La premiere partie du manuscript concerne l'etude des performances metrologiques d'un etalon secondaire de frequence utilisant les transitions a deux photons du rubidium. La mesure de la frequence absolue de cet etalon est decrite ainsi que ses applications a la spectroscopie de l'hydrogene atomique. La seconde partie concerne le calcul tres precis des niveaux d'energie et des fonctions d'onde de l'ion moeculaire H2+, ainsi que des resonances des especes exotiques ou l'electron est remplace par un muon ou un pion. A partir des fonctions d'onde, les probabilites de transition a deux photons entre niveaux vibrationnels de H2+ sont calculees. Un nouveau shema experimental pour deduire le rapport de la masse du proton a celle de l'electron par spectroscopie de H2+ est propose et discute. Enfin, une nouvelle methode de calcul du probleme coulombien a trois corps en deux dimensions est proposee et appliquee a l'helium.

Présentation de deux expériences, utilisant les corrélations de polarisations entre des paires de photons optiques issus d'une cascade atomique (dont l'une est très proche de l'expérience utilisée par Bell), en utilisant des polariseurs a une voie ou des polarimètres optiques. Discussion de la précision statistique des expériences, en bon accord avec les prédictions quantiques, ce qui semblerait exclure la probabilité de réinterprétation de la mécanique quantique par une théorie locale a paramètres supplémentaires.

Ce memoire presente une contribution a la recherche de nouveaux milieux non-lineaires pour l'optique quantique. L'objectif final consiste a pouvoir controler les fluctuations quantiques d'un faisceau laser au moyen d'un dispositif de mesure quantique-non-destructif (qnd). Une etude experimentale a ete effectuee concernant les proprietes quantiques des diodes laser, puisque l'utilisation de ces dernieres, comme faisceaux de signal et de mesure couples par un dispositif qnd, a ete envisagee. On montre que leurs fluctuations quantiques d'intensite peuvent etre reduites en dessous du bruit de photon a temperature ambiante, mais qu'un large exces de bruit de phase subsiste dans tous les cas, ce qui empeche leur utilisation immediate dans une experience interferometrique sensible au bruit quantique. Un piege magneto-optique d'atomes de rubidium alimente par un jet atomique ralenti par laser est realise experimentalement. Nous mettons en evidence un couplage classique entre deux faisceaux laser pompe et sonde, au moyen du milieu d'atomes pieges, qui est un milieu resonnant pour lequel l'elargissement doppler est negligeable devant la largeur naturelle de l'etat excite. Afin d'exalter les non-linearites obtenues et permettre un couplage sensible aux fluctuations quantiques des deux faisceaux, les atomes pieges sont entoures d'une cavite interferometrique. Divers regimes de bistabilite a un faisceau sont mis en evidence. Nous etudions enfin comment la perturbation provenant des faisceaux de piegeage peut etre contournee en realisant, par controle du pompage optique, un mode de fonctionnement sombre du piege pour lequel la majeure partie de la population atomique se trouve sur un niveau qui n'est pas couple a ces faisceaux .

En nous concentrant sur les valeurs du module de cisaillement l’équilibre Geq pour le modèle bien connu des polymères vitrifiables (echantillionné par le biais de la MD), nous avons adressé la question générale de en quoi les propriétées méchaniques des couches mince diffères de la phase volumique. Il a été démontrè que dans les deux cas Geq de manière non ambigus sèpare l’état fluide (Geq = 0) de l’état vitreux (Geq > 0). Nous avons aussi insisté sur le fait que Geq pour la couche mince dépend de lépaisseur du film h mais aussi de de la pression tangentielle qui est un résultante de la procédure de préparation de la couche mince / Focusing on the equilibrium shear modulus Geq of well-known glass-forming polymer model system (sampled by means of MD), we have addressed the general question of how the mechanical properties of the thin polymer films differs from the bulk. Using ”stress fluctuation” formalism we obtained Geq(T) for the bulk and films. It has been demonstrated that in both cases Geq unambiguously separates the fluid state (Geq = 0) from the glass (Geq > 0). We also stressed that Geq for the film does not only depend on film thickness h, but also on tangential pressure that is a consequence of the film preparation procedure.

Ce travail s’inscrit dans le domaine des cages moléculaires, édifices dont la géométrie définit unecavité tridimensionnelle capable de contenir d’autres entités.L’objectif de cette thèse est la synthèse de cages moléculaires covalentes possédant despropriétés d’encapsulation et une taille modulables. Les cages synthétisées avec succèsincorporent des porphyrines de zinc ou bases libres, ainsi que huit ligands triazoles périphériques.Des molécules ont pu être encapsulées par coordination aux porphyrines ou par interactions π, cequi démontre la capacité de la cage à s’adapter à l’invité grâce à sa flexibilité. La coordinationd’ions argent(I) permet de passer d’une conformation aplatie à une conformation ouverte. Lecaractère commutable de la cage a été démontré par décoordination de ces ions. Enfin, lacoordination d’ions argent(I) aux ligands de la cage augmente la stabilité de deux ligandsditopiques, le DABCO et la pipérazine, au sein de la cavité. Elle permet aussi l’accès de la cavité àdes molécules non encapsulées en l’absence d’argent(I). Ces résultats démontrent le contrôleallostérique de l’encapsulation de molécules par un stimulus chimique. / This work belongs to the field of molecular cages, hollow structures enclosing a three-dimensionalcavity able to encapsulate other molecules.The goal of this thesis include the synthesis of molecular covalent cages with a controllablecavity size able to perform switchable guest encapsulation. A DABCO-templated click reactionafforded three flexible covalent cages, endowed with two zinc(II) or free-base porphyrins and eightperipheral triazole ligands. Various guest molecules could be encapsulated by coordination toporphyrins or π-π interactions, in an induced-fit mechanism, probing the ability of the cage to adaptto the guest thanks to its flexibility. Coordination of silver(I) ions to the peripheral triazoles allow toswitch from a flattened to an open and locked conformation. Removal of the ions proved thecommutability of the cage. Finally, coordination of silver(I) ions to triazole ligands increase thestability of two ditopic ligands, DABCO and piperazine, inside the cavity. It also allowed the accessto the cavity of molecules that were not otherwise encapsulated. These results shows the allostericcontrol of guest encapsulation by a chemical stimulus.

Les glycoprotéines de fusion virales de classe 1 contrôlent la fusion entre lenveloppe virale et la membrane cellulaire. Ces glycoprotéines présentent une extrémité N-terminale indispensable à la fusion, le peptide de fusion. Les peptides de fusion sont capables dinduire à eux seuls la fusion de membranes in vitro. Dans cette étude, nous avons dabord analysé les peptides de fusion de gp41 du HIV et de gp30 du BLV. Ces deux peptides de fusion sont des peptides obliques : ils sinsèrent obliquement dans la membrane sous forme hélicoïdale. Nos études ont montré une relation entre la capacité de ces deux peptides de fusion à sinsérer obliquement dans la membrane et la capacité de leurs glycoprotéines de fusion à induire la fusion. Dans le cas du BLV, nous avons également montré une relation entre lobliquité du peptide de fusion et sa fusogénicité. Cette relation obliquité-fusogénicité a été utilisée pour prédire avec succès la région minimale des deux peptides de fusion suffisante pour induire une fusion significative in vitro, qui correspond respectivement aux douze et aux quinze premiers acides aminés de gp41 et gp30. Nos résultats montrent également que le peptide caméléon, un peptide de novo avec une structure labile, sinsère obliquement dans la membrane et induit la fusion in vitro. Le fait que ce peptide fasse partie des peptides obliques, comme les peptides de fusion du HIV et BLV, renforce lhypothèse dun lien entre la fusogénicité des peptides de fusion et leur flexibilité structurale. De nombreuses études réalisées sur les glycoprotéines de fusion de classe 1 indiquent que le domaine transmembranaire intervient également dans la fusion virale. Ce domaine doit être suffisamment long pour que la fusion soit complète. Dans ce travail, nous avons montré quun peptide transmembranaire modèle, le peptide KALR, est capable de sinsérer et dinduire la fusion de liposomes in vitro. En comparant les résultats de modélisation moléculaire avec ceux de FTIR et ceux de la fusion de phase lipidique/perméabilisation de liposomes, nous avons également montré que le taux dinsertion membranaire et la fusogénicité de KALR dépendent de la longueur de son cur hydrophobe. En effet, le taux dinsertion de KALR dans la membrane est beaucoup plus important lorsquil contient un cur hydrophobe lui permettant de traverser entièrement la membrane. Dans cette situation, KALR est capable dinduire la déstabilisation et la fusion de membranes alors que lorsque son cur hydrophobe est trop court pour lui permettre de traverser la membrane, il en est incapable. Ces résultats ont permis dapporter des éléments de compréhension des mécanismes intervenant lors de la fusion induite par les glycoprotéines de fusion virales. / Abstract: Class 1 fusion glycoproteins of viruses are involved in the fusion between viral envelope and cell membrane. The N-terminal extremity of these glycoproteins, called fusion peptide, is essential for fusion. Fusion peptides are able to induce by themselves in vitro membrane fusion. Firstly, we analysed fusion peptides of HIV-1 gp41 and BLV gp30. These two peptides are tilted peptides: they insert obliquely in the membrane when helical. Our studies showed a correlation between the ability of these two fusion peptides to insert obliquely in the membrane and the ability of whole glycoproteins to induce fusion. For BLV, a relationship between the obliquity of the fusion peptide and its fusogenicity was also observed. This obliquity/fusogenicity relationship was used to successfully predict the minimal region of the two fusion peptides sufficient to induce significant in vitro fusion. The minimal fusion peptide corresponds respectively to the twelve and to the fifteen first residues of gp41 and gp30. Our results also showed that the chameleon peptide, a de novo peptide with structural flexibility, inserts obliquely into the membrane and induces in vitro fusion. The fact that this peptide is a tilted peptide, like fusion peptides of HIV-1 and BLV, confirms the hypothesis of a relationship between the fusion peptides fusogenicity and their structural flexibility. A lot of studies on class 1 fusion glycoproteins of viruses indicate that the transmembrane domain is also directly involved in the viral fusion. Glycoproteins must have a domain long enough to induce complete fusion. In this study, we showed that a model transmembrane peptide, KALR peptide, is able to insert into membranes and to induce their fusion. By comparing molecular modelling results with those of FTIR, of liposomes lipid-mixing and of liposomes leakage, we also showed that the insertion rate into the membranes and the fusogenicity of KALR depend on the length of its hydrophobic core. Indeed, the insertion rate of KALR into the membrane is greatly larger when it contains a hydrophobic core long enough to allow the peptide to traverse the membrane. In this situation, KALR is able to destabilize membranes and to induce their fusion, while when it is too short to match the membrane, it is unable to induce fusion. These results allow to better understanding mechanisms involved in the fusion induced by viral fusion glycoproteins.

RESUME: Le travail de recherche rapporté dans cette thèse concerne lamélioration de traceurs marqués au fluor-18 utilisés en routine clinique : la 2-[18F]fluoro-L-tyrosine et le 2-désoxy-2-[18F]fluoro-D-glucose. Les résultats relatifs à lacide aminé, de valeur confirmative pour les connaissances publiées antérieurement dans la littérature, consistent en une validation chez le rat qui entérine le potentiel de ce traceur pour létude de la vitesse de synthèse des protéines cérébrales in vivo. Les perspectives futures pour ce traceur sont dès lors lextension de son utilité dans le domaine de loncologie et son utilisation pour létude de phénomènes physiologiques neurologiques. Durant ce travail, des techniques décrites dans la littérature, mais non pratiquées au CRC ont fait lobjet dune implémentation et sont maintenant accessibles (modèle du rat vigile, méthodes de synthèse de polymères à empreinte moléculaire). La partie principale du travail concerne la récupération du [18F]fluorure et son utilisation pour le marquage nucléophile sans étape dévaporation. La synthèse du 2-désoxy-2-[18F]fluoro-D-glucose a servi de réaction témoin pour tester lapplicabilité des méthodes développées dans ce cadre. Deux stratégies différentes, lune utilisant des supports ioniques et des solvants protiques, lautre utilisant des supports non ioniques et des solvants non protiques, ont permis datteindre les buts fixés avec des rendements dincorporation du [18F]fluorure de même ordre de grandeur que ceux obtenus en radiochimie usuelle du fluor-18. La méthode utilisant les supports non ioniques a par ailleurs démontré sa grande généralité vis-à-vis de précurseurs divers, aliphatiques et aromatiques, dans des conditions de marquage diverses, notamment à température modérée. Les perspectives de ces méthodes nouvelles pour la fabrication des traceurs TEP tirent parti de la possibilité de les implanter dans un automate miniaturisé (milli- ou micro-réacteur), à visée synthétique ou analytique. Lefficacité et la simplicité des méthodes de récupération sans évaporation mises au point dans ce travail les destinent à être utilisées aussi bien en développement des traceurs quen synthèse de routine. Elles sont applicables aussi bien à léchelle des automates courants quà celle des futures applications microfluidiques. Par ailleurs, nous sommes persuadés de lintérêt des polymères à empreinte moléculaire dans le créneau des méthodes analytiques. Egalement applicables à des systèmes miniaturisés, ils devraient aider à la réalisation danalyses automatisées des produits finis et à une libération accélérée. Le gain de temps et les moindres pertes de principe actif conduiront alors à une meilleure disponibilité des traceurs TEP et à leur participation accrue aux objectifs de la médecine personnalisée. Nous pensons dès lors avoir ouvert quelques pistes de recherche prometteuses pour la mise en application de ses nouvelles technologies au domaine de la tomographie à émission de positon. / SUMMARY: The results reported in this work concern the improvement of 18-fluorine labelled radiopharmaceuticals used in routine clinical applications: 2-[18F]fluoro-L-tyrosine and 2-deoxy-2-[18F]fluoro-D-glucose. The study of the metabolism of non carrier added 2-[18F]fluoro-L-tyrosine in rats confirms that this tracer is rapidly and extensively incorporated into cerebral proteins and is therefore well suited to the assessment of Protein Synthesis Rate (PSR) in vivo by PET. A correction for the appearance of metabolites is advised for quantitative interpretation of the data. An improvement in the radiosynthesis is necessary to make 2-[18F]fluoro-L-tyrosine widely available for its application in oncology and to envisage the extended use of this tracer for the study of the protein synthesis in other physiological or pathological processes. The second chapter deals with use of molecular imprints in the PET radiochemistry. The molecularly imprinted polymers were synthetized, characterized and tested for the production of specific PET tracers and the plasma analysis of the parent metabolites. The third part of the work consisted in a development of new methods for the [18F]fluoride recovery in order to permit the labelling of different precursors through nucleophilic substitution without the evaporation step classically performed in 18-fluorine radiochemistry. The synthesis of 2-deoxy-2-[18F]fluoro-D-glucose has been used as a tool for the evaluation of the developed methods. Two strategies were considered to concentrate and recover the [18F]fluoride. The first one used ionic solid supports and protic solvents. The second one relied on the use of non ionic solid supports and non protic solvents. Both strategies led us to reach [18F]fluoride incorporation yields as high as in classical radiosyntheses with evaporation. Ionic liquids and tertiary alcohols were also evaluated in order to improve the tolerance of the [18F]fluoride nucleophilic substitution to water. The molecularly imprinted polymers and the new methods for the recovery of [18F]fluoride will now be tested for the implementation of PET tracers radiosynthesis and quality control into microchip devices.

Les travaux présents dans ce mémoire concernent l'imagerie par voie optique proche infrarouge dans un milieu qui diffuse la lumiere. L'application visee est une imagerie in vivo de l'intérieur des tissus biologiques. Deux techniques expérimentales différentes, opérant en configuration de retrodiffusion, ont ete développées. Leur principe commun est la sélection temporelle de la lumière revenant de l'objet éclaire. Pour la première technique, l'amplification paramétrique optique en régime femtoseconde a permis la réalisation d'une porte temporelle de 200 femtosecondes. Les images résolues temporellement sont obtenues a la cadence vidéo, directement a deux dimensions. Le choix d'un accord de phase non colineaire de type ii permet a la fois l'optimisation de la résolution spatiale latérale et l'obtention des images résolues temporellement sur fond noir. Les performances de cette technique ont été évaluées a travers différents milieux artificiels, liquides ou solides, qui diffusent plus ou moins fortement vers l'avant. Pour la seconde technique, une diode superluminescente remplace avantageusement la source laser femtoseconde de la technique precedente. C'est alors la faible longueur de cohérence temporelle de la source lumineuse qui permet la selection temporelle du signal lumineux grâce a une mesure interferometrique. Pour cette technique, connue sous le nom de tomographie optique cohérente (oct), nous avons mis en uvre un système de détection hétérodyne en modulant la phase du faisceau signal grâce a l'effet electro-optique. Des images de tissus biologiques, acquises point par point, ont pu ainsi être réalisées : par exemple une coupe longitudinale d'un il de lapin et une image 2d, perpendiculairement a sa surface, d'un oignon.

Ce travail est axe sur l'etude des effets orientationnels induits par photo-isomerisation et de la relaxation de l'ordre cree. La methode que nous utilisons est basee sur la possibilite de certains materiaux de devenir dichroiques et birefringents lorsqu'ils sont eclaires par une lumiere polarisee et d'acquerir des proprietes non-lineaires du premier ordre, si un champ electrique est applique simultanement. Cette methode permet d'induire, par voie optique, un ordre orientationnel a partir de molecules photo-isomerisables. Cette orientation est la consequence de la superposition de plusieurs mecanismes: le pompage selectif des molecules paralleles a la polarisation de la pompe, la redistribution angulaire (non-centrosymetrique s'il y a un champ) et enfin, la relaxation angulaire. Ce modele a deja ete demontre sur la molecule de disperse red 1 (derivee de l'azobenzene), mais, du fait de la brievete de la duree de vie du photo-isomere, il est impossible de determiner les differentes etapes de la rotation des molecules. Une experience de dichroisme photo-induit a ete realisee pour observer l'anisotropie des deux isomeres de la molecule. Cette experience a montre que la rotation est faible a chaque cycle de pompage mais qu'il est pratiquement impossible de determiner a quel moment du cycle la molecule tourne. Nous montrons alors, sur le systeme spiropyrane-merocyanine, que la longue duree de vie du photo-isomere permet d'obtenir des informations sur les mecanismes d'orientation. Dans le cas du spiropyrane, l'orientation a lieu aussi bien pendant la photo-isomerisation que par diffusion thermique spontanee apres la photo-isomerisation. D'autre part, ces experiences ont permis d'etudier la mobilite angulaire des molecules de merocyanine dans le polymere: elle est d'autant plus faible que la concentration des echantillons est grande, elle diminue en fonction du temps apres le processus de photo-isomerisation et elle est plus faible dans le cas d'echantillons ages. Notre etude a permis une meilleure comprehension des mecanismes d'orientation lies a la photo-isomerisation et de relaxation de l'ordre orientationnel.

Nous présentons une étude théorique de la dynamique des excitons en solutions et films pour des molécules composées de fluorenes, complétée par des résultats expérimentaux fourni par nos collègues de l'université de St Andrews. Nous introduisons l'importance et l'intérêt d'une telle étude, et les méthodes que nous utilisons pour modéliser la photo-physique ultra-rapide (pico- et sous-picoseconde) des excitons dans ces systèmes. Nous démontrons ensuite que le transfert d'exciton en solution de molécules faites d'oligofluorenes, branchées en forme d'étoile, a pour origine la relaxation moléculaire, et à une échelle de temps plus lente, le transfert de Forster entre les bars de l'étoile. Les oligofluorenes droits ne montrent pas ce transfert ultra-rapide en solution. Enfin, nous introduisons des améliorations à la théorie standard du dipole linéaire que nous utilisons pour construire un modèle microscopique de la dynamique ultra-rapide des excitons dans les films de polyfluorenes. Nos résultats sont en très bon accord avec les expériences et permettent de gagner des connaissances détaillés des procédés de transfert d'excitons dans ces matériaux.