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L'objectif principal de ces travaux est l'exploration des propriétés émergentes qui accompagnent les processus d'auto-assemblages, à partir d'entités moléculaires ou macromoléculaires multivalentes. La fonctionnalisation appropriée des nano-objets auto-assemblés constitue un réel challenge compte tenu des nombreuses applications auxquelles ces systèmes peuvent répondre. Dans cette thèse nous nous sommes intéressés aux apports des différentes interactions dynamiques et réversibles dans la construction « bottom-up » de systèmes et membranes adaptatifs. Dans un premier temps, nous avons voulu explorer l'effet de la multivalence sur les interactions de faible énergie de type Lectine-Carbohydrates. Une autre partie des travaux consiste à incorporer des synthons dynamiques dans une matrice polymère de type polyetherimines, afin d'explorer leurs influences en transport de gaz. Enfin, nous avons mis à profit l'auto-organisation à l'échelle mésoscopique de copolymères triblocs ABA, dans l'élaboration de membranes avec des tailles de pores modulables en fonction des forces des interactions mises en jeu dans la construction du matériau membranaire. Ces interactions, qui varient en fonction des différents stimuli : Pression, pH et UV, sont explorées dans la perspective d'une application en ultrafiltration « adaptative ». / The main objective of this work is the exploration of emergent properties that accompany the self-assembly process from multivalent molecular or macromolecular entities. The appropriate functionalization of self-assembled nano-objects is a real challenge given the numerous applications for which these systems can respond. Thus, research was performed in order to emphasize the different contributions of dynamic and reversible interactions, in the "bottom-up" construction of adaptive systems and membranes. At first, we explored the effect of multivalency on the low energy biomolecular interaction between a lectin and its ligand. Then, the incorporation of dynamic building blocks in a polyetherimines polymer matrix was performed in order to explore their influence on the transport of gases, namely CO2. Finally, we have taken advantage of the self-organization at the mesoscopic scale of ABA type triblock copolymers, in the development of membranes with adjustable pore size. Based on the strength of interactions involved in the construction of the material (supramolecular and/or covalent), it has been shown that the properties of the membranes vary as a function of different stimuli: pressure, pH and UV, leading to an "adaptive" ultrafiltration membrane.

La chimie des acides boroniques englobe de multiples domaines comme les sciences analytiques, la synthèse organique et inorganique, la chimie médicinale et thérapeutique. L'aptitude des acides boroniques à se lier de façon covalente et réversible avec des fonctions cis-1,2-diol, naturellement présentent en position 2',3' des ribonucléosides, a été mise à profit pour la conception d'un nouveau lien internucléosidique boronate.La synthèse des 4 borononucléotides, analogues des 4 nucléotides 5'-monophosphates, a été effectuée. La formation de dimères entre ces boronoanalogues et les 4 ribonucléotides naturels a été étudiée par RMN 1H et spectroscopie UV, permettant de déterminer leurs constantes d'association. Le borononucléotide analogue de la TMP a ensuite été introduit à l'extrémité 5' d'oligonucléotides. La formation dirigée par une matrice de boronates internucléosidiques a alors été étudiée au niveau oligonucléotidique. Cette ligation réversible apparaît dépendante de stimuli externes tels que la température, le pH, la présence d'ions cyanure ou de fructose. La nature de la matrice, l'influence de mésappariements ainsi que le nombre de jonctions modifiées ont ensuite été évalués. Enfin, à l'instar de la PCR, la polymérisation dirigée de sondes trimériques 3'-ribo 5'-B(OH)2 a été réalisée en présence d'une amorce.Parallèlement à ces travaux, nous avons développé de nouvelles applications du réactif de Bestmann-Ohira en synthèse organique, notamment au travers de réactions monotopes. / The chemistry of boronic acids is involved in many fields such as analytical sciences, organic and inorganic synthesis, medicinal and therapeutic chemistries. The ability of boronic acids to bind covalently and reversibly cis-1,2-diol functions, which naturally occur in 2',3' position of ribonucleosides, has been employed to design a new internucleosidic boronic ester linkages.For this purpose, the synthesis of the borononucleotide analogs of the 4 nucleotide 5'-monophosphates, has been undertaken. Dimeric association of the latters with the 4 natural ribonucleotides has been investigated by 1H NMR as well as UV spectroscopy and the binding constants have been determined. Following this study, the borononucleotide analog of TMP was introduced at the 5'-end of oligonucleotides. Thus, as we did at dimeric state, the formation of the internucleosidic boronic ester as been investigated at the oligonucleotide state in a template-directed fashion. This ligation has been demonstrated to be dependent on various external stimuli, such as, temperature, pH, presence of cyanide ions or fructose. The nature of the template, the influence of mismatches and the number of modified junctions tolerated by the system have also been investigated. Finally, a PCR-like template-directed polymerisation of 3'-ribo 5'-B(OH)2 trimeric probes has been successfully achieved in the presence of a primer.In parallel to this work, we develop new applications of the Bestmann-Ohira reagent in organic synthesis involving especially one-pot procedures.

Les travaux réalisés au cours de cette thèse se décomposent en deux thèmes principaux, eux-même subdivisés enplusieurs projets. D'une part, des travaux ont été menés concernant l'analyse et le développement de fonctionnelles « doubles hybrides ». Une analyse des fonctionnelles « doubles hybrides » à séparation linéaire le long de la connexionadiabatique a été proposée. Une nouvelle fonctionnelle « double hybride » à séparation de portée basée sur uneséparation alternative de l'énergie d'échange et de corrélation, RSDHf, a été développée. D'autre part, des travaux quant au développement de surfaces d'énergie potentielle (SEP) analytiques ont été menés. Un nouveau potentiel analytique a été proposé pour la description de la SEP des systèmes triatomiques. La combinaison de ce potentiel avec un potentiel électrostatique a été utilisé pour le développement de SEP analytiques pour de petits systèmes en interaction faible : H2O···HF, HF2-, Ne···ClF. / Works done during this thesis split into two main themes, themselves subdivided in several projects. On the one hand, works have been led concerning the analysis and the development of double-hybrid functionals. An analysis of linearly-separated double-hybrid functionals along the adiabatic connection has been proposed. A new range-separated double-hybrid functional based on an alternative separation of the exchange-correlation energy, RSDHf, has been developed. On the other hand, works related to the development of analytic potential energy surfaces (PES) has been led. A new analytic potential has been proposed for the description of the PES of triatomic systems. The combinaition of this potential with an electrostatic potential has been used for the development of analytic PES for small systems in weak interaction : H2O···HF, HF2-, Ne···ClF.

Överkonsumtionen av engångsartiklar i fossilbaserad plast är ett av dagens stora miljöproblem. Således finns en efterfrågan på strategier för framställning av biobaserade plaster i allmänhet och härdplaster i synnerhet. Tidigare forskning har visat att vanillin-baserade resin, genom UV-härdning och dynamisk iminkemi, kan användas i framställningen av härdplaster som är termiskt bearbetningsbara, kemiskt återvinningsbara och självläkande. Följaktligen är Digital Light Processing (DLP) 3D-utskrivning en möjlig och flexibel friformframställningsmetod med stor noggrannhet för sådana härdplaster.  Mot denna bakgrund framställdes, i detta projekt, tre olika UV-härdbara, biobaserade monomerer, i form av vitrimerresin, genom en tvåstegsreaktion: metakrylering av vanillin följt av iminbildning med tre olika aminer (etylendiamin, EDA; 2,2′-etylendioxi bisetylamin, EDEA och trimetylolpropan trispolypropylenglykol aminterminerad eter, T-403). De tre olika monomererna analyserades för att identifiera den mest lämpade för friformframställning av härdplast med DLP 3D-printning. Monomeren framställd med EDA kunde inte UV-härdas till en härdplast. De två andra monomererna, å andra sidan, härdades framgångsrikt till härdplaster med god termisk stabilitet (upp till ungefär 300 °C) samtidigt som de var termiskt bearbetningsbara. Vidare visade dessa härdplaster lovande resultat vad gäller självläkning och kemisk återvinningsbarhet. Härdningen av monomeren syntetiserad med EDEA krävde minst tidsåtgång. Utöver detta visade denna härdplast god stabilitet i ett flertal vanliga lösningsmedel samtidigt som den, till följd av dess dynamiska iminbindningar, kemiskt kunde återvinnas i hexylamin. Slutligen visades det hur detta resin framgångsrikt kunde användas i DLP 3D-utskrivning av härdplast. / One of the main causes of the petrochemical depletion is the overconsumption of single-use plastic products. New strategies based on the production of plastics (in particular thermosets) starting from bio-based resources are, therefore, demanded. Previous research has shown how vanillin-based vitrimer resins can be photocured into thermally reprocessable, chemically recyclable and self-healable imine thermosets; and the potential of the light-assisted 3D-printing techniques for the photocuring of resins with great accuracy and flexibility.  In this study, three different photocurable biobased vitrimer resins were synthesized through a two-step procedure involving the methacrylation of vanillin and the Schiff-base reaction with two different diamines (ethylenediamine, EDA; 2,2′-(Ethylenedioxy) bis(ethylamine), EDEA) and a triamine (trimethylolpropane tris[poly(propylene glycol), amine terminated] ether, T-403). The resins were analyzed in order to find the most suitable one for DLP 3D-printing. The resin with EDA, as diamine, could not be successfully UV-cured into a thermoset. The other two thermosets showed good thermal stability, up to about 300 °C, while still being thermally reprocessable. In addition, the thermosets were promising in terms of self-healability and chemical recyclability. The thermoset obtained from the Schiff-base resin synthesized with the diamine EDEA provided the shortest curing time. This resin also displayed good solvent resistance against common solvents and potential chemical recyclability in hexylamine through an imine exchange reaction. As a final step, the possibility to obtain tridimensional thermosets by curing this resin with a DLP 3D-printing was successfully demonstrated.