Le galactosylcéramide ou GalCer, dérivé glycolipidique, est l'un des récepteurs cellulaires du VIH. Il agit grâce à son affinité élevée pour la boucle V3 de la gp120 du VIH. Une des stratégies thérapeutiques employées consiste en la synthèse de leurres visant à mimer ce récepteur afin de bloquer la reconnaissance entre le virus et les cellules GalCer(+) et CD4(+). De plus, la plupart des processus de reconnaissance cellulaire sont multivalents. L'inhibition de ces processus est donc plus efficace quand un inhibiteur multivalent est utilisé. C'est dans ce contexte que l'utilisation de dendrimères phosphorés catanioniques analogues du GalCer mimant les surfaces cellulaires a été envisagée. Ces composés sont obtenus par une simple réaction acido-basique dans l'eau entre un dendrimère à terminaisons acide et un aminosucre à longue chaine appelé aminolactitol. Les dendrimères catanioniques résultants sont des assemblages supramoléculaires dont la stabilité est assurée par des interactions hydrophobes entre les branches du dendrimère et les chaînes de l'aminosucre. Les travaux précédents réalisés dans nos laboratoires ont ainsi montré que ces analogues multivalents du GalCer sont des très bons inhibiteurs du VIH-1 mais qu'ils possèdent une toxicité cellulaire non-négligeable. Dans le but de diminuer cette cytotoxicité et d'étudier l'influence de la périphérie du dendrimère sur l'activité anti-VIH par l'introduction de diverses modifications chimiques près de la paire d'ions, nous avons conçu une série de dendrimères de première génération à terminaison acide phosphonique et leurs analogues catanioniques du GalCer. Ces composés et leurs précurseurs ont été étudiés par spectrométrie de RMN du proton, du phosphore 31 et du carbone 13. En particulier, la spectrométrie de RMN du phosphore 31 a été un outil efficace pour contrôler les modifications chimiques. L'hypothèse centrale de cette stratégie était la possibilité d'augmenter la stabilité de la paire d'ions grâce à des modifications chimiques, notamment par l'augmentation des effets hydrophobes apportés par une chaîne alkyle supplémentaire. Cette série d'analogues catanioniques du GalCer montre une très bonne activité mais des index thérapeutiques bas à cause des valeurs relativement élevées de la toxicité, malgré les modifications structurales réalisées. C'est pourquoi nous avons d'abord vérifié que cette cytotoxicité n'était pas liée aux propriétés d'aggrégation de ces analogues catanioniques dendritiques. Cette validation a conforté notre hypothèse initiale qui explique la cytotoxicité par un manque de stabilité de la paire d'ion in vitro, et la libération partielle d'aminolactitol dans le milieu biologique, dont les propriétés détergentes pourraient expliquer la cytotoxicité. Pour valider cette hypothèse, des études par fluorimètrie ont été réalisées avec des composés modèles, à l'aide de nouveaux analogues catanioniques fluorescents conçus pour cette étude. Les constantes de dissociation obtenues par spectrofluorométrie sont faibles (de l'ordre de 10-5 M) pour tous les dendrimères. Cela signifie que la paire d'ions est partiellement dissociée dans le milieu de culture cellulaire. Il n'est donc pas exclu que des interactions entre les aminolactitols du catanioniques et des récepteurs cellulaires renforcent la dissociation. En effet, ces constantes de dissociation sont 10000 fois plus grandes que celles correspondantes à des autres partenaires biologiques du GalCer, par exemple, la constante de dissociation du complexe GalCer-gp120 est de l'ordre de la nanomole. Bien qu'il s'agisse d'un modèle, la paire d'ions n'est pas sans doute capable de maintenir l'association catanionique. Ces travaux nous ont permis de corréler des propriétés biologiques de dendrimères catanioniques à leur comportement physico-chimiques et pourraient aider à concevoir d'autres candidats analogues multivalents du galcer plus performants.

Le développement de sources d’énergie renouvelables telles que les combustibles solaires est une question cruciale dans le contexte actuel du réchauffement de la planète. L'eau est une source abondante, respectueuse de l'environnement, bon marché et abondante en électrons et en protons nécessaires à la production de combustible. Par conséquent, l'oxydation de l'eau activée par la lumière est une étape clé de la photosynthèse artificielle et le développement de catalyseurs efficaces, robustes et durables constitue un objectif important pour les chimistes. Dans la première partie de cette étude, nous nous concentrons sur le développement de tels catalyseurs basés sur des complexes métalliques à base de métaux de la première série des éléments de transition tel que le cuivre pour cette étude. L'électrocatalyse et la photocatalyse par oxydation de l'eau ont été étudiées. La deuxième partie du travail concerne la formation de paires d'ions entre les espèces à double charge opposée du catalyseur complexe et de l'accepteur d'électrons et du photosensibilisant et du catalyseur complexe. Cette étude devrait apporter des preuves solides de l'influence de chaque composant du photosystème par l'association et la dissociation de paires d'ions.Dans la troisième partie, nous étudions un système synthétique sensibilisant-catalyseur capable de photoactiver une molécule d’eau liée à l’unité catalytique par le biais d’une oxydation à deux électrons et à deux protons, réalisant toute la caractérisation photophysique de la dyade. Par conséquent, l’étude des complexes moléculaires pour la photosynthèse artificielle fournit diverses orientations pour développer le rendement d’utilisation de l’énergie solaire. / Development of renewable energy sources like solar fuels is a crucial issue in the actual context of global warming. Water is an environmentally friendly, cheap and abundant source of the electrons and protons needed for fuel production. Therefore, light-activated water oxidation is a key step in artificial photosynthesis and the development of efficient, robust and sustainable catalysts is an important goal for chemists. In the first part of this study, we focus on the development of such catalysts based on earth abundant copper complexes. The water oxidation electrocatalysis and photocatalysis were investigated. The second part of the work concerns the ion pair formation between the oppositely double charged species of complex catalyst and electron acceptor and Photosensitizer and complex catalyst are investigated. This study should bring solid evidence on the influence of each component in photosystem through the ion pair association and dissociation. In the third part, we study a synthetic sensitizer-catalyst system that can photoactivate a water molecule bound to the catalytic unit through a two-electron, two-proton abstraction, performed all the photophysical characterization of the dyad. Therefore, studying molecular complexes for artificial photosynthesis provides diverse direction to develop the utilization efficiency of solar energy.