La complexation est le principal phénomène à l’origine de la rétention des métaux dans les sols. Il implique majoritairement les substances humiques (SH) dont les propriétés complexantes sont essentiellement dues à des groupes fonctionnels tels que les groupements phénoliques et carboxyliques. La compréhension des interactions métallo-humiques reste néanmoins limitée par la taille et la polyfonctionnalité des SH. L’utilisation de molécules modèles de faible poids moléculaire, présentant des sites de fixation similaires à ceux rencontrés dans les SH, permet de mieux appréhender le phénomène de complexation. Cette étude porte sur la complexation de trois cations métalliques, Al(III), Pb(II) et Cu(II), par des ligands présentant différents sites de fixation en compétition (catéchol, carboxylate, β-hydroxycétone). Dans une première partie, l’étude réalisée avec des dérivés de l’acide cinnamique, présentant des caractéristiques des SH (noyau aromatique, chaîne aliphatique), a permis de juger de l’influence de paramètres structuraux sur le phénomène de complexation (délocalisation électronique, substitution). Les stoechiométries et constantes de stabilité des complexes formés ont pu être déterminées. Dans une seconde partie, l’utilisation conjointe de la spectroscopie électronique et des calculs de chimie quantique a permis de caractériser des complexes formés avec des dihydroxyanthraquinones (site préférentiel, mode de fixation, sphère de coordination). Ce travail a permis de montrer l'utilité d'une telle approche couplant expériences et modélisation, et d'approfondir les connaissances disponibles sur les phénomènes de rétention des cations métalliques en milieu naturel. / Complexation is the main phenomenon responsible of metal retention in soils. Humic substances (HS) are the major components implied. Their complexing properties are due to functional groups such as phenolic and carboxylic functions. Nevertheless the study of metallo-humic interactions is limited by the size and polyfunctionality of HS. The use of low molecular sized model molecules, having similar fixation sites as those met in HS, enables to gain more insight into the complexation phenomenon. The fixation of three metal ions, Al(III), Pb(II) and Cu(II), by ligands presenting different complexing sites in competition (catechol, carboxylate, β-hydroxy-keto), was studied. The first part of this work focused on some cinnamic acid derivatives presenting the same characteristic features as HS (aromatic nucleus, aliphatic chain). The structural parameters effect (electronic delocalization, substitution) on complexation was studied. The stoichiometries and conditional stability constants of formed complexes have been determined. The second part combined electronic spectroscopy and quantum chemical calculations to characterize complexes formed with dihydroxyanthraquinones (preferential site, fixation mode, coordination sphere). This study showed the usefulness of an approach combining experiments and molecular modeling, and to increase available knowledge about metal ion retention in natural systems.

La matière organique (MO) des systèmes aquatiques est constituée d’un mélange complexe de macromolécules qui a une grande capacité d’interaction avec les métaux modifiant ainsi leur biodisponibilité. Il existe une grande variété de sites complexants susceptibles de fixer les ions métalliques. L’objectif de ce travail est de mieux appréhender le processus de complexation de certains cations par différents sites chélatants oxygénés et soufrés de la MO. Pour atteindre cet objectif, trois catégories de MO ont été étudiées : la MO disoute (MOD) issue de masse d’eau, la MOD fractionnée et des molécules modèles de la MO. Dans chacune de ces classes, des échantillons soufrés et oxygénés ont été comparés pour permettre d’évaluer l’influence de la présence de sites soufrés sur les propriétés complexantes des métaux par la MO. Les études ont été menées au moyen de méthodes de chimiométrie et de chimie quantique combinées à des techniques de spectroscopie électronique. Les résultats obtenus ont montré que la MOD, caractérisée dans un premier temps, voit ses capacités complexantes augmenter avec la concentration en soufre. Le soufre semble avoir un effet sur le pouvoir complexant, mais aucune information spectrale n’a pu prouver la présence de complexes obtenus à partir de sites soufrés. L’utilisation de molécules modèles a quant à elle mise en évidence, pour un grand nombre de cations et pour deux types de fonctions, le pouvoir complexant supérieur des sites soufrés par rapport aux sites oxygénés. Il a également été montré qu’une fonction dithiol a un pouvoir de fixation des métaux plus important qu’une fonction hydroxy-thiocétone. / Organic matter (OM) of aquatic systems is a complex mixture of macromolecules which has a high capacity for interaction with metals and thus modifies their bioavailability. There is a wide variety of complexing sites available to bind metal ions. The objective of this work is to have a better understanding of the process of complexation of certain cations by different oxygenated and sulfur-containing chelating sites of OM. To achieve this objective, three categories of OM were studied: dissolved OM (DOM) from fresh water, fractionated DOM and model compounds of OM. In each of these classes, sulfur and oxygen samples were compared to evaluate the influence of the presence of sulfur-containing sites on the complexing properties of metals by OM. The studies were conducted using chemometric and quantum chemistry methods combined with electronic spectroscopy techniques. The results obtained showed that the MON, characterized initially, sees its complexing capacities increase with the concentration of sulfur. Sulfur appears to have an effect on the complexing power, but no spectral information has been able to prove the presence of complexes obtained from sulfur-containing sites. The use of model molecules has shown the higher complexing power of the sulfur-containing sites compared to the oxygenated one for a large number of cations and for two types of functions. It has also been shown that a dithiol function has a greater binding power of metals than a hydroxy-thioketone function.

La grande majorité des médicaments (principes actifs et excipients) sont généralement préparés à l'état solide (poudre, comprimés, gélules) qui peut exister sous différentes formes : polymorphes cristallins ou amorphes. Ces formes se comportent différemment dans le corps humain et ont un impact considérable sur l'efficacité thérapeutique et la stabilité du médicament. Contrôler et prédire les propriétés de l'état solide durant la fabrication et le stockage sont donc les principaux problèmes dans le développement de nouveaux produits pharmaceutiques. La principale motivation de ce travail de thèse est qu'il demeure de nombreux problèmes fondamentaux et pratiques que l'état de l’art actuel en pharmacie ne peut pas traiter efficacement. Une approche plus fondamentale est donc nécessaire et ont motivé le choix de cette étude. Un programme de recherche portant sur l’état physique des composés de base des médicaments- des petites molécules organiques – a été mené. Cette problématique de recherche fondamentale avec une finalité appliquée a impliqué des investigations sur:La prédiction de la stabilité des polymorphes cristallins de composés pharmaceutiques.Les propriétés physiques de l’eau à l’interface de matériaux cristallins et amorphes.La cinétique d'agrégation d'un composé modèle de la pharmacie. / Most of the active pharmaceutical ingredients and excipients are generally formulated in solid state which may exist under several different forms including crystalline polymorphs and amorphous forms. Such forms can exhibit different behaviors and have significant impact on the therapeutical efficiency and the stability of the drug product. This thesis was mainly motivated by the fundamental and practical difficulties that remained unsolved by the actual state of the art in pharmaceutical science. A fundamental approach has thus been necessary and a research program on solid state physics of basic pharmaceutical compounds (small organic molecules) has been conducted on: - Prediction of stability of crystalline polymorphs of pharmaceutical compounds;- Physical properties of interfacial water in contact with crystalline and amorphous materials;- Aggregation kinetic of a model pharmacutical compound.

La chimie bioorganométallique constitue une alternative intéressante pour faire face aux problèmes de chimiorésistance chez P. falciparum, agent principal du paludisme. Ce travail de recherche est centré sur la conception, la synthèse, l'analyse structurale et l'activité antipaludique de nouveaux dérivés de la ferroquine. A partir du squelette de la ferroquine, nous avons établi un programme de synthèse d'un grand nombre de dérivés à des fins de pharmacomodulation. L'analyse structurale conformationelle des dérivés obtenus est décrite. Les résultats des études biologiques d'inhibition de la croissance parasitaire sont très prometteurs et des relations structure-activité ont pu être dégagées. Des investigations plus complexes alliant des méthodes biochimiques et biophysiques concernant le mécanisme d'action de ces nouvelles molécules ont été réalisées et permettent de mieux comprendre le mécanisme d'action de la ferroquine. / Bioorganometallic chemistry has shown to be an interesting alternative to face the problems of drug resistance in P. falciparum, the main causative agent of malaria. This research work is based on the design, synthe sis, structural characterisation and antimalarial activity ofnew ferroquine derivatives. Starting from the ferro quine skeleton, in order to make a pharmacomodulation, we have synthesized a large array of structurally various FQ derivatives. Structural characterisation of the se derivatives is described. The results of the biological studies on the inhibition of the parasite growth are very promising and structure-activity relationships have been brought out. Additional investigations using biochemical and biophysical methods have been done concerning the mechanism of action of these new compounds. This allows us to have a better understanding of the mechanism of action of ferroquine.

Dans les cristaux piézoélectriques, qui ne possèdent pas de centre d'inversion, certaines vibrations produisent simultanément une variation du moment dipolaire et de la polarisabilité des molécules dans le solide. Il en résulte que les fréquences des phonons créés ou détruits au cours du processus de la diffusion Raman sont fortement dépendantes de leur direction de propagation relativement à 11 orientation des dipôles oscillants. Ainsi, suivant que le vecteur de propagation du phonon est parallèle ou perpendiculaire à la direction de la variation du moment dipolaire, la fréquence du phonon est longitudinale (ve) ou transversale (vt) (e et t sont souscrits), la première étant plus élevée. La séparation entre les fréquences Raman et est directement proportionnelle à la variation du moment dipolaire au cours de la vibration (aμ/aQ) et, par le fait même, à l'intensité (I) de la bande infrarouge correspondante. En infrarouge, la forte interaction entre les champs électriques des dipôles oscillants fait que la lumière peut difficilement pénétrer dans le cristal, l'indice de réfraction devenant alors très élevé. Ceci se manifeste dans les spectres par de larges bandes de réflexion, délimitées de part et d'autre par les fréquences (ve) et (vt) (e et t sont souscrits). Avec des films très minces, il est possible de déterminer directement vt et ve (t et e sont souscrits), suivant que l'absorption est étudiée à incidence normale ou oblique respectivement... / Montréal Trigonix inc. 2018

L'oxygène et les nitrates sont des molécules dont l'impact environnemental ne fait aucun doute. La réduction de l'oxygène présente un intérêt non seulement pour le développement des piles à combustibles, mais aussi pour l'étude de la corrosion. Les nitrates quant à eux sont, lorsque présents en trop grande quantité, nocifs à la santé humaine et animale et sont également, facteurs d'eutrophisation. L'une des méthodes prometteuses pour s'en débarrasser est la réduction électrochimique. Pour chacune de ces réactions de réduction, le choix de la surface catalytique est très important. En effet, plusieurs matériaux d'électrode peuvent être employés, que ce soit des métaux de transition, des métaux nobles ou encore des alliages bimétalliques. Dans le cadre de ce travail, notre choix s'est porté vers trois matériaux en particulier qui sont le cuivre, le platine et l'argent. Ils ont chacun été utilisés comme disque pour la technique de l'électrode tournante à disque interchangeable et à anneau. Nous avons choisis cette technique pour étudier le mécanisme de chacune des réactions et en déterminer les intermédiaires. L'étude du comportement de ces différents matériaux d'électrode a été réalisée en particulier en milieu acide HC1O4 0,25 M, avec quelques mesures en milieu basique NaOH et H2 SO4 pour les comparer. Nous avons ainsi pu constater que lors de la réduction de l'oxygène sur le platine, la production de peroxyde d'hydrogène est plus faible par rapport à celle observée dans le cas du cuivre. D'autre part, on observe que la plus importante production de peroxyde d'hydrogène se fait avec l'argent comme matériau d'électrode. On note également que l'apport d'anions bloque la surface électrocatalytique et favorise la production de peroxyde d'hydrogène. Le même phénomène de blocage de surface a été observé dans le cadre de la réduction des nitrates. En effet, nous avons étudié cette réaction sur les mêmes surfaces catalytiques que pour la réduction de l'oxygène. Nous avons remarqué un grand nombre d'intermédiaires de réactions, ce qui rendait difficile l'utilisation de l'électrode tournante à disque et anneau pour l'analyse du comportement. Nous avons également pu voir que le comportement diffère, dans le cas du platine, en fonction du pH du milieu. Les produits de réaction qu'on observe dans le cas du cuivre sont également différents qu'on soit en milieu acide chlorhydrique ou sulfurique. En effet dans ce dernier milieu, les sulfates s'adsorbent et la réduction ne commence que lorsqu'ils sont complètement désorbés. Dans le cas des bromures, l'adsorption de ceux-ci forme une couche à la surface qui permet à la réaction de réduction de commencer à des potentiels beaucoup plus négatifs. Enfin, on a pu remarquer l'inactivité de l'électrode d'argent dans la réaction de réduction des nitrates.

Le tissu osseux est une structure dynamique en perpétuel remaniement. Ce remaniement appelé remodelage osseux est le résultat de l’activité des deux principales cellules de l’os : les ostéoclastes qui sont responsables de la résorption de la matrice osseuse et les ostéoblastes qui la synthétisent. La cytokine RANKL (Receptor Activator of NFkB Ligand) membre de la famille du TNF (Tumor Necrosis Factor) joue un rôle essentiel dans la formation, l’activation et la survie des ostéoclastes par sa liaison à son récepteur membranaire RANK. Son ciblage spécifique est un axe de recherche majeur dans le développement de nouvelles thérapies pour le traitement des pertes osseuses telle que l’ostéoporose. Une nouvelle classe de molécules d’affinité, les Nanofitines® (NF) sont développées par la Société Affilogic. Les Nanofitines sont des protéines artificielles dérivées de la protéine de liaison à l'ADN Sac7d, de Sulfolobus acidocaldarius, ayant la capacité de se lier sélectivement à diverses cibles. Ce travail de collaboration, visait à générer des NF ciblant RANKL, étudier leur effet inhibiteur in vitro sur l’ostéoclastogénèse et déterminer leur intérêt thérapeutique potentiel pour prévenir la perte osseuse dans un modèle pré-clinique. Nous avons pu révéler un effet inhibiteur sur l’ostéoclastogénèse et de l’activité des ostéoclastes in vitro ainsi qu’un effet sur la perte osseuse dans un modèle animal révélé par des études histomorphométriques. De plus, l’analyse histologique des différents organes a permis d’écarter tous signes de toxicité. Ce travail sert donc de preuve de concept de l’utilisation de Nanofitines® pour le ciblage de molécules ayant un intérêt ostéo-articulaire. / Bone tissue is a dynamic structure undergoing constant remodeling. This bone remodeling is the result of the activity of the two main bone cells: the osteoclasts that are responsible for the resorption of the bone matrix and the osteoblasts that synthesize it. The cytokine RANKL (Receptor Activator of NFkB Ligand), a member of the TNF (Tumor Necrosis Factor) family, plays an essential role in the formation, activation and survival of osteoclasts by binding to its membrane receptor RANK. Its specific targeting is a major research focus in the development of novel therapies for the treatment of bone loss such as osteoporosis. A new class of affinity molecules, Nanofitins® (NF) are developed by Affilogic. Nanofitins® are artificial proteins derived from the Sac7d DNA binding protein, isolated from Sulfolobus acidocaldarius, that have the ability to bind selectively to various various targets. This collaborative work aimed to generate NF targeting RANKL, study their in vitro inhibitory effect on osteoclastogenesis and determine their potential therapeutic interest in a pre-clinical model of osteoporosis. We have shown an inhibitory effect on osteoclastogenesis and osteoclast activity in vitro, as well as an effect on bone loss in an animal model revealed by histomorphometric studies. In addition, histological analysis of the different organs ruled out any signs of toxicity. Taken together, these results demonstrated that Nanofitins® can be used as efficient in vitro antagonists of RANKL and prove to be effective in preserving bone in vivo.

Les molécules organiques complexes sont abondantes dans le milieu interstellaire et leur détection est indispensable à la compréhension des processus chimiques gouvernant l'univers. Les détections astronomiques sont réalisées par des télescopes comme ALMA, SOFIA, HERSCHEL et IRAM, dans le domaine millimétrique. À cette fin la spectroscopie de rotation en laboratoire est une étape indispensable. L'étude du glycolaldéhyde, de l'isocyanure d'allyle et du formiate de méthyle a été réalisée. Les spectres ont été enregistrés sur le spectromètre millimétrique et submillimétrique du PhLAM. Le glycolaldéhyde est une molécule pré-biotique possible, les états fondamentaux et les trois premiers modes de vibration des deux isotopologues 13C ont été modélisés par le modèle théorique du Hamiltonien de Watson. Le formiate de méthyle, isomère du glycolaldéhyde, est très abondant dans le milieu interstellaire. Il contient un groupe méthyle et est caractérisé par un mouvement de grande amplitude qui se couple avec la rotation globale de la molécule. La modélisation de ce couplage a nécessité un ajustement global des états de torsion νt = 0 et 1 du groupe méthyle de l'isotopologue 13C-2. Sa détection dans Orion-KL sera reportée. L'isocyanure d'allyle est d'intérêt astrophysique. Cette molécule présente une structure hyperfine due à l'atome N et résolue uniquement dans le domaine micro-onde. L'analyse des états fondamentaux des conformères Cis et Gauche les plus stables a été entendue dans le domaine millimétrique et submillimétrique. L'interaction de Coriolis (type a et b) entre les niveaux ν1 = 1 et ν2 = 1 du conformère Cis de l’isocyanure d’allyle a été modélisée. / Complex organic molecules are abundant in the interstellar medium and their detection play a big role in the comprehension of the chemical processes governing the evolution of the universe. Astronomical detection in the millimeter- wave region is realized by the use of telescopes such as ALMA, SOFIA, HERSCHEL and IRAM. For this purpose, rotational spectroscopy in the laboratory is an essential stage. In consequence, the study of glycolaldehyde, allylisocyanide and methylformate was elaborated. The spectrum of these molecules was recorded with the millimeter- and submillimeter- wave spectrometer in the PhLAM laboratory. Glycolaldehyde is a possible prebiotic molecule. The rotational spectra of the ground state and the three lowest vibrational modes for the two 13C isotopologs were modeled by a Watson Hamiltonian. The methylformate is an isomer of glycolaldehyde and is very abundant in the interstellar medium. It is characterized by the presence of methyl group establishing large amplitude motion witch couples with the global rotation of the molecule. To model this interaction for the 13C-2 isotopolog, a global fit of the two torsional states νt = 0 et 1 of the methyl group is required. The detection of νt = 1 in Orion-KL will be reported. Allylisocyanide is of astrophysical interest. This molecule establishes an hyperfine structure due to the presence of the N atom. This structure is resolved only in the micro- wave domain. The analysis of the ground state of both conformers was extended in the millimeter- and submillimeter- wave regions. Coriolis interactions of a and b types between ν1 = 1 and ν2 = 1 sates of the Cis conformer was resolved.

Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Les changements dans la forme des cellules sont essentiels à de nombreux processus qui déterminent le destin de la cellule, notamment la division cellulaire. Ils sont orchestrés par le remodelage de structures mécanosensibles à base d’actine contrôlant la tension cellulaire. Les évidences récentes laissent croire que le contrôle de qualité des protéines pourrait contribuer à la régulation spatiotemporelle du remodelage des structures d’actine par des mécanismes de séquestration, de recyclage et de dégradation protéiques. Les chaperons moléculaires de la famille des HSPB apparaissent comme des modulateurs des structures à base d’actine en conditions physiologiques. Durant un stress protéotoxique, ces protéines séquestrent des composantes cellulaires endommagées afin de prévenir leur agrégation. Bien que leur implicationdans différentes pathologies soit démontrée, le mode d’action des HSPB demeure encore peu compris. Les travaux effectués dans le cadre de cette thèse adressent l’hypothèse centrale que le complexe chaperon formé d’HSPB8 et de son co-chaperon BAG3 régule le remodelage des structures à base d’actine qui dirigent la division cellulaire. Nos travaux ont établi que lors de la mitose, BAG3, d’une manière dépendante de son association avec HSPB8, facilite l’arrondissement mitotique requis pour le positionnement du fuseau et la ségrégation adéquate des chromosomes. Nous montrons que la réduction des niveaux d’HSPB8 ou de BAG3 interfère également avec le désassemblage de l’anneau contractile d’actomyosine et l’abscission des cellules filles lors de la cytokinèse. Cet effet est corrélé avec une augmentation de la prévalence de cellules multi-nucléées, laquelle est restaurée à des niveaux contrôles par des drogues qui normalisent la dynamique de l’actine dans les cellules déplétées en HSPB8. Ceci établit un lien de cause à effet entre la dérégulation de la dynamique de l’actine et les défauts de division cellulaire observés dans ces cellules. De plus, l’inhibition du désassemblage de l’anneau d’actomyosine est corrigée par la rapamycine, une drogue qui active la dégradation par autophagie. Inversement, ce phénotype est reproduit par les cellules contrôles traitées avec des drogues qui réduisent le flux autophagique. Ces observations suggèrent que la régulation de la morphodynamique mitotique par HSPB8-BAG3 impliquerait sa fonction dans l’autophagie sélective. En outre, pendant la mitose et la cytokinèse, HSPB8-BAG3 limiterait la polymérisation de l’actine branchée. Notamment, HSPB8-BAG3 semble faciliter l’arrondissement mitotique et la dynamique d’un réseau sous-cortical d’actine qui dépend d’Arp2/3, en modulant la déacétylase HDAC6 et son substrat la cortactine, tous deux intervenants dans les processus d’autophagie sélective. L’ensemble de ces travaux contribue à une meilleure compréhension des mécanismes par lesquels le complexe chaperon HSPB8-BAG3 facilite les transitions dans la forme des cellules qui contrôlent des fonctions essentielles, notamment la division cellulaire. Ils identifient de nouvelles cibles cellulaires du complexe chaperon impliquées dans le remodelage des structures à base d’actine, lesquelles pourraient contribuer au développement de pathologies associées avec une dérégulation du complexe, notamment à la progression tumorale. / Changes in cell shape are essential to key cellular processes that determine the cell fate, including cell division. They are orchestrated by the remodeling of mechanosensitive actin-based structures guiding cellular tension. Recent data suggest that protein quality control may contribute to the spatiotemporal remodeling of actin-based structures through protein sequestration, recycling and degradation mechanisms. Incidentally, the molecular chaperones of the HSPB family appearas modulatorof actin-based structures under physiological processes. These proteins are known to sequester damaged cellular constituents to prevent their toxic aggregation during proteotoxic stress. Whilst their implications in human pathologies have been clearly established, their mode of action is still poorly understood. The work presented in this thesis addresses the central hypothesis that the chaperone complex formed by HSPB8 and its co-chaperone BAG3 would facilitate the remodeling of actin-based structures, which is deemed instrumental for proper mitotic progression. We have shown that during mitosis, BAG3, in a manner requiring its association with HSPB8, facilitates mitotic rounding, spindle positioning and accurate chromosomes segregation. We further showed that depletion of HSPB8 or BAG3 silencing also interferes with disassembly of the contractile actomyosin ringduring cytokinesis, thereby impairing daughter cells abscission. Such an effect is correlated with accumulation of multinucleated cells, a defect which is corrected by drugs that normalize actin dynamics in HSPB8-depleted cells. These results established a cause-effect relationship between deregulation of actin dynamics and the cell division defects induced by HSPB8 silencing. Further, we found that such a phenotypecan be rescued by rapamycin, a drug that stimulates autophagy, while itis recapitulated in control cells by inhibitors of autophagic degradation. These results, and others presented in this thesis, suggest that the regulation of cell shape remodellingby HSPB8-BAG3 may involve their function in the selective targeting of proteins for autophagic degradation. Finally, evidence was obtained that during mitosis, like during cytokinesis, HSPB8-BAG3 would act by limiting branched actin polymerization. We found that HSPB8-BAG3 can modulate mitotic rounding and the dynamics of an Arp2/3-dependent subcortical actin pool that contributes to spindle positionning, by restrictingthe activity of HDAC6 deacetylase maybe on its target cortactin, both having a role in selective autophagy processes. Together, this work contributed to a better understanding of the mechanisms by which the chaperone complex HSPB8-BAG3 would facilitate transitions in cellshape during cell division and uncovered novel targets of HSPB8-BAG3 that may be implicated in the development of human disorders associated with deregulation of the chaperon complex, notably cancer.