Dans cette thèse, nous rapportons qu'un dendrigraft de poly-L-Lysine(DGL) est capable de former un complexe multi-ligand avec un peptide fluorescent, conduisant à la disparition quasi-totale du signal optique,qui peut ensuite être restauré en présence d'héparine. Ce système simple permet, pour la première fois, la détection de l'anticoagulant dans le sang humain à des doses cliniques. Ensuite, nous démontrons que ce système simple peut évoluer vers une barrette de senseurs. En fonction de la quantité d'indicateur sur le récepteur, des glycosaminoglycanes chargés négativement (GAG) induisent une variation du signal fluorescent selon s'ils déplacent ou compactent les indicateurs à la surface du récepteur. Cette stratégie unique permet non seulement l'identification aveugle de GAGs purs avec un niveau de précision de 100 %, mais aussi la différenciation de mixtures.Nous présentons également une méthodologie originale et simple pour la construction de structures tridimensionelles des DGLs. Nous étudions ensuite les caractéristiques structurelles de ces polymères par dynamique moléculaire. Cette méthodologie repose sur l'encodage des caractéristiques expérimentales des DGLs (i.e. degré de polymérisation, rapports de branchement, charges) en chaînes alphanumériques, qui seront ensuite interprétées par le programme de mécanique moléculaire Amber. Ce travail ouvre des perspectives pour l'exploration in silico des propriétés des dendrigrafts et des polymères hyperbranchés. Finalement, nous avons développé ChemBrows, un logiciel qui assiste les scientifiques/enseignants/étudiants dans leur veille bibliographique. Fonctionnant comme un lecteur de flux RSS amélioré qui intègre des filtres par mots-clés et un moteur de recommandation basé sur l'apprentissage machine, ChemBrows est un logiciel libre et open-source: www.chembrows.com. / In this thesis, we report that a "tree-like" dendrigraft ofpoly-L-Lysine (DGL) is able to form a multi-ligand complex with afluorescently labelled peptide, leading to the almost complete extinction ofthe optical signal that can be restored upon the introduction of heparin. This simple system allows, for the first time, the turn-ON fluorescent sensing of the anticoagulant in human blood at clinically relevant levels. Then, we demonstrate that this sensing ensemble can evolve toward a sensorarray. Depending on the loading of the indicator on the receptor, negatively charged glycosaminoglycans (GAGs) induce a positive or negative variation of the fluorescent signal as they displace the indicators from the receptor or they compact the indicators on the receptor’s surface, respectively. This unique strategy allows not only the blind identification of pure GAGs with a level of accuracy of 100 %, but also the differentiation of mixtures.We also report an original and simple methodology for the construction of three-dimensional structures of DGLs, and the subsequent investigation of their structural features using molecular dynamics simulations. This methodology relies on the encoding of the polymers’ experimental characterizations (i.e. degrees of polymerization, branchingratios, charges) into alphanumeric strings that are "readable" by the Ambersimulation package. This work opens avenues toward the in silico exploration of dendrigrafts and hyperbranched polymers.Finally, we developed ChemBrows, an in-house software that will significantly help scientists/teachers/ students to tame the flood of publications.Working as an enhanced RSS reader that integrates keyword-based filters anda machine-learning-based recommendation engine, ChemBrows is available onmultiple platforms as a free and open-source software at www.chembrows.com.

L’objectif de ce travail a été de procéder au design de nouvelles structures hyperramifiées en procédant à la synthèse de polymères à base de glycidol utilisables dans l’élaboration de copolymères biodégradables, de macromonomères fonctionnels et de nanocomposites magnétiques biocompatibles. Une première partie de ces travaux s’est intéressée, à la synthèse de macromonomères hyperramifiés amorcés par l’hydroxyéthyle méthacrylate (HEMA), l’hydroxyéthyle acrylate (HEA) et le polyéthylène glycol méthacrylate (PEGMA), par polymérisation anionique, anionique coordinée ou cationique du glycidol. La synthèse de macromonomères poly(ε-caprolactone) en présence de différents systèmes catalytiques et amorceurs a également été investiguée. Cette partie se termine par la synthèse de dendrigrafts issus de la polymérisation de ces macromonomères, par voie radicalaire classique ou contrôlée (RAFT/ATRP). La seconde partie de ce travail a été consacrée à la synthèse de copolymères hyperramifiés biocompatibles obtenus par copolymérisation statistique du glycidol en présence d’ε-caprolactone, en vu de l’obtention de copolymères hydrolysables. L’impact de la structure sur les propriétés physico-chimiques des copolymères obtenus a été étudié. Enfin, le caractère biodégradable de ces polymères a été investigué à travers différents tests de dégradation enzymatique. Enfin, ce travail s’est focalisé sur l’élaboration de nanocomposites magnétiques biocompatibles par la synthèse de nanoparticules magnétiques, puis l’immobilisation de polymères linéaires ou hyperramifiés à leur surface selon différentes méthodes de greffage chimique. / The aim of this work was to proceed to the design of new hyperbranched structures through the synthesis of glycidol-based polymers which can be used in the development of biodegradable copolymers, functional macromonomers and biocompatible magnetic nanocomposites. The first part of this work was the synthesis of hyperbranched macromonomer initiated by hydroxyethyl methacrylate (HEMA), hydroxyethyl acrylate (HEA) and polyethylene glycol methacrylate (PEGMA), through the study of the synthesis of polyglycerol (PG) by anionic, anionic coordinated and cationic polymerization of glycidol. Synthesis of poly (ε-caprolactone) macromonomers in the presence of various catalyst systems and initiators was also investigated. This part ends by the synthesis of dendrigrafts derived from the copolymerization of the macromonomers, by free radical polymerization or by controlled radical polymerization. The 2nd part of this work has been devoted to the synthesis of hyperbranched biocompatible copolymers obtained by random copolymerization of glycidol with ε-caprolactone in order to obtain hydrolyzable copolymers. The impact of the structure of the copolymers on their physico-chemical properties was then investigated. The biodegradable behavior of these polymers was then investigated through different enzymatic degradation tests. Finally, this work was focused on the development of biocompatible magnetic nanocomposites by the synthesis of magnetic nanoparticles and the immobilization of linear or hyperbranched polymers on their surface by different chemical grafting methods.

Les dendrimères de type Janus (à deux faces) prennent une importance croissante du fait de leurs applications thérapeutiques ou diagnostiques potentielles, mais demandent des synthèses multi-étapes laborieuses. Les dendrigrafts de poly-L-Lysine (DGL) récemment découverts proposent une alternative "à faible coût" aux dendrimères. Ces DGL sont préparés par cycles successifs de polycondensation d'un N-carboxyanhydride (Lys(Tfa)NCA) dans l'eau suivie de la déprotection des chaînes latérales. Le spectre d'applications des DGL déjà identifiées s'élargira nettement si l'on parvient à construire des architectures DGL de type "Janus", ce qui requiert de fonctionnaliser le DGL (avec des groupes "clickables") de façon contrôlée, tant au cœur qu'en périphérie.Le chapitre I est une synthèse bibliographique qui montre les principales différences entre dendrimères et dendrigrafts, et qui résume l'état de l'art du domaine en ce qui concerne les matériaux à base de lysine.Le chapitre II étudie la fonctionnalisation périphérique du DGL par la chimie Click-Huisgen (CuAAC), et met en avant l'électrophorèse capillaire (EC) et l'analyse de la dispersion de Taylor (TDA), qui sont des outils efficaces pour caractériser le degré de fonctionnalisation du DGL, en montrant que celle-ci est homogène et régulière.Le Chapitre III est consacré à la synthèse et caractérisation de DGL fonctionnalisés à cœur (par un bras PEG portant un azoture terminal "clickable"), obtenus en modifiant la synthèse des DGL natifs, en particulier via l'amorçage de la condensation de NCA par une amine fonctionnelle. L'accessibilité de la fonction à cœur a été étudiée par réaction Click avec un chromophore, et par des tests de reconnaissance immunochimique en compétition.Enfin le chapitre IV résume notre stratégie de synthèse vers des DGL de type Janus (à deux face) et présente des résultats préliminaires qui valident le concept, avec comme perspective plus lointaine un accès éventuel à des DGL "Janus" à trois faces. / "Janus"-like (double-faced) dendrimers gain increasing attention for their high potential of therapeutic or diagnostic applications, however involving tedious, multistep synthesis. Recently discovered poly-L-lysine dendrigrafts (DGL), prepared through the alternation of N-carboxyanhydride (Lys(Tfa)-NCA) polycondensation in aqueous medium with deprotection of side chain amines, constitute promising "low-cost" equivalents of dendrimers. The already identified spectrum of DGL applications will benefit from an easy access to "Janus"-like DGL architectures, what requires controlled functionalisation (suitable for further click chemistry) of both core and periphery of DGLs.The chapter I is a bibliographic survey of the topic, highlighting the main differences between dendrigrafts and dendrimers, and summarising the state-of the-art about lysine-based materials in both domains.The chapter II investigates the surface functionalisation of DGL by Huisgen Click chemistry (CuAAC), and promotes capillary electrophoresis (CE) and Taylor Dispersion Analysis (TDA) as efficient analytic tools for characterising the functionalisation extent of DGL, thus proving the regularity and homogeneity of surface functionalisation.The chapter III is devoted to the synthesis and characterisation of core-functionalised DGL (bearing a PEG2–4 spacer with a clickable azido endgroup), through a modification of the "native" DGL synthetic route, involving initiation of NCA polycondensation in water by a functional amine. The DGL core group accessibility was assessed by click coupling with a chromophore group, and by immunochemical competition assays, concluding that a sufficiently long PEG linker ensures good core group accessibility.The chapter IV outlines the synthetic route toward double faced Janus DGL and presents preliminary results as a proof of the concept. Further, this synthetic strategy might potentially be extended to three-faced Janus DGL.