La thérapie photodynamique (PDT) est un traitement minimalement invasif basé sur une approche photochimique. Ce traitement est prometteur en oncologie et pour d’autres pathologies. La plupart des drogues utilisées en PDT (photosensibilisateurs) y compris le PS de seconde génération, la méta-tétra (hydroxyphényl)chlorine (mTHPC), sont hautement hydrophobiques et nécessitent un système de transport. Pour améliorer la solubilité de la mTHPC et ses propriétés pharmacocinétiques, les dérivés des β-cyclodextrines (β-CDs) ont été proposés. L’étude présente a analysé l’effet des β-CDs sur le comportement de la mTHPC à différentes étapes de sa distribution in vitro et in vivo. L’interaction de la mTHPC avec les β-CDs conduit à la formation de complexes d’inclusion qui abolissent complètement son agrégation après introduction dans le sérum. Il a été démontré que les β-CDs ont un effet lié à la concentration sur le processus de distribution de la mTHPC dans le sérum sanguin et les cultures cellulaires in vitro. L’étude in vivo confirme le fait que l’utilisation de β-CDs permet de modifier les processus de distribution de la mTHPC chez les animaux porteurs de tumeurs, ce qui se traduit par un taux moins élevé d’accumulation du PS dans la peau et les muscles, ainsi qu’une accumulation plus élevée du PS dans la tumeur. En conclusion, l’application des dérivés β-CDs peut ouvrir de nouvelles possibilités pour modifier et contrôler la biodistribution et les pharmacocinétiques de la mTHPC au cours de la PDT / Photodynamic therapy (PDT) is a minimally invasive photochemical treatment with a promising clinical track record for oncological and some other diseases. Most PDT-drugs (photosensitizers) including a second-generation PS meta-tetra(hydroxyphenyl)chorin (mTHPC) are highly hydrophobic and require delivery systems. To improve mTHPC solubility and pharmacokinetic properties, β-cyclodextrins (β-CDs) derivatives were proposed. The present study investigates the effect of β-CDs on mTHPC behavior at various stages of its distribution in vitro and in vivo. Interaction of mTHPC with β-CDs leads to the formation of inclusion complexes that completely abolishes its aggregation after introduction into serum. It was demonstrated that the β-CDs have a concentration-dependent effect on the process of mTHPC distribution in blood serum and cellular cultures in vitro. In vivo study confirms the fact that the use of β-CDs allows modifying mTHPC distribution processes in tumor bearing animals that is reflected in the decreased level of PS accumulation in skin and muscles, as well as in the increased PS accumulation in tumor. In conclusion, application of β-CD derivatives can open up new possibilities to modify and control biodistribution and pharmacokinetics of mTHPC in the course of PDT

De nos jours, de nombreuses maladies chroniques telles que le cancer ou l’arthrose nécessitent encore de nouvelles modalités de traitement. Des biomatériaux naturels capables de véhiculer des substances actives font partie des solutions à cette problématique. Récemment, des travaux ont été menés sur un nouveau type de biomatériau, les Complexes de Polyélectrolytes Compacts (CoPEC). Dans le cadre de cette thèse, des CoPEC à base de polyélectrolytes biosourcés, le chitosan et l’alginate, fonctionnalisés avec la β-cyclodextrine (βCD) ont été formulés. Le CoPEC βCD-chitosan/alginate, non-cytotoxique, a présenté des propriétés anti-inflammatoires intrinsèques dans le cadre d’un modèle in vitro d’inflammation. De plus, ce CoPEC a présenté une capacité à contenir et relarguer deux substances actives hydrophobes modèles, le piroxicam et la prednisolone. Enfin, une stratégie d’inclusion de substances actives hydrophiles au sein du matériau a été mise en œuvre. Le nouveau CoPEC est prometteur car il peut exposer un effet anti-inflammatoire intrinsèque et d’autres effets thérapeutiques via l’inclusion de substances actives au sein des cyclodextrines. / Nowadays, many chronic diseases, such as cancer or osteoarthritis, still need new modalities of treatment. Natural biomaterials able to convey active substances represent a solution to this problematic. Lately, several research works have been conducted on a new type of biomaterial named Compact Polyelectrolyte Complexes (CoPEC). As part of this thesis, CoPEC have been prepared from two biosourced polyelectrolytes, chitosan and alginate, functionalized with β-cyclodextrin (βCD). Through an in vitro inflammation model, the non-cytotoxic βCD-chitosan/alginate CoPEC has displayed intrinsic anti-inflammatory properties. Moreover, this CoPEC has demonstrated a capacity to host and release piroxicam and prednisolone, two model hydrophobic active substances. Finally, a strategy to include hydrophilic active substances into the material has been implemented.Thus, the newly CoPEC is promising because it can exhibit an intrinsic anti-inflammatory effect as well as other therapeutic effects through the inclusion of active substances into the cyclodextrins.

Les systèmes moléculaires de taille nanométrique sont impliqués dans une grande variété de procédés et de fonctions biologiques. La compréhension des mécanismes permettant le contrôle de leur structure à plusieurs échelles présente un grand intérêt. Par exemple, malgré le défi que cela représente, il n'existe actuellement aucun système synthétique permettant la formation d'objets fibrillaires de diamètre monodisperse et modulable en milieu aqueux. L'objectif de ce travail est de développer une boite à outils moléculaires de cyclodextrines (CDs) sélectivement di-fonctionnalisées de façon à pouvoir s'auto-assembler sous forme de fibres pouvant ensuite s'associer pour former des assemblages hiérarchiques via des interactions secondaires. L'étude de la formation du premier niveau d'assemblage de ces composés par viscosimétrie, ITC et SANS a montré que l'utilisation de CDs pontées permet de favoriser la polymérisation de ces composés en supprimant le phénomène d'auto-inclusion. Cette étude a permis de développer deux polymères supramoléculaires (PSM) cationiques à base de ?-CDs fonctionnalisées possédant un degré de polymérisation plus élevé que ceux existant actuellement. Leur capacité à former des PSM hiérarchiques en présence de polyanions rigides a ensuite été évaluée par analyses DLS, spectroscopie et cryo-MET. Dans des conditions de concentration en CDs et de rapport en charges optimisées, trois différents assemblages hiérarchiques solubles dans l'eau ont été formés. Nous avons montré que le premier niveau d'association ainsi que la directionnalité des interactions secondaires étaient des paramètres clés pour la formation d'assemblages hiérarchiques stables et de morphologies bien définies. Ces structures modulables nous serviront donc de plateformes pour étudier et mieux comprendre les mécanismes impliqués dans la formation des assemblages hiérarchiques. / Molecular systems with nanometer-sized dimensions are involved in a wide variety of processes and biological functions. Understanding the mechanisms controlling their multi-lengthscale structure presents a major interest. For instance, despite this challenge, there is so far no reliable synthetic system forming well-defined tunable fibrillar objects with a monodisperse diameter in aqueous solution. The aim of this work is to develop a tool box of di-functionalized cyclodextrins (CDs) specifically designed to self-assemble into supramolecular rods that could then reach higher levels of hierarchy via interactions mediated by the secondary functionalization. The study of the first level of association of these compounds by viscosimetry, ITC and SANS showed that the use of bridged CDs allows the polymerization by suppressing the self-inclusion phenomenon. As a result, we developed two tunable cationic supramolecular polymers (SMP) based on functionalized β-CD with relatively high polymerization degrees. Their ability to form hierarchical SMP with rigid polyanionic species was then assessed by DLS, spectroscopy and cryo-TEM. In optimized concentration and charge ratio conditions, three different water-soluble hierarchical assemblies were formed. We showed that the first level of association and the high directionality of the secondary interactions are key parameters to achieve these stable, well-defined, hierarchical assemblies. These tunable structures will be therefore used as a platform to get greater insight into hierarchical assembling processes.

De par leurs propriétés complexante et énantiosélective, les cyclodextrines (CDs) sont largement utilisées dans les industries pharmaceutique, cosmétique, agroalimentaire, etc. ainsi qu'en chimie analytique. Les travaux présentés dans ce manuscrit concernent différents domaines d'étude des CDs : leur caractérisation, leur utilisation en tant que sélecteurs chiraux et l'analyse de leurs complexes.<br />Dans la première partie, une nouvelle CD méthylée faiblement substituée a été caractérisée par différentes techniques analytiques, permettant ainsi l'obtention d'informations complémentaires menant à une meilleure connaissance de la composition du mélange commercial. D'autre part, la séparation par chromatographie en phase liquide (CPL) des trois isomères de la sulfobutyléther-beta-CD monosubstituée a été optimisée sur carbone graphite poreux (PGC) en augmentant la température de la colonne.<br />La deuxième partie a porté sur l'évaluation du système chromatographique PGC / CDs méthylées pour la séparation chirale en CPL. Outre sa grande résistance physique et chimique, le PGC s'est révélé plus sélectif que les colonnes de silice greffée habituellement employées pour ce type de séparation et a nécessité une quantité moindre de CDs dans la phase mobile.<br />Enfin, dans la troisième partie, les complexes de différentes CDs méthylées avec des solutés test ont été étudiés par des expériences de partage liquide-liquide et par spectrométrie de masse à ionisation électrospray. La comparaison des résultats obtenus par ces deux méthodes a révélé que les signaux enregistrés en ESI-SM ne reflètent pas les équilibres existant en solution.

Les analogues de nucléosides (AN), sont des agents importants dans le traitement d'hémopathies malignes et de certaines tumeurs solides. Le catabolisme rapide, la résistance cellulaire au traitement et le grand volume de distribution dans le corps limitent potentiellement l'efficacité thérapeutique des AN. Notre objectif est de concevoir un vecteur permettant un ciblage de ces molécules vers les tissus cancéreux, assurant son internalisation cellulaire et sa protection dans les milieux biologiques. Trois types de vecteurs de taille micronique, submicronique et moléculaire ont été élaborés et caractérisés : microparticules polymériques à base de poly(ε-caprolactone) (PCL), liposomes multilamellaires et complexes d'inclusion de la prodrogue de la cytarabine (Ara-C), qui est active sur certaines lignées cellulaires résistantes à l'Ara-C, l'AraC-SATE (bis(tbutyl-S-acyl-2-thioethyl)-cytidine monophosphate).Les microparticules ont été préparées par la méthode de " double émulsion - évaporation de solvant " en utilisant comme surfactants des copolymères amphiphiles composés de blocs biodégradables de PCL et de blocs bio-éliminables de polyéthylène glycol (PEG). Une série de copolymères mPEG-PCL avec des blocs PCL de différents poids moléculaires a été synthétisée et l'effet de la longueur de chaînes de PCL sur les caractéristiques physico-chimiques des particules a été étudié. Une efficacité d'encapsulation satisfaisante a pu être obtenue, qui a été dix fois plus importante que celle des microparticules à base de PCL seul. Les liposomes ont été préparés par la méthode d'injection d'éthanol. Une étude de formulation a été réalisée afin de sélectionner la formule permettant d'obtenir la meilleure efficacité d'encapsulation. Le test d'internalisation cellulaire et du comportement aérodynamique des liposomes nébulisés ont montré la pertinence des liposomes élaborés pour le ciblage des cellules pulmonaires qui pourrait être d'un grand intérêt pour le traitement des métastases au niveau des poumons.L'encapsulation moléculaire de l'AraC-SATE dans l'hydroxyporpyl-β-cyclodextrine a été réalisée pour augmenter la solubilité apparente de la prodrogue. L'évaluation des complexes sur des cultures de cellules leucémiques murines a montré une activité cytotoxique comparable à celle de la prodrogue indiquant que l'inclusion moléculaire ne modifie pas l'activité biologique de la prodrogue.

L'artémisinine (ART) est un composé antipaludique majeur très actif sur les souches multi-résistantes de Plasmodium falciparum. Cependant, son application clinique est limitée par sa faible solubilité en milieu aqueux et sa faible biodisponibilité par voie orale. La mise en œuvre de cyclodextrines (CDs) bioestérifiées et de dérivés amphiphiles polyoxyéthylénés permet de viser deux objectifs : i) d'une part d'améliorer la concentration aqueuse d'ART à travers son association aux vecteurs colloïdaux de CDs modifiées et ii) d'autre part d'améliorer sa biodisponibilité et son efficacité thérapeutique à travers la décoration de la surface des vecteurs. La décoration surfacique est sensée augmenter le temps de circulation sanguine des nanovecteurs de manière à maintenir des doses plasmatiques efficaces d'ART sur une longue période, suite à une administration intraveineuse. Des suspensions colloïdales stables suffisamment chargées d'ART ont été mises au point permettant de palier le problème d'insolubilité en milieu aqueux de la molécule active et donc d'envisager son administration par voie parentérale. Les essais de lyodisponibilité indiquent que l'ART est libérée des nanosystèmes pendant une période de 4 jours pour les nanoréservoirs et de 11 jours pour les nanosphères. En plus des caractérisations physico-chimiques et pharmacotechniques, les potentialités des nanoparticules décorées en surface ont été évaluées et comparées au cours de tests biologiques. In vitro, l'ART mise en forme a montré une bonne efficacité sur des souches plasmodiales choloroquino-sensibles (3D7) et chloroquino-résistantes (K1) avec des CI50 très faibles de l'ordre de 3 à 6 ng/mL. Le concept de co-nano-assemblage de dérivés amphiphiles de γ-CD-C10 bioestérifiée et de polyéthylène glycol (PEG) dans les conditions de nanoprécipitation semble être une approche intéressante pour conférer des propriétés de furtivité aux nano-systèmes de γ-CD-C10. En effet, les études in vitro mettent en évidence une diminution significativement de la phagocytose par les cellules macrophagiques et/ou de l'adsorption des protéines du complément sérique à la surface des nanoparticules de γ-CD-C10 décorées par le polysorbate 80, le stéarate de PEG1500, et le DMPE-mPEG2000. In vivo, nous observons une augmentation du temps de circulation sanguine des nanoréservoirs γ-CD-C10/polysorbate 80 et des nanosphères γ-CD-C10/DMPE-mPEG2000. Enfin, les études de pharmacocinétique réalisées chez le rat montrent que les paramètres pharmacocinétiques de l'ART sont améliorés lorsqu'elle est associée aux deux systèmes nanoparticulaires précédents. En effet, des valeurs de clairance plasmatique très faibles et de temps de demi-vie plasmatique longs (3 et 5 heures, respectivement) de l'ART ont été enregistrées avec ces deux formulations. Ces formes vectorisées d'ART mises au point ouvrent de perspectives intéressantes pour la prise en charge thérapeutiques des crises de paludisme sévère. / Artemisinin (ART), an endoperoxide sesquiterpene lactone antimalarial drug isolated from a Chinese medicinal herb (Artemisia annua), has a fast action against chloroquine-sensitive and chloroquine-resistant strains of P. falciparum, making it very effective in the treatment of multidrug-resistant malaria. However, its poor aqueous solubility, short half-life, and high first-pass metabolism limit its use in therapeutics. The purpose of the present study was to investigate the potential of self-assembled bio-transesterified CD-based nanocarriers as ART delivery systems for an intravenous route. The objective of our study was twofold: (i) to improve the ART dosage through its association with CD esters-based nanocarriers, (ii) to ensure a sufficient blood circulation time of the nanocarriers through their surface decoration, which is a prerequisite to reach infected erythrocytes after systemic administration. Stable colloidal suspensions with good ART association rate were developed to solve the problem of insolubility in aqueous medium of the active molecule and therefore consider its parenteral administration. The γ-CD-C 10 based nanospheres showed a significant sustained release profile of ART extended up to 4 days for nanosphères and 11 days for nanoreservoirs. In addition to the physicochemical characterizations, the potential of nanoparticles decorated on the surface were evaluated and compared in biological tests. The results from this study indicate that ART-loaded nanosystems, mainly PEGylated ones exhibit satisfactory in vitro activity against Chloroquine-sensitive (3D7) and chloroquine-resistant (K1) strains of P. falciparum with very low IC50 of the order of 3 to 6 ng / mL. The concept of co-assembly of nano-amphiphilic derivatives of γ-CD-C10 bioestérifiée and polyethylene glycol (PEG) under conditions of nanoprecipitation seems to be an interesting approach to impart stealth nano-systems-γ-CD C10. Indeed, in vitro studies show a significant decrease in phagocytosis by macrophages and/or adsorption of serum complement proteins on the surface of nanoparticles of γ-CD-C10 decorated by polysorbate 80, PEG1500 stearate, and mPEG2000-DMPE. In vivo, we observed an increase in blood circulation time of nanoreservoirs γ-CD-C10/polysorbate 80 and nanospheres γ-CD-C10/DMPE-mPEG2000. Finally, pharmacokinetic studies in rats show that the pharmacokinetics of ART are enhanced when combined with previous two nanoparticle systems. Indeed, values of plasma clearance and very low time of long plasma half-life (3 to 5 hours, respectively) of ART were recorded with both formulations. These colloidal forms of ART developed open up interesting prospects for the therapeutic treatment of severe malaria.

Depuis ces dernières décennies, l'administration ophtalmique est devenue une voie privilégiée des molécules en vue d'une action locale. La sécurité, l'efficacité et l'acceptabilité de ces médicaments imposent une formulation stérile et facilement applicable pour l'amélioration de l'observance du patient. L'objectif de ce travail a été de développer une forme ophtalmique topique efficace, facilement applicable et contenant un principe actif (PA) d'intérêt. Les études d'encapsulation du PA dans des particules de polymères en vue de sa protection mettent en évidence la difficulté de formuler des vecteurs avec un PA hydrosoluble. Son instabilité en solution aqueuse a été démontrée lors des études de stabilité et a orienté le choix galénique vers des préparations semi-solides. L'absence, ou la faible quantité d'eau présente, améliore la stabilité du PA. L'association des cyclodextrines dans la formulation montre une nette stabilisation du PA dans les préparations semi-solides. Les études de caractérisation de ces formes mettent en évidence la stabilité du PA dans une pommade hydrophobe et dans une émulsion en présence de cyclodextrine. De plus, les essais de microbiologie démontrent l'intérêt de l'utilisation d'une émulsion dans l'efficacité de la forme pharmaceutique contre Staphylococcus aureus. Les formes ophtalmiques mise au point présentent un intérêt majeur dans le traitement d'infections oculaires localisées en remplacement des thérapeutiques actuellement sur le marché / Over the last few decades, ophthalmic administration has become a preferred route for molecules for local action. The safety, efficacy and acceptability of these drugs require a sterile and easily applicable formulation for improved patient compliance. The objective of this work was to develop an effective, easily applicable topical ophthalmic form containing a drug of interest. Studies of the encapsulation of API in polymer particles for protection show the difficulty of formulating vectors with a water-soluble API. The instability of the drug in aqueous solution has been demonstrated in stability studies and guided galenic choice to semi-solid preparations. The absence, or small amount of water, improves the stability of the API. The association of cyclodextrins in the formulation shows a marked stabilization of the drug in semi-solid preparations. Characterization studies of these forms demonstrate the stability of the drug in a hydrophobic ointment and in an emulsion in the presence of cyclodextrin. Moreover, microbiological tests demonstrate the advantage of using an emulsion in the efficacy of the pharmaceutical form against Staphylococcus aureus. The ophthalmic forms developed are major interest in the treatment of localized eye infections in place of the therapeutics currently on the market

La fonctionnalisation des cycles concaves du symétrie Cn, en particulier leur post-fonctionnalisation, est importante pour leur nature et leurs applications. Au cours des dernières décennies, beaucoup de travail a été investi dans le développement de méthodes simples et efficaces pour ce fait. De grands progrès ont été réalisés concernant la fonctionnalisation des cyclodextrines, particulièrement depuis la découverte de la réaction de débenzylation utilisant DIBAL-H (l’hydrure de diisobutyl aluminium). Basés sur cette réaction et les méthodes de déprotection sélectives, divers motifs de l’hétéro- fonctionnalisation comportant de 2 à 3 fonctions differentes sont maintenant accessibles du façon sélective. Toutefois, les motifs plus complexes, comme l’hexadifférentiation de l’α-cyclodextrine et l’heptadifférentiation de la β-cyclodextrine, étaient encore inaccessibles. Tout d'abord, nous avons combiné les méthodes de déprotection sélectives établies précédemment, pour synthétiser, pour la première fois, l'α-cyclodextrine hexadifférenciée inédite sur laquel chaque unité de glucose possède une fonction différente. Cette réalisation ouvre la voie d’accès à toutes les 7826 combinaisons possibles de 6 fonctions sur une α-cyclodextrine. Ensuite, la réactivité du DIBAL-H a été étudiée sur des α-cyclodextrines fonctionnalisées avec des atoms de soufre et de selenium, et deux méthodes sélectives: la réaction tandem de debenzylation/reduction de thioester et une nouvelle stratégie de "frustration" ont été mise à jour, ce qui permettent l'accès à de nouveaux motifs de fonctionnalisation de cyclodextrines. Beaucoup d'efforts ont également été faits pour atteindre la β-cyclodextrine heptadifférenciée. La stratégie initiale utilisant les amines a seulement donné des motifs tétradifférenciées probablement à cause de la coordination entre les amines et les réactifs aluminium. Enfin, l'utilisation de la réaction tandem de débenzylation/réduction de thioester, nous a permis d'accéder à des cyclodextrines pentadifférenciées, qui doivent encore subir deux réactions de débenzylation successives pour atteindre la β-cyclodextrine heptadifférenciée avec des thioéthers différents sur sa couronne primaire. / Functionalization of Cn-symmetric concave cycles, especially their post-functionalization, has an important impact on their nature and their applications. In the past few decades, plenty of work has been invested in the development of simple and efficient methods. Great progress has been made concerning functionalization of cyclodextrins particularly since the discovery of the DIBAL-H-mediated debenzylation reaction. Based on this reaction and well-established site-directing rules, various cyclodextrin patterns are now accessible. However, the patterns with the higher level of complexity, i.e. hexadifferentiation of α-cyclodextrin and heptadifferentiation of β-cyclodextrin, were still out of reach. Firstly, we combined the previously delineated site-directing rules to synthesize, for the first time, the ultimate hexadifferentiated α-cyclodextrin on which each glucose unit possesses a different function. It opens the way to the synthesis of all 7826 possible combinations of 6 functions on α-cyclodextrin. Then the reactivity of DIBAL-H was studied on sulfur- and selenium-derived α-cyclodextrins, and two site-directing methods: tandem thioester-reduction/debenzylation and a new “frustration” strategy were disclosed, which enable the preparation of new patterns of cyclodextrins. Much efforts were also paid to reach heptadifferentiated β-cyclodextrin. The initial amine strategy only gave the tetradifferentiated patterns probably due to the coordination between amine and aluminum reagents. Finally, utilization of the uncovered tandem thioester-reduction/debenzylation method allowed us to access pentadifferentiated patterns, which still need to undergo two successive debenzylation reactions to reach the ultimate heptadifferentiated β-cyclodextrin with different thioethers on its primary rim.

Des complexes de Cyclodextrine (CD)-NHC-Métaux (NHC= Carbènes N-Hétérocycliques), comprenant des métaux tel que AgI, CuI et AuI ont été synthétisés. Une étude structurale a mis en évidence la position intra-cavitaire du métal, induisant des interactions C-H…M, C-H…X et π…X. L’influence du type de cavité (α-, β-, γ-CD) et du type de dérivés NHC (Imidazole, benzimidazole, triazole) a été étudiée. Les interactions diminuent avec l’augmentation de la taille de la cavité et en parallèle, celles-ci ont été amplifiées avec des dérivés NHC possédant un effet donneur plus fort. Les complexes de cuivre correspondants montrent une bonne réactivité pour la réaction d’hydroboration des alcynes. Il a de plus été observé que la sélectivité est dépendante de la taille de la cavité. En effet, alors que le complexe α-CD-Cu donne le produit linéaire, le complexe β-CD-Cu oriente vers la formation de l’isomère branché. Les espèces CD-Cu potentiellement impliquées dans le cycle catalytique ont été étudiées. Deux mécanismes différents sont ainsi proposés. Dans la réaction catalysée par le complexe α-CD-Cu, le processus catalytique a lieu en dehors de la cavité; tandis que lorsque la cavité est plus grande (β-CD) la catalyse a lieu à l’intérieur de la celle-ci. Par ailleurs, les complexes ont également montré une différente énantiosélectivité et régiosélectivité dans une réaction de cycloisomerization catalysée par des comlexes dor, en fonction de la taille de la cavité de ces catalyseurs. Les résultats catalytiques ont prouvé que les complexes CD-NHC-Métaux fonctionnent comme des catalyseurs pour lesquels la taille de la cavité influe sur la séléctivité. / Cyclodextrin (CD)-NHC-Metal complexes (NHC=N-Heterocyclic Carbene), including the AgI, CuI and AuI complexes were synthesized. A structural study showed that the metal was inside the cavity, and induced by C-H…M, C-H…X and π…X interactions. Variations on α-, β-, γ-CD cavities and NHC derivatives (midazole, benzimidazole, triazole) were studied. When the size of the cavity increased, these interactions decreased. Furthermore, stronger σ-donating effects lead to stronger interactions. CD-Cu complexes showed good activity in catalytic hydroboration of alkynes. The selectivity is depending on the size of the cavity of the catalyst. α-CD copper complex gives linear hydroboration products, while β-CD copper complex yields the branched isomers. The CD-Cu species potentially involved in the catalytic cycle were studied, two different mechanisms were thus proposed. In the α-CD-Cu complex catalyzed reactions, the catalytic process takes place outside the cavity; while a bigger cavity β-CD permits the catalysis to take place inside the cavity. Furthermore, the gold complexes also show different enantioselectivity and regioselectivity in cycloisomerization using different cavity-based catalysts. Catalytic results evidenced the selectivity of a catalytic reaction is dependent on the cavity of the CD-NHC-metal complexes.

La Nature crée des assemblages, de structure primaire (1D) et secondaire (3D) bien maîtrisées, qui réalisent des fonctions biologiques complexes. Dans ce contexte, notre but est de construire des assemblages supramoléculaires hiérarchiques utilisant des monomères de cyclodextrines (CDs), préparés selon la méthode de polyfonctionnalisation des CDs, développée au laboratoire. L'existance d'équilibres compétitifs (auto-inclusion et dimérisation tête à tête) empêchant l'accès aux polymères supramoléculaires (PS) de plus grande taille, a été démontrée. Ainsi, pour s'affranchir de ces espèces compétitives, une stratégie de pontage a été adoptée. Deux familles de composés (mono- et disubstitués) ont été développées montrant des comportements différents. Les composés monosubstitués forment des oligomères supramoléculaires en solution, tandis qu'un assemblage supramoléculaire hiérarchique à l'état solide (trois niveaux) est obtenu avec les dérivés disubstitués. Par ailleurs, le monomère monosubstitué chargé positivement a conduit à une compaction efficace d'une matrice d'ADN double brin, grâce à l'assistance de l'interaction hydrophobe. D'autre part, dans le but de controler la taille d'un polymère supramoléculaire à base de CD, un monomère possédant deux fonctions orthogonales (hôte-invité et paire de base) a été développé. En présence d'une matrice simple brin, la formation d'un pseudo-duplexe d'ADN a été observée, stabilisé grâce à la synergie de l'interaction hydrophobe et de l'appariement des paires de bases. / Biological macromolecules and their assemblies (such as enzymes or viruses) perform extremely complex functions, thanks to their structural control. Our aim is to mimic such elaborated tools and build synthetic hierarchical assemblies using building blocks of cyclodextrin (CD). Using the known DIBAL-H reactivity for polyfonctionalization of CDs several monomers were prepared containing host-guest and electrostatic interactions. Thus, we demonstrated that a competitive self-inclusion and head to head dimerization prevent the formation of larger species in solution. To overcome this problem, a bridging strategy was used to cap the CD monomer and attach the two functionalized sugar units. This led to two types of building blocks (mono- and di-substituted) that showed different beahaviour. The monosubstituted compounds formed supramolecular oligomers in solution while disubstituted ones led to a hierarchical supramolecular self-assembly in the solid-state. Furthermore, efficient DNA compaction was performed involving hydrophobic interaction as a result of the use of monosubstituted positively charged CD building blocks. On the other hand, a single stranded DNA was used to control the size of CD-based supramolecular polymers. For this purpose, a CD monomer containing a hydrophobic moiety and a trinucleotide was developed. The host-guest and base pair interaction synergy allowed the formation of a stable DNA pseudo-duplex.