Inaug.-Diss.: Rechts- und staatswissenschaftliche Fakultät: Zürich: 1976. Bibliogr. p. XVII-XXX.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Dans le cadre de cette thèse, nous nous proposons d'examiner le comportement de deux silices bi-fonctionnalisées présentant une mésostructure (i.e., MCM-41) ou non (i.e., gel de silice, dénommé ici SiO2), ainsi que leur réactivité vis-à-vis des espèces de chrome. Les groupements fonctionnels sélectionnés pour modifier les échantillons de silice afin d'atteindre ce but sont d'une part, le mercaptopropyle et l'acide propylsulfonique (MCM-SH,SO3H), et d'autre part le mercaptopropyle et l'éthylènediaminetriacetate (SiO2-SH/ED3A). La recherche a débuté avec des matériaux structurellement ordonnés, de type MCM-41, offrant une très grande aire spécifique tout en assurant un accès rapide et aisé vers les groupements fonctionnels. Sur la base d'une MCM-41 modifiée par des fonctions thiol oxydées à divers degrés, un ensemble d'échantillons d'adsorbants caractérisés par différents rapport de groupements greffés thiol/acide sulfonique (teneur constante en soufre = 1 mmol g-1) ont été synthétisés. Une attention particulière a été portée à la caractérisation de la composition chimique de surface, pour laquelle on s'attend à une forte influence sur les propriétés de sorption. Une méthode simple, basée sur une seule technique instrumentale (titrage conductimétrique), a été appliquée pour la détermination simultanée des groupements thiol et sulfonique sur MCM-SH,SO3H. Dans un second temps, les conditions expérimentales susceptibles de permettre un piégeage effectif de Cr(VI) sur MCM-SH,SO3H ont été définies, en étudiant notamment l'effet du pH, du rapport solide/solution, ou encore de la composition de l'adsorbant (i.e., rapport SH/SO3H). Sur la base des données collectées, un mécanisme de réduction-sorption expliquant le processus d'immobilisation a été proposé. Dans une seconde approche, un autre type de silice bi-fonctionnelle (SiO2-SH,ED3A) a été suggéré afin d'améliorer l'affinité (propriétés de sorption) du matériau vis-à-vis des espèces Cr(III) générées lors de la réduction de Cr(VI). Le gel de silice a été choisi comme matrice pour greffer des quantités contrôlées de groupements mercaptopropyls et éthylènediaminetriacetate à sa surface. La performance de tel adsorbants bi-fonctionnels a été évaluée au regard de paramètres expérimentaux variés susceptibles d'influencer le processus de sorption-réduction (pH, rapport solide/solution, concentration) afin de déterminer le mécanisme de séquestration et de le comparer avec les adsorbants précédents. Finalement, on montrera comment le second adsorbant présente également l'avantage de pouvoir être utilisé dans des conditions dynamiques (expériences en colonne) / The present work proposes to examine chemical characteristics and behavior of two bifunctionalized silicas exhibiting either a mesostructure (i.e., MCM-41) or not (i.e., silica gel, denoted here SiO2) with respect to the immobilization of chromium species. The organo-functional groups selected to achieve this goal are mercaptopropyl and propylsulfonic acid moieties (MCM-SH,SO3H), on one hand, and mercaptopropyl and ethylenediaminetriacetate groups (SiO2-SH/ED3A) on the other hand. The research has been started with structurally ordered materials, of MCM-41 type, to ensure high surface area and easy and fast accessibility to the functional groups. On the basis of thiol-modified MCM-41, a set of sorbent samples containing different ratio of grafted mercaptopropyl and propylsulfonic acid groups (constant concentration of sulfur = 1 mmol g-1) has been synthesized. Special attention was first given to the characterization of surface chemical contents, which are expected to have a strong influence on sorption parameters. A simple, one-instrument method (conductometric titration) has been applied to the simultaneous determination of thiol- and sulfonic group on MCM-SH,SO3H. Then, the experimental conditions that are likely to provide effective sequestration of Cr(VI) on MCM-SH,SO3H have been defined, notably by studying the effect of pH, solid-to-solution ratio, or composition of the adsorbent (i.e., SH/SO3H ratio). On the basis of received data, a reduction-sorption mechanism explaining the uptake process has been proposed. In a second approach, a second type of bi-functional silica (SiO2-SH,ED3A) was suggested so as to improve the affinity (sorption properties) of the material to the reductively-generated Cr(III) species. Silica-gel was chosen as the matrix to graft controlled amounts of mercaptopropyl and ethylenediaminetriacetate groups at its surface. The performance of such bi-functional adsorbent was evaluated with respect to various experimental parameters likely to affect the reduction-sorption process (pH, solid-to-solution ratio, concentration) in order to determine the uptake mechanism and to compare it with the above adsorbent. Finally, it will be seen how this second adsorbent also offers the advantage of being usable in flowing conditions (column experiments)

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Les travaux de cette thèse présentent le design et la synthèse de matériaux organiques/hybrides électro-photo modulables. La première partie détaille l’influence de groupements fluorés, attracteurs d’électrons, sur les mécanismes de transfert de charges au sein de triphénylamines : une nouvelle famille de molécules émissives, dont les longueurs d’onde d’émission couvrent une large gamme du visible est présentée. De plus, l’hydrophobicité induite par les atomes de fluor doit faciliter la préparation de nanobâtonnets préparés par mouillage d’une matrice d’alumine. Le reste du manuscrit s’intéresse à un second fluorophore organique, la tétrazine. Cette molécule possède une émission de fluorescence jaune qui peut être éteinte en présence de polluants riches en électrons. Immobilisée à la surface de nanoparticules de silice, la tétrazine conserve ces propriétés photophysiques et permet la préparation d’un dispositif solide capable de détecter des polluants aminés. L’incorporation au cœur de la nanoparticule d’un second fluorophore naphtalimide permet d’améliorer le rendement quantique de fluorescence et d’obtenir des nano-objets émettant une fluorescence blanche. Les propriétés photophysiques de ces objets sont décrites dans le manuscrit. Un dernier aspect détaille la synthèse et les études préliminaires de nouvelles dyades tétrazine-diacétylène. Les polydiacétylènes obtenus par polymérisation photo-induite possèdent plusieurs couleurs différentes. Cette partie vise à traiter l’influence des changements de phase du polymère sur l’émission de la tétrazine. / This Ph-D work deals with the design and the preparation of photo and electro-tunable materials. The first part of the manuscript deals with the influence of a fluorinated substitution onto a triarylamine moiety. The electron withdrawing fluorines modify the charge transfer process and customize the emission wavelength. In addition, the fluorinated groups increase the hydrophobic character of the material. This should be useful for the formation of organic nanorods via a template assisted method. The rest of the manuscript focuses on the tetrazine fluorophore which exhibits a yellow fluorescence that can be quenched in the presence of electron rich pollutants. A new methodology to covalently link a tetrazine derivative onto the surface of silica nanoparticle is discussed. The particles have similar photophysical properties as the tetrazine in solution allowing the use of this material as a solid sensing device. The incorporation into the silica core of a naphtalimide dye improves the overall fluorescence quantum yield of the system and provides nanoobjects emitting a white fluorescence. The photophysical phenomena involved in those particles are detailed in the manuscript. Finally, the synthesis and the photophysical properties of tetrazine-diacetylene dyads are discussed. Poly-diacetylenes prepared via a photopolymérisation process display different phases characterized by different colours. This part presents the preliminary results to understand the influence of the phase changes of the polymer on the tetrazine emission.

Les héparanes sulfates (HS) sont des polysaccharides linéaires et sulfatés exprimés sur la surface cellulaire où ils interagissent et régulent l’activité de nombreuses proteines, en particulier les cytokines et chimiokines. Ils sont à ce titre de bons candidats médicaments dans des pathologies inflammatoires, autoimmunes ou en oncologie. L’unité répétitive de ce biopolymère est constituée d’un résidu de D-glucosamine lié à un acide uronique par une liaison 1,2-cis. Malheureusement, la formation d’un glycoside 1,2-cis dans la série 2-azido-2-déoxy-D-glucose avec une haute stéréosélectivité reste un des plus grands défis de la glycochimie. Parmi les nombreuses méthodologies permettant d’accéder à la synthèse des fragments d’HS avec de bons rendements et une bonne stéréosélectivité, nous avons été particulièrement intéressés par l’assistance anchimérique d’un groupement protecteur en position 6 du donneur. L’objectif de ce travail était de trouver des groupements protecteurs qui favoriseront la stéréosélectivité 1,2-cis. Nous avons préparés plusieurs donneurs thioglycosides modifiés en position 6 par des différents groupements protecteurs. L’activation des thioglycosides passe par une étape de formation des triflates anomériques. Nous avons élaboré un protocole de suivi de l’activation sur un donneur modèle afin de suivre la formation du triflate anomérique, sa plage de stabilité, ses produits de dégradation ainsi que les produits secondaires d’activation par RMN à basse température. Ensuite, ce protocole d’activation a été utilisé avec tous les donneurs synthétisés afin d’ajuster les conditions de glycosylation. Les tests de glycosylation nous ont permis de décéler plusieurs groupes capables de favoriser la stéréosélectivité 1,2-cis. Certains groupements protecteurs ont manifesté une incompatibilité avec les conditions d’activation des thioglycosides. Pour contourner ce problème, nous avons remplacé les thioglycosides par les donneurs N-phényltrifluoroacétimidates. Après avoir effectué des études d’activation sur ces donneurs toujours par RMN à basse température, les glycosylations ont été effectuées. Finalement, les groupements protecteurs favorisant la stéréosélectivité 1,2-cis ont été testés dans différentes conditions de déprotection afin d’établir la compatibilité de ces groupements protecteurs avec les conditions de synthèse des oligosaccharides d’HS. / Heparin sulfate (HS) are linear and sulfated polysaccharides present at the cell surface. HS interact and regulate activity of numerous proteins, especially cytokines and chemokines. Therefore, HS oligosaccharides are targeted as potential drugs in inflammation, autoimmune disease or tumor treatment. The basic disaccharide unit of HS consists in D-glucosamine residue linked to an uronic acid by 1,2-cis glycosidic linkage. Unfortunately, the formation of highly stereoselective 1,2-cis glycosidic bond in 2-azido-2-deoxy-D-glucose series is still a major concern in glycochemistry. Amongst the numerous methodologies favoring the stereoselective 1,2-cis linkage formation, we were particularly interested in 6-O-anchimeric assistance. Several thioglycoside donors with different protecting groups in position 6 were prepared to find some 1,2-cis stereodirecting protecting groups. Some thioglycoside activation related in literature yields a reactive anomeric triflate intermediate. In order to observe its formation and to determine the limits of its stability and by-product formation, a new low temperature NMR experiment protocol was elaborated. All synthesized donors were tested using this protocol in order to adjust their glycosylation conditions. The glycosylation tests revealed several 1,2-cis stereodirecting protecting groups. Since certain protecting groups were incompatible with thioglycoside activation conditions, corresponding NPTFA donors were used as an alternative. Their activations were monitored by low temperature NMR techniques and followed by their glycosylations. Finally, all 1,2-cis stereodirecting protecting groups were tested in different deprotection conditions to determine the compatibility of chosen protecting groups with our HS oligosaccharide design synthesis.

Le BINOL est un inducteur chiral largement utilisé dans les réactions asymétriques. Le travail de ce mémoire porte sur la synthèse d'un nouveau dérivé du BINOL, porteur de groupements triflyles (CF3SO2) fortement électroattracteurs et présente ses premières applications en catalyse asymétrique.<br />La première partie constitue une mise au point bibliographique sur le BINOL et ses dérivés substitués par des groupements électroattracteurs en position 3,3' et/ou 6,6'. Ces derniers ont montré que la présence de ce type de groupements induit de fortes augmentations de stéréosélectivité et s'est révélée bénéfique pour le turnover.<br />La deuxième partie présente la synthèse et la caractérisation du nouveau (R)-6,6'–bis(trifluorométhanesulfonyl)-1,1'-bi-2-naphtol. Au regard de la difficulté de la trifluorométhanesulfonylation aromatique, cette synthèse a nécessité de nombreuses tentatives que nous citons avant de détailler la voie de synthèse originale de ce ligand que nous avons mise au point.<br />La troisième partie décrit les premières applications du (R)-6,6'-Tf2BINOL en catalyse asymétrique. Les résultats que nous avons obtenus indiquent clairement que ce ligand, complexé à des métaux oxophiles tels que le zirconium ou le titane, conduit à des catalyseurs organométalliques très actifs.<br />Lors de la caractérisation et des essais de cristallisation du complexe du zirconium, nous avons isolé un produit dont la structure correspond à un cluster organométallique. Ce dernier s'est avéré stable à l'air et plus performant dans la catalyse de la réaction type-Mannich que le complexe préparé in situ.

Ce travail s'inscrit dans le domaine de l'évaluation des performances des Systèmes de Gestion de Bases de Données Orientés Objets (SGBDOO). Ces systèmes rencontrent depuis leur origine des problèmes de performance pour s'imposer face aux générations<br />antérieures de SGBD (principalement les systèmes relationnels, qui sont utilisés depuis les années 70 et parfaitement optimisés).<br /><br />Diverses méthodes sont employées pour améliorer ces performances, telles que le groupement d'objets (clustering, dans la terminologie anglo-saxonne). Cependant, ces techniques induisent une surcharge pour le système. Il est donc important de pouvoir évaluer leur impact réel sur les performances globales.<br /><br />Dans cette optique, une étude approfondie du domaine a permis de dégager les insuffisances majeures attribuables aux techniques d'évaluation de performance existantes (analyse mathématique, bancs d'essais, simulation). Nos propositions, le banc d'essais<br />OCB (Object Clustering Benchmark) et le modèle de simulation VOODB (Virtual Object-Oriented Database), ont pour objectif de remédier à ces problèmes en se positionnant comme des outils génériques, paramétrables et adaptés à l'étude du regroupement d'objets.<br /><br />Le modèle de simulation VOODB intègre le banc d'essais OCB. Il a été obtenu par l'application d'une méthodologie de modélisation ayant pour but de systématiser l'analyse des SGBDOO et de fournir des modèles fiables de ces systèmes. Son code a été spécifié<br />dans un environnement de simulation simple et performant que nous avons conçu pour l'occasion et baptisé DESP-C++.<br /><br />Une démarche de validation de nos outils a été conduite en mesurant les performances réelles du SGBDOO O2, du gestionnaire d'objets persistants Texas et de la stratégie dynamique de regroupement d'objets DSTC, grâce au banc d'essais OCB. Des évaluations de performance concernant ces systèmes ont également été effectuées avec le modèle de simulation VOODB. Les résultats des mesures sur les systèmes réels et les résultats de simulation ont été comparés et se sont avérés cohérents.

Les travaux de cette thèse présentent le design et la synthèse de matériaux organiques/hybrides électro-photo modulables. La première partie détaille l'influence de groupements fluorés, attracteurs d'électrons, sur les mécanismes de transfert de charges au sein de triphénylamines : une nouvelle famille de molécules émissives, dont les longueurs d'onde d'émission couvrent une large gamme du visible est présentée. De plus, l'hydrophobicité induite par les atomes de fluor doit faciliter la préparation de nanobâtonnets préparés par mouillage d'une matrice d'alumine. Le reste du manuscrit s'intéresse à un second fluorophore organique, la tétrazine. Cette molécule possède une émission de fluorescence jaune qui peut être éteinte en présence de polluants riches en électrons. Immobilisée à la surface de nanoparticules de silice, la tétrazine conserve ces propriétés photophysiques et permet la préparation d'un dispositif solide capable de détecter des polluants aminés. L'incorporation au cœur de la nanoparticule d'un second fluorophore naphtalimide permet d'améliorer le rendement quantique de fluorescence et d'obtenir des nano-objets émettant une fluorescence blanche. Les propriétés photophysiques de ces objets sont décrites dans le manuscrit. Un dernier aspect détaille la synthèse et les études préliminaires de nouvelles dyades tétrazine-diacétylène. Les polydiacétylènes obtenus par polymérisation photo-induite possèdent plusieurs couleurs différentes. Cette partie vise à traiter l'influence des changements de phase du polymère sur l'émission de la tétrazine.

Les héparane sulfate protéoglycanes (HSPG) sont, comme l’ensemble des protéoglycanes (PG), constitués d’une partie protéique et d’un glycosaminoglycane (GAG), en l’occurrence l’héparane sulfate (HS) pour les HSPG. Ils font partie intégrante de la matrice extracellulaire (MEC). Les PG sont capables, par leurs GAG, de lier un certain nombre de partenaires tels que les facteurs de croissance, chemokines, cytokines ou enzymes. Ils régissent donc la biodisponibilité de nombreux médiateurs solubles et par conséquent leur activité biologique. Ils sont ainsi impliqués dans la régulation de nombreux processus tels que la prolifération, la différenciation, le remodelage tissulaire, l’angiogenèse... De plus, il a été démontré que la liaison de protéines possédant un site heparan binding (HB) avec l’HS des HSPG les protégent de la dégradation enzymatique. Cependant, les HSPG sont parmi les premiers composants de la MEC à être digérés par les héparanases cellulaires lors d’agressions tissulaires. Cette digestion rend les sites HB disponibles et les protéines sensibles à la dégradation protéolytique. C’est donc dans le but de protéger les HSBP (heparan sulfate binding protein) qu’a été développée la technologie des héparanes mimétiques (HM) qui vont se substituer aux HS dégradés sur les sites HB disponibles et protéger les protéines du milieu lésé. Ces HM, déjà utilisés comme agent thérapeutique de la MEC, sont désignés, dans cette utilisation, sous le sigle RGTA pour regenerating agent puisqu’ils augmentent la vitesse et la qualité de la réparation tissulaire, pouvant conduire à une véritable régénération des tissus. Lors du développement tumoral et métastatique, il a été démontré que l’activité enzymatique des héparanases est démultipliée, responsable d’une dégradation accrue des HS. Dans ce contexte, les HM vont pouvoir se fixer sur cette matrice lésée d’où l’idée de leur utilisation diagnostique en cancérologie. L’utilisation d’HM marqué (HM*) par un radioisotope tel que le fluor 18 (18F) et suivi par imagerie moléculaire TEP-Scan (tomographie par émission de positons associée au scanner) devrait permettre un marquage particulièrement efficace des matrices environnant les cellules tumorales et métastasées. Les HM* pourraient, en effet, cibler la MEC impliquée, par sa dégradation précoce, dans les processus de croissance et de dissémination tumorale et devenir un nouveau marqueur oncologique en imagerie moléculaire. A ce jour, parmi les différents marqueurs oncologiques étudiés, aucun ne s’adresse au compartiment matriciel. L’usage des HM* devrait ainsi permettre la détection des zones péri-tumorales et trouver une place dans le diagnostic précoce du cancer et son suivi thérapeutique. / Heparan sulfate proteoglycans (HSPG), like all proteoglycans (PG), consisting of a protein portion and a glycosaminoglycan (GAG), heparan sulphate (HS) for HSPG. They are part of the extracellular matrix (ECM). PG are able, through their GAG, to bind a number of partners such as growth factors, chemokines, cytokines or enzymes. They regulate the bioavailability of many soluble mediators and thus their biological activity. They are thus involved in the regulation of many processes such as proliferation, differentiation, tissue remodeling, angiogenesis... In addition, it was shown that the binding of proteins having a heparan binding site (HB) with HS of HSPG protect them from enzymatic degradation. However, HSPG are among the first components of the ECM to be digested by heparanase during cellular tissue damage. This digestion makes HB sites available and proteins are sensitive to proteolytic degradation. It is in order to protect the HSBP (heparan sulfate binding protein) that was developed technology heparan mimetics (HM) that will replace the degraded HS on available HB sites and protect proteins of middle injured. These HM, already used as a therapeutic agent of the ECM, are identified in this use under the symbol RGTA for regenerating agent because they increase the speed and quality of the tissue repair, potentially leading to a true tissue regeneration. During tumor development and metastasis, it has been shown that the enzymatic activity of heparanase is multiplied, leading to an increased degradation of HS. In this context, the HM will be able to fix this matrix injured hence the idea of their diagnostic use in oncology. Using labeled HM (HM*) with a radioisotope such as fluorine-18 (18F) and followed by molecular imaging PETScan (positon emission tomography with scanner associated) should allow a particularly efficient marking of the matrix surrounding metastatic and tumor cells. HM* could indeed target ECM involved, through its early degradation in the processes of tumor growth and tumor spread and become a new marker oncology in molecular imaging. To date, among the various studied cancer markers, none address the matrix compartment. The use of HM* should allow the detection of peri-tumor and find a place in the early diagnosis of cancer and the therapeutic monitoring.