the organic waste added to soil. With the aim of deeply understanding the influence of the aforementioned factors on the bioremediation of PAHs contaminated soil, experiments were conducted on a synthetic soil, artificially contaminated, as well as on a real contaminated soil. In details, four different types of fresh organic waste were selected to be added to PAHs artificially contaminated synthetic soil and the results showed that centrifuged activated sewage sludge (SS) was the most effective organic amendment compared to buffalo manure (BM), food and kitchen waste (FKW) and fruit and vegetable waste (FVW). The removal efficiency of total PAHs reached with SS was actually a little higher than 60%. Furthermore, this set of experiments proved that mesophilic conditions were more performing than thermophilic conditions, as well as the content of nitrogen, soluble fraction and proteins played an important role in the PAHs removal. Based on the previous results, the next set of experiments was conducted on a real contaminated soil amended with different amounts of centrifuged activated SS (e.g. contaminated soil to SS mass ratios were 1:2, 1:1, 1:0.5 and 1:0 as wet weight basis). In contrast to results obtained with synthetic soil, in a real contaminated soil, SS amendment resulted in being not beneficial to PAHs removal. The best results were actually achieved where no SS was added (total PAHs removal efficiency of 32%, whereas with SS the best results showed a value of 14%), proving that the adaptation of microorganisms to PAHs is the key factor for the success of the bioremediation process coupled with setting favorable environmental conditions

La remédiation des sols contaminés par les polluants organiques persistants comme les hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP) s’est largement développée après la découverte de milliers de sites pollués partout dans le monde. Parmi les polluants organiques, les HAP méritent l'attention, car ils sont, pour la plupart, considérés comme persistants, « bioréfractaires », relativement immobiles dans les sols, toxiques, carcinogènes et mutagènes. Plusieurs techniques ont été étudiées pour éliminer ces polluants des sols, et, parmi elles, les Procédés d’Oxydation Avancés (POA) ont été proposés récemment. Les POAs sont considérés comme une méthode alternative pour traiter les matrices contaminées par des substances bioréfractaires. Dans ce travail, les POA ont été étudiés pour évaluer leur efficacité pour l'oxydation de HAP contenus dans quatre types d’échantillons de sol d’origines brésilienne et française, portant des contaminations récentes ou anciennes. Ces POA étaient : (i) le traitement par réactif de Fenton (H2O2 en présence de Fe(II)), (ii) le réactif de Fenton sans ajout de Fe(II), considérant que les minéraux présents constituent une source suffisante, c’est le traitement dit «Fenton-like», (iii) et (iv) les deux traitements précédents avec exposition au rayonnement UV, dits « photo-Fenton » et « photo-Fenton like », et enfin (v) le permanganate de potassium. Dans chaque cas conditions optimales de traitement ont été déterminées par la méthode des plans d’expériences. De plus, on a étudié la sélectivité du traitement en comparant la dégradation de HAP de différents poids moléculaire inférieur et on a cherché à mettre en évidence la formation ou non de sous-produits d’oxydation. Enfin, la qualité des sols après traitement a été évaluée, par mesure des propriétés physico-chimiques des sols, et surtout par des expériences de germination et croissance d’une plante modèle, le ray grass, en vue de savoir si le traitement par POA permet une revégétalisation ultérieure des terrains traités. D'une manière générale, des résultats satisfaisants ont été atteints dans tous les cas pour l'oxydation du HAPs par POAs. Quant à la qualité des sols après traitement ;, on a montré que le traitement par KMnO4 n'était pas compatible avec la revégétalisation. Par contre le traitement par le réactif de Fenton favorise la revégétalisation des sols traités. / Remediation of soils contaminated by persistent organic pollutants like Polycyclic Aromatic Hydrocarbons (PAHs) have been widely developed after the discovery of thousands of contaminated sites all over the world. Among the organic pollutants, PAHs are considered as biorefractory compounds, relatively immobile in soils, toxic, carcinogenic and mutagenic. Several techniques have been studied to remove these pollutants from soils, as the Advanced Oxidation Processes (AOPs) that have been proposed in recent years. AOPs are considered as an attractive alternative able to clean up matrices contaminated by refractory substances. In this work, AOPs have been studied to assess their efficacy in the oxidation of PAHs contained in four soil samples from Brazil and France. These AOPs were: (i) treatment by Fenton reactant (H2O2 and Fe(II), (ii) Fenton-like reactant, i.e. Fenton reactant without Fe(II) addition, considering that naturally occurring minerals provided Fe(II), (iii) and (iv) the same treatment with UV radiation, so-called photo-Fenton and photo-Fenton like reactions, and eventually (v) potassium permanganate. In each case, the optimal conditions were determined following factorial designs. Moreover, treatment selectivity was investigated, comparing the oxidation of lower and higher molecular weight PAHs. The formation of oxidation by-procducts was also assessed. To finish, the quality of treated soils was evaluated, by measuring the physico-chemical properties and above all by germination and growth experiments with ray grass chosen as a model plant. The objective was to assess if the treatments allowed further revegetation. In all cases, good oxidation results were reached. Concerning the evaluation of soil quality, it was shown that the treatment by KMnO4, was not compatible with further revegetation. Fenton’s reactant had a good effect on soil quality for further revegetation. / Remediação de solos contaminados por poluentes orgânicos persistentes tem merecido destaque devido a descoberta de milhares de áreas contaminadas em todo mundo. Dentre os poluentes orgânicos, que merecem atenção encontram-se os hidrocarbonetos políciclicos aromáticos (HPAs) pois são compostos recalcitrantes, relativamente imóvel no solo, tóxicos, carcinogênicos e mutagênicos. Várias técnicas vêm sendo estudada a fim de remover estes poluentes dos solos podendo citar atualmente os Processos Oxidativos Avançados (POAs). Os POAs trata-se de um tratamento alternativo capaz de degradar das matrizes contaminadas por substâncias refratárias. Neste trabalho, os POAs têm sido estudado para avaliar seu comportamento na oxidação dos HPAs em quatro diferentes tipos de solo, originados do Brasil e da França. Avaliou-se como esses processos se comportam em relação a uma antiga e recente contaminação, bem como avaliar a existência da seletividade em relação aos HPAs de baixo e alto peso molecular e identificar a possibilidade de formação de intermediários de oxidação. Também pretende-se analisar a qualidade do solo após o tratamento visando avaliar se este solo pode ser revegetalizado ou torna-se inerte. Os POAs que aplicados nestes solos foram: Reagente de Fenton, Reagente Fenton-like, Reagente Foto-Fenton empregando-se a radiação natural e artificial, Reagente Foto-Fenton like e Permanganato de Potássio. De uma maneira geral, resultados satisfatórios foram alcançados em todos os solos estudados para a oxidação dos HPAs pelos POAs. Em relação a avaliação da qualidade dos solos da França após aplicar os POAs , o tratamento por Permanganato de Potássio não foi compatível com o processo de revegetalização. Já o tratamento por reagente de Fenton foi compatível ao processo e ainda observou uma melhora no crescimento das plantas quando comparado ao solo contaminado.

Les différentes plantes aromatiques, médicinales et d’épices sont une immense source de ressources naturelles et durables de composés avec des propriétés bénéfiques. Elles sont utilisées, depuis la préhistoire, comme aromatisants ou préservant des aliments ou comme traitement médicaux. Actuellement, certaines d’entre eux sont déjà cultivées commercialement pour utiliser ces propriétés. Néanmoins, il existe encore certaines plantes médicales et aromatiques qui ne sont pas encore valorisés et donc elles sont dénommées comme « plantes médiévales oubliées ». Par exemple, Calamintha grandiflora, Myrrhis odorata and Tussilago farfara correspondent à ce type de plantes et lesquelles seront considérées dans ce manuscrit. Afin de revaloriser ces plantes oubliées, la bioprospection est mise en place et laquelle permet la recherche, la collection de nouveaux composés bioactifs naturels et son utilisation dans les produits pharmaceutiques et cosmétiques, par exemple. De plus, la bioprospection permet analyser les profils chimiques de différentes plantes et définir une liste des composés phytochimiques associés à chaque plante. Ainsi, par exemple, au travers de l’analyse d’une plante spécifique, il est possible définir les différents types antioxydant existant ainsi que son quantité. Donc, cette plante peut utiliser comme une plante médicinale ou aromatique pour la consumation humaine afin d’absorber et neutraliser les radicaux libres ou la décomposition des peroxydes dangereux. L’apparition des plantes médicinales et aromatiques et leur composition dépend de nombreux facteurs, mais particulièrement, sur les conditions climatiques et le type de sol. La biogenèse des composés biologiquement actifs dépend de plusieurs facteurs : l’origine de la plante, la zone géographique, son génotype, phénotype et chémotype, ainsi que les fluctuations climatiques annuelles. La plupart des composés naturels possèdent plusieurs activités biologiques: antioxydants, antimicrobiens, anti-inflammatoires et autres. En conséquence, la comparaison des espèces végétales cultivées dans des sites géographiques différents afin d’évaluer leurs propriétés biologiques, il est une tâche intéressante et importante, en particulier, pour la valorisation de ces plantes pour leur culture commerciale. Par ailleurs, une autre tâche importante pour la valorisation est l’utilisation rationnelle des plantes dans toute sa totalité, c’est-à-dire, la valorisation de tout le produit avec le moins de déchets. Les déchets ou sous-produits obtenues lors que la transformation ou modification des transformer des matières premières des plantes peuvent représenter une ressource potentielle des antioxydants et d’autres substances importantes. Par exemple, les déchets produits pendant la distillation des plantes aromatiques pour la récupération de l’huile essentielle peuvent constituer jusqu’à 99,5 % des matières premières lesquels sont utilisés inefficacement ou ne sont pas utilisés. En effet, il y a des preuves croissantes que les composés non volatils présents dans ces résidus peuvent posséder diverses activités, qui pourraient être appliquées dans les aliments comme antioxydants et des additifs antimicrobiens pour la prévention de diverses maladies telles que le cancer, l’athérosclérose et des troubles neurologiques. De plus, en considérant les études récentes sur la fraction volatiles de plantes, traditionnellement appelées huiles essentielles, qui considère leurs propriétés antioxydant comme des substituts potentiels pour les antioxydants synthétiques. Il est possible utiliser (ou revaloriser) les sous-produits, qui sont obtenues après l’élimination de l’huile volatile par diverses techniques de distillation, afin de améliorer la faisabilité commerciale de la production de composés bioactifs de différents plantes. / Aromatic, medicinal and spice plants are immense and sustainable resources of natural compounds with various beneficial properties; they have been used for food flavouring, preservation, nearly all-medicinal therapies, and other applications since prehistoric times. Some of these plants are now grown commercially to produce a variety of valuable ingredients. However, some medicinal and aromatic herbs, Calamintha grandiflora, Myrrhis odorata and Tussilago farfara among them, for various reasons have not found wider application and sometimes are referred to as the “forgotten plants”. Search of new natural bioactive compounds for nutraceuticals, pharmaceuticals, cosmetics and other products has led to the increase in bio-prospecting, i.e. collection, investigation and utilization of diverse biological resources; therefore, it is reasonable to revisit the “forgotten plants” in order to assess their applicability more systematically. Many medicinal and aromatic plants contain large amounts of antioxidants, such as polyphenols, which may play an important role in foods and human body in absorbing and neutralizing free radicals, quenching singlet and triplet oxygen, or decomposing hazardous peroxides. The occurrence of medicinal and aromatic plants and their composition depends on many factors, particularly on the climatic conditions and the type of soil. The biogenesis of biologically active compounds also depends on several factors: origin of the plant, geographical growing zone, its genotype, phenotype, and chemotype as well as annual climatic fluctuations. Most of natural compounds possess several biological activities: antioxidant, antimicrobial, anti-inflammatory, and others. Therefore, the comparison of the selected plant species grown in different geographical sites in order to assess their biological properties is an interesting and important task, particularly for the valorization of such plants for their commercial cultivation. Another important task for the valorization of less widely used plants is their rational processing following the rule “more valuable products and less waste”. The residues and/or by-products obtained during processing of raw plant materials may represent potential natural resources for antioxidants and other valuable substances. For instance, during distillation of aromatic plants for essential oil recovery the wastes may constitute up to 99.5% of the raw material, which currently are used rather inefficiently. There is increasing evidence that the nonvolatile compounds present in such residues may possess various activities, which might be applied in foods as antioxidant and antimicrobial additives and for preventing various diseases such as cancer, atherosclerosis and neurological disorders. The by-products of Calamintha grandiflora, Myrrhis odorata and Tussilago farfara from different origins, as it may be judged from the available literature, have not been studied until now. Furthermore, the variation of bioactive compounds from different origins is an important task both from the chemical point of view and for optimization of the production of bioactive functional ingredients. Therefore, these species, which sometimes are referred as «Medieval forgotten plants» growing in Lithuania and south of France, were selected in this study as candidates for the production of valuable ingredients and characterisation of their composition and properties, because in Medieval times these plants were the basis for food flavouring, preservation and nearly all-medicinal therapy until synthetic drugs were developed in the nineteenth century. However, very little information is known about the natural compounds present in these plants. Therefore, it is very important to analyse them and to assess their biological properties.

Beaucoup de micropolluants organiques sont présents dans les boues. Leur possible impact sur l'environnement contribue à accroître leur intérêt scientifique et social. La digestion anaérobie présente un potentiel certain pour dégrader ces composés. Dans ce travail, il a été développé un modèle dynamique pour décrire le devenir de micropolluants hydrophobes au cours de la digestion anaérobie de boues contaminées. Le modèle est basé sur une distribution des composés dans quatre-compartiments et il a démontré que la transformation des micropolluants est bien simulée si l'on considère une cinétique de co-métabolisme pour la dégradation et si la phase aqueuse constitue le compartiment biodisponible. Dans ce modèle, la sorption des micropolluants hydrophobes est envisagée sur deux phases différentes: la matière particulaire et la matière dissoute/colloïdale (DCM), car la sorption sur le compartiment DCM peut influencer la disponibilité des composés et donc leur biodégradation. Il a été conclu que le transfert de micropolluants hydrophobe ne limite pas leur biodégradation, et que leur devenir est régi par l'état d'équilibre de sorption-désorption. Afin d'identifier quelle(s) étape(s) de la digestion permet le co-métabolisme, de nouvelles expérimentations ont été menées en utilisant des inhibiteurs des Méthanogènes. Elles suggèrent que la dégradation anaérobie des micropolluants implique principalement des microorganismes non-méthanogènes. En effet, la transformation co-métabolique des micropolluants serait principalement liée à la population acidogènes, comme le montre le modèle avancé proposé. Le modèle proposé est potentiellement utile pour mieux comprendre la distribution des micropolluants, prédire leur devenir dans des conditions anaérobies et aider à optimiser le processus de fonctionnement pour leur épuisement. / Many organic micropollutants are present in sludge. Their possible impact on the environment contributes to their increasing scientific and social interest. Anaerobic digestion has been shown as a potential biological process for removing these compounds. In this work, a dynamical fate model is developed for hydrophobic micropollutant under anaerobic digestion of contaminated sludge. The model is based on a four-compartment distribution and demonstrated that the micropollutant transformation is well simulated if considering a co-metabolic kinetic and the aqueous phase as the bioavailable compartment. In this model, the sorption of hydrophobic micropollutants is considered on two different phases: particulate matter and dissolved/colloidal matter (DCM). Indeed, the sorption onto DCM can influence the availability of compounds for biodegradation. It was concluded that hydrophobic micropollutant transfer does not limit their biodegradation, and that their fate is governed by sorption-desorption equilibrium state. In order to evaluate which step of the anaerobic pathway is implied in the co-metabolism of micropollutants, experimental set-ups were designed using different way to inhibit the Methanogens. The experimental inhibition of methanogenic activity suggests that the anaerobic degradation of micropollutants mainly involves non-methanogenic microorganisms. Indeed, the co-metabolic transformation of micropollutants would be mainly linked to acidogens population as it was shown through the proposed advanced model. This latter is potentially useful to better understand the micropollutant distribution, predict their fate under anaerobic condition and help to optimize the operation process for their depletion.

La tendance au retour vers le naturel encourage les scientifiques à rechercher de nouvelles sources d'actifs biologiques, notamment de nouveaux conservateurs et antimicrobiens biodégradables, pour les substituer aux additifs synthétiques. Ce travail est le résultat de la combinaison de l'étude chimique et biologique des huiles essentielles issues de 15 espèces aromatiques camerounaises du genre Aframomum (Zingiberaceae), utilisées couramment comme épices mais également en médecine traditionnelle.Les extraits volatils obtenus par hydrodistillation des feuilles, graines, péricarpes et racines d'échantillons représentatifs de ces 15 espèces d'Aframomum récoltés au Cameroun dans diverses zones géographiques et à différentes périodes de récolte ont été analysés par chromatographie en phase gazeuse (GC/FID), chromatographie couplée à la spectrométrie de masse (GC/MS) ou chromatographie chirale pour préciser la distribution énantiomérique de certains composés caractéristiques (113 échantillons d'huiles essentielles analysés au total).Le potentiel antibactérien de 41 extraits volatils et de leurs composés majeurs, isolés à partir de ces huiles essentielles et caractérisés, a été testé sur deux bactéries : Escherichia coli (Gram-) et Micrococcus luteus (Gram +) par une technique de dilution en milieu liquide; les résultats montrent une plus grande efficacité des dérivés oxygénés tels que le linalol, le géraniol, le myrténol ou le (E)-nérolidol avec l'observation, dans certains cas, d'une potentialisation de ces effets, dans les huiles essentielles, probablement par effet de synergie avec d'autres composés présents dans le mélange.Globalement, les essences des graines sont les plus efficaces, notamment celles de: A. citratum, A. dalzielii, A. pruinosum, A. letestuianum et A. polyanthum, ce qui justifie l'intérêt de leur utilisation traditionnelle dans l'alimentation ou dans la confection des préparations médicinales et ouvre des perspectives d'applications comme conservateurs naturels en agroalimentaire et dans les industries cosmétiques ou pharmaceutiques. / The antimicrobial properties of plant volatile oils have been assessed and there appears to be a revival in the use of traditional approaches to protecting livestock and food in industrial countries. This work is the result of combined chemical and biological studies of essential oils obtained from 15 Cameroonian aromatic species of the genus Aframomum (Zingiberaceae), commonly used as spices or as ingredients in traditional medicine.The volatile extracts were obtained by hydrodistillation of leaves, seeds, pericarps and rhizomes of representative samples of these 15 Aframomum species collected in different geographical zones of Cameroon; their chemical analysis was performed by gas chromatography (GC/FID), by gas chromatography coupled with mass spectrometry (GC/MS) and chiral chromatography to assess the enantiomeric distribution of some characteristic components (113 samples of essential oils were analyzed in the total).The antimicrobial activities of 41 volatile extracts and of their main components, after isolation and characterization, were tested against two bacteria: Escherichia coli (Gram-) and Micrococcus luteus (Gram +) by a broth dilution technique; the results show a higher efficiency of oxygenated compounds such as linalol, geraniol, myrtenol or (E)-nerolidol, with possible synergistic interactions between components in essential oils.Globally, the seed essential oils are the most efficient, in particular those extracted from: A. citratum, A. dalzielii, A. letestuianum, A. pruinosum and A. polyanthum, justifying their traditional use in food as well as in medicinal preparations or their potential application as natural preservatives in the cosmetic, food or pharmaceutical industries.

Au cours de cette thèse, nous avons rapporté que la combinaison unique de l'hexafluoroisopropanol (HFIP), utilisé comme solvant, et des conditions hyperbares (10-15 kbar) permet une addition sans précédent de nucléophiles-1,4 pauvres, comme les amines aromatiques, sur des récepteurs Michael encombrés, sans promoteur externe. De plus, l'addition d'hétéro-Michael d'anilines fonctionnellement substituées sur des esters insaturés-α,β est définie par la différence d'acidité entre le solvant et l'amine. La réaction avec des anilines plus basiques se déroule facilement dans le méthanol. En revanche, les solvants protiques très polaires comme les alcools fluorés (HFIP et TFE) favorisent l'addition d'aza-Michael de nucléophiles plus faibles. Enfin, une méthode verte et sans catalyseur de construction de nouveaux dérivés d'acides aminés contenant des fragments d'adamantane et d'aziridine a été développée. Et il est prouvé que la réaction d'aza-Michael initie la formation de l’hétérocycle. / Along this PhD work, we have reported that the unique combination of hexafluoroisopropanol (HFIP), employed as solvent, and hyperbaric conditions (10-15 kbar) allows unprecedented 1,4-addition of poor nucleophiles such as aromatic amines onto sluggish (cumbersome) Michael acceptors without any promoter nor work-up. Moreover, The hetero-Michael addition of functionally substituted anilines to α,β-unsaturated esters is significantly defined by the difference of acidity between the solvent and the amine. Reaction with more basic anilines proceeds smoothly in methanol. In contrast, very polar protic solvent such as fluorinated alcohols (HFIP and TFE) favor the aza-Michael addition of more weak nucleophiles. Finally, green and catalyst-free method of new amino acid derivatives construction containing adamantane and aziridine fragments was developed. And it is proved that aza-Michael reaction initiates the formation of heterocycle.

Cette thèse porte sur l’étude de la radio-sensibilité de Molécules AromatiquesHétérocycliques (MAH) à basse température exposées à une irradiation avec des ionslourds rapides. La présence de ces molécules dans les météorites carbonées sur Terre estune forte indication pour l’existence de cette catégorie de molécules dans l’espace.L’objectif de ce travail est de simuler l’effet des rayons cosmiques sur des MAH enphase solide et d’estimer leur résistance à l’irradiation. Les lignes de faisceaux deGANIL et de GSI permettent de simuler cet effet. L’évolution des MAH en phase solidea été monitorée par spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier. Cela permet dequantifier la destruction des MAH, de déterminer leur section efficace de destruction etde détecter les molécules produites. Les sections efficaces de destruction de l’adénine etde la cytosine suivent une loi puissance en fonction du pouvoir d’arrêt électronique :σd~ Se1.2. Les nouvelles bandes d’absorption observées après l’irradiation des MAH sontprincipalement attribuées à des nitriles (R-C≡N), des isonitriles (R-N≡C) et (R-C≡C).L’évolution de la section efficace en fonction du pouvoir d’arrêt électronique a permisd’estimer la durée de vie de l’adénine dans l’espace : (14×106) années. Ces résultatspermettront de comprendre la stabilité et la chimie de ces molécules complexes dansl’espace. / The thesis concerns the study of the radio sensitivity of aromatic heterocyclic molecules(AHMs) at low temperature (12 K) exposed to swift heavy ion radiation. The presenceof aromatic heterocyclic molecules in carbonaceous meteorites on Earth is a strongindication that this class of molecules exists in outer space.The aim of this work was to study the effects of cosmic ray analogues on solid AHMsand to estimate their survival under radiation. The beam lines of GANIL and GSI allowto simulate the effects of cosmic rays in AHMs. The evolution of the solid AHMs underirradiation was monitored by Fourier transformed infrared absorption spectroscopy; thisallows to quantify the disappearance of AHMs, to determine their apparent destructioncross section and to detect their radioproducts. Furthermore, it was found that adenineand cytosine destruction cross sections (σd) follow a power law with the electronicenergy loss: σd~ Se1.2 .New IR absorption peaks arising from the AHMs degradationswere observed; these peaks can be attributed to nitriles (R-C≡N), isonitriles (R-N≡C),and (R-C≡C).The observed power law allowed the estimation of the lifetime of adeninein space exposed to galactic cosmic rays as (14×106) years. These findings may help tounderstand the stability and chemistry related to complex organic molecules in space.