Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Les travaux présentés dans ce mémoire de thèse portent sur la synthèse et l’étude des propriétés (électro)optiques de ligands multifonctionnels et de leurs complexes métalliques conçus pour des applications variées en particulier dans le domaine de l’optique et de la photonique. Ce travail s’articule autour de deux grands axes : les ligands photo-actifs et les ligands électro-actifs ainsi que leurs complexes métalliques. Dans le cas des ligands photo-actifs notre choix s’est porté sur l’utilisation de fonctions photo-actives à base d’azobenzène ou de stilbène connus pour leur propriétés photochromes ainsi que le pyrène connu pour ses propriétés émissives remarquables et sa capacité à s’organiser via des interactions intermoléculaires de type Pi-stacking. La fonction iminopyridine connu pour coordonner divers cations métalliques a été utilisée comme unité complexante. La complexation de ces différents ligands a permis ensuite la préparation de nouveaux complexes métalliques photo-actifs. Les nouveaux ligands ainsi que leurs complexes ont été caractérisés en solution par diverses méthodes d’analyses ainsi qu’à l’état solide par diffraction des rayons X. Un grand intérêt s’est ensuite porté sur l’étude des propriétés optiques non linéaires en utilisant des techniques expérimentales SHG, THG et Z-scan. Ces études ont montré que tous les ligands étudiés présentait une réponse ONL importante et que cette même réponse était modulé en fonction du nombre d’unités photo-actives ainsi que de la nature des substituants portés par ces ligands. De plus, la réponse ONL était modulée par la complexation des cations métalliques et aussi par la nature des métaux utilisés. Ces résultats indiquent que les systèmes préparés et étudiés étaient de bons candidats pour des applications en photonique et en optoélectronique. Dans le cas des ligands électro-actifs nous nous sommes intéressés à la synthèse de nouveaux ligands contenant l’unité TétraThiaFulvalène (TTF) connue être un bon donneur d’électrons et une entité chélatante de type azine et des leurs complexes. La complexation de ces ligands nous a permis l’obtention de nouveaux complexes métalliques électro-actifs qui ont été caractérisés en solution et à l’état solide par la résolution cristalline de leurs structures. De plus certains des ligands préparés présentent des propriétés reconnaissance optimales vis-à-vis de l’ion F- qui se traduisent par l’apparition d’une nouvelle bande d’absorption dans la région du visible et la variation des potentiels redox à laquelle vient s'ajouter une signature colorimétrique visible à l'œil nu (changement de couleur de la solution). / The work presented in this thesis focuses on the synthesis and study of properties (electro) optical multifunctional ligands and their metal complexes designed for various applications especially in the field of optics and photonics. This work is structured around two main axes : the photoactive ligands and electroactive ligands and their metal complexes. In the case of photoactive ligands our choice fell on the use of functions based photoactive azobenzene or stilbene known for their photochromic properties and pyrene known for its outstanding emission properties and its ability to organize via intermolecular interactions of ¶-stacking. The iminopyridine function known to coordinate various metal cations was used as complexing unit. Complexation of these ligands then allowed the preparation of new photoactive metal complexes. The novel ligands and their complexes were characterized in solution by various methods of analysis as well as the solid state by X-ray diffraction. Great interest was then focused on the study of nonlinear optical properties using experimental techniques SHG, THG and Z-scan. These studies showed that all studies ligands showed extensive NLO response and that the same response was modulated depending on the number of photoactive units and the nature of the substituents on these ligands. In addition, the NLO response was modulated by the complexation of the metal cation and also by the nature of the metals used. These results indicate that the prepared and studied systems were good candidates for applications in photonics and optoelectronics. In the case electroactive ligands we are interested in the synthesis of new ligands containing tetrathiafulvalen unit (TTF) known to be a good electron donor and a chelating entity azine and their complexes. The complexation of these ligands has allowed us to obtain new electroactive metal complexes that were characterized in solution and in the solid state by the resolution of crystalline structures. In addition some of the prepared ligands exhibit optimal recognition properties vis-a-vis the ion F- that result in the appearance of a new absorption band in the visible region and changes in redox potential in which complemented by a visible color signature to the naked eye (color change of the solution)

Le Benzo(a)pyrène (B(a)P) est un hydrocarbure polycyclique aromatique (HAP). Il provient de la combustion incomplète de matériaux organiques, de la circulation automobile, du chauffage domestique, du tabagisme et de l'alimentation. Il est métabolisé principalement dans le foie. Il existe pour le B(a)P trois voies métaboliques : la monoxygenation, la voie des peroxydases et la voie des quinones. Une fois le B(a)P biotransformé, ses métabolites sont conjugués principalement au glutathion, au PAPS (3'-phosphoadenosine-5'-phosphosulfate) et l'UDPGA (acide uridine 5'-diphosphoglucuronique). On connaît le pouvoir cancérogène et génotoxique du B(a)P, cependant, certains médicaments pourraient interférer dans une ou plusieurs voies métaboliques utilisées par ce dernier, voire même dans le processus de réparation de l'ADN lors de la formation d'adduits ADN-BPDE (BPDE : benzo(a)pyrène diol époxyde) chez l'humain. Les connaissances actuelles concernant le potentiel d'interactions des médicaments sur le pouvoir cancérogène du B(a)P restent minimes. Très peu d'information existe sur les interactions métaboliques entre le B(a)P et médicaments pouvant affecter le taux de formation des adduits à l'ADN. Les objectifs de cette étude consistent à mettre au point une méthode analytique spécifique pour mesurer le taux de formation d'adduits ADN-B(a)P et à l'appliquer pour identifier des médicaments susceptibles d'interférer dans ce processus. Pour cela, on incube des lignées cancéreuses d'hépatocytes humains (HepG2) pendant 6 h en présence de 30 µM de 7-10 14C B(a)P (doublement marqué en C7 et en C10) seul ou en présence du médicament à tester (la concentration du médicament = 10 x la concentration maximale plasmatique thérapeutique). La gamme de médicaments sélectionnée a un large spectre de consommation dans le monde. Cette gamme est composée de : l'acétaminophène, l'ibuprofène, l'acide acétylsalicylique, l'acide méfénamique, le naproxène, l'acide valproïque, le carbamazépine, le gliclazide et la théophylline. La mesure du taux de formation d'adduits à l'ADN s'est faite par détection radiométrique sur de l'ADN isolée. On a aussi comparé les taux d'adduits formés dans les échantillons témoins (exposé seulement au B(a)P) à ceux formés en présence de médicaments. A l'aide de la méthodologie développée, nous avons observé que pour certains passages de culture cellulaires (HepG2), l'ibuprofène augmente substantiellement le taux de formation d'adduit à l'ADN du B(a)P (jusqu'à 2.3 fois), alors que le naproxène et l'acide méfénamique ont plutôt un effet protecteur (jusqu'à 0.5 fois pour le naproxène et 0.7 fois pour le l'acide méfénamique). Ces résultats suggèrent que la consommation chronique de certains anti-inflammatoires non stéroïdiens pourrait augmenter (ibuprofène) ou diminuer (naproxène et acide méfénamique) le risque carcinogène. Ceci est la première étude qui se consacre à déterminer les interactions du B(a)P avec neuf médicaments. Des études plus poussées sur la cinétique de réparation de l'ADN et sur la caractérisation des différentes interactions aboutiraient à une meilleure évaluation du risque toxicologique du B(a)P. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Bezopyrene, interactions, adduits, AINS.

Reconnu par le Centre international de recherche sur le cancer (CIRC) comme cancérigène chez l’être humain, le benzo[a]pyrène (BaP) est un des hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP) les plus étudiés. Souvent rencontrés dans de nombreux milieux de travail, les HAP sont un groupe de polluants omniprésents dans l’environnement, formé par des processus de combustion incomplets. Bien que le BaP présente un risque élevé pour la santé des travailleurs, il n’existe aucun biomarqueur spécifique au composé permettant le suivi et la surveillance d’exposition au BaP dans un lieu de travail. Le 3-hydroxybenzo[a]pyrène (3-OHBaP) est le métabolite du BaP le plus développé comme biomarqueur. Ce métabolite est principalement excrété dans les fèces, ainsi qu’une quantité infime dans l’urine, ce qui le rend difficile à mesurer. De plus, le 3-OHBaP montre une certaine rétention rénale, un facteur qui rend plus compliqué son utilisation en tant que biomarqueur car il oblige de prendre plusieurs critères en compte dans l’analyse de sa cinétique temporelle. Par ailleurs, le 1-hydroxypyrène (1-OHP) est un métabolite urinaire du pyrène souvent utilisé comme biomarqueur d’exposition aux HAP. Neanmoins, il s’agit du métabolite d’un HAP non-cancérigène et par conséquent sa capacité de démontrer le risque de cancer associé à une exposition donnée est faible. Ce mémoire visait à détecter et à évaluer l'exposition au BaP en suivant ses métabolites urinaires: le 4,5-dihydrodiol-benzo[a]pyrène et le 7,8-dihydrodiol-benzo[a]pyrène (le 4,5-diolBaP et le 7,8-diolBaP; les diolBaP). L’évaluation du 4,5-diolBaP et du 7,8-diolBaP s’est déroulée dans deux études: La première étude, surnommée « l’expérience du shampooing », portait sur un volontaire qui s’est exposé aux HAP dans un environnement contrôlé en utilisant un shampooing à base de goudron de houille. Cette étude a été conçue afin d’évaluer l'évolution temporelle du 7,8-diolBaP chez l'homme et de vérifier son potentiel en tant que biomarqueur d'exposition par comparaison avec le 1-OHP dans le même cadre expérimental. Elle a été réalisée avec deux expériences. La première portait sur une seule exposition et la seconde sur une exposition multiple. La deuxième étude, surnommée « l’étude des travailleurs », reposait sur une analyse comparative du 4,5-diolBaP, du 7,8-diolBaP, du 1-OHP et du 3-OHBaP dans un milieu de travail. Cette étude avait pour objectif d’évaluer les compétences des diolBaP dans un contexte réel à côté des biomarqueurs établis d'exposition au BaP et aux HAP. Cinq travailleurs d'une usine de production d'anodes en carbone ont accepté de participer à cette étude. Dans le cadre de ces deux études, les échantillons d'urine étaient analysés par la chromatographie en phase liquide à ultra-haute performance (UHPLC) couplée à la fluorescence. « L’expérience du shampooing » : L’expérience de l’exposition unique et celle de l’exposition multiple ont révélé une élimination de façon mono-exponentielle du 7,8-diolBaP, identique à celle du 1-OHP, avec des concentrations dans le même ordre de grandeur. Nous avons également confirmé un taux d’élimination plus rapide pour le 1-OHP en regardant ses pics. Le 7,8-diolBaP augmente en valeur maximale après chaque exposition, et cette découverte a mis en évidence une accumulation tout au long de la semaine, alors que pour le 1-OHP, le deuxième pic est plus grand, mais le troisième est plus petit, montrant ainsi moins d'accumulation pendant la même période temporelle. « L’étude des travailleurs »: Selon les résultats, la méthode analytique utilisée était incapable de discerner correctement le 4,5-diolBaP des autres contaminants urinaires éluant pendant le même temps de rétention. Le 7,8-diolBaP, quant à lui, élue à des concentrations urinaires d'un ordre de grandeur similaire au 1-OHP tel que vu chez tous les travailleurs évalués. Chez certains travailleurs, la concentration urinaire du 7,8-diolBaP était toujours plus élevée avant le début d'un quart de travail avec l'élimination qui avait lieu pendant le quart de travail pour fournir une valeur de concentration inférieure à la fin du quart de travail. Cependant, la concentration du 1-OHP a eu une hausse immédiate avec l'exposition, culminant à la fin de chaque quart de travail. Pour les autres travailleurs, les concentrations du 7,8-diolBaP et du 1-OHP étaient systématiquement plus élevées à la fin du quart de travail. Il est probable que ces variations indiquent les différentes voies d'exposition. Le présent mémoire a montré le potentiel du 7,8-diolBaP en tant que biomarqueur d'exposition spécifique au BaP et par conséquent, il fournit un point de départ pour explorer la quantification du lien entre l'exposition au BaP et ses effets néfastes sur la santé de l'être humain. L’utilisation de la spectrométrie de masse est nécessaire à confirmer l’identité des diolBaP avant d'aller de l'avant. / Benzo[a]pyrene (BaP) is one of the more commonly studied polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs), a group of omnipresent pollutants in the environment formed through incomplete combustion processes. It is listed as a confirmed carcinogen to human beings by the International Agency for Research on Cancer (IARC) and is highly present in many workplaces. Although presenting a significant health risk to workers, there are currently no convenient compound-specific biomarkers that enable the tracking and monitoring of occupational exposure to BaP. 3-Hydroxybenzo[a]pyrene (3-OHBaP) is the most developed, as a biomarker, amongst the metabolites of BaP. It’s mostly excreted with the faeces, presenting in trace amounts in urine, which makes it difficult to measure; it is also demonstrates renal retention, which adds a layer of complexity in its use as a biomarker because there are many factors to take into consideration when looking at its kinetic time course. 1-Hydroxypyrene (1-OHP), in the other hand, is a urinary metabolite of pyrene that serves as a good representative of PAH presence. It is, however, the metabolite of a non-carcinogenic PAH, and is not fully capable of representing the cancer risk posed in a given scenario. This thesis sought to detect and assess BaP exposure through tracking its urinary metabolites: 4,5-dihydrodiol-benzo[a]pyrene and 7,8-dihydrodiol-benzo[a]pyrene (4,5-diolBaP and 7,8-diolBaP; diolBaPs). 4,5-DiolBaP and 7,8-diolBaP were evaluated through two studies: The first study, the “shampoo experiment”, featured a volunteer who self-exposed to PAHs in a controlled setting by using a coal-tar-based shampoo. The study consisted of two experiments. The first focused on a single exposure and the second on multiple exposures. This study was set to evaluate the time course of 7,8-diolBaP in humans and verifying its potential as a biomarker of exposure through a comparison with 1-OHP in the same experimental framework. The second study consisted of a comparative analysis of 4,5-diolBaP, 7,8-diolBaP, 1-OHP and 3-OHBaP in an occupational setting, evaluating the competency of the diolBaPs in a real-world setting alongside established biomarkers of BaP and PAH exposure. Five workers at a carbon anode production plant volunteered to participate in this study. For both of these studies, the urine samples were analysed by ultra-high-pressure liquid chromatography (UHPLC) coupled with fluorescence. “Shampoo Experiment”: The single and multiple exposures revealed a monoexponential elimination on the part of 7,8-diolBaP, identical to 1-OHP, with similar magnitudes of concentration. 1-OHP was also confirmed to undergo a more rapid elimination from the system, where after each exposure for 7,8-diolBaP, the ensuing peak value is higher. This finding demonstrated evidence of accumulation of 7,8-diolBaP throughout the week, whereas with 1-OHP, the second peak is larger, then the third one is smaller, thus showing less accumulation over the same time frame. “Worker Study”: The results showed that the analytical method used was unable to properly discern 4,5-diolBaP from other urinary contaminants eluting during the same retention time. 7,8-DiolBaP, on the other hand, eluted at urinary concentrations that were a similar order of magnitude to 1-OHP, as can be seen in all of the workers evaluated. For some workers, the urinary concentration of 7,8-diolBaP was consistently at its peak prior to the start of a shift and elimination took place during the shift, to provide a lower concentration value at the end of the shift. With 1-OHP, the rise was immediate with exposure, peaking at the end of every shift. For other workers, both 7,8-diolBaP and 1-OHP are consistently higher at the end of the shift. These variations are likely to indicate different routes of exposure. This thesis showed the potential use of 7,8-diolBaP as a compound-specific biomarker of exposure for BaP and thus provides a starting point in exploring the quantification of BaP exposure and negative health effects in humans. Confirmation of the compound’s identity is needed through the use of mass spectrometry.

L'obésité est une maladie définie par une accumulation de masse grasse dans le tissu adipeux ayant des conséquences néfastes pour la santé. Les causes de l’obésité sont multiples. Dans un travail récent, il y a été démontré le rôle de la pollution environnementale dans la prise de poids. Dans ce travail, les hypothèses selon lesquelles les récepteurs adrénergiques situés à la surface des cellules adipeuses seraient le siège de l’action des polluants aromatiques polycycliques ont été vérifiées par le dosage de plusieurs agonistes et antagonistes spécifiques et non spécifiques en présence ou non du benzo[a]pyrène sur des récepteurs humains et de cellules d’hamster chinois (CHO). Les quantités d’AMPc obtenues montrent que les HAP ne se déposent pas sur les récepteurs β1, β2, β3 adrénergiques.Cette accumulation se fait au niveau des phospholipides de la membrane cytoplasmique des cellules. Ce qui cause une rigidité des membranes.Cette observation tend à renforcer l'hypothèse selon laquelle le benzo[a]pyrène induirait une inhibition de la lipolyse par l'accumulation au niveau de la bicouche de phospholipides et des changements de conformation de la bicouche de phospholipides dans les environs des récepteurs à sept domaines transmembranaires qui sont β-adrénergiques.La liaison de la bicouche phospholipidique avec les HAP utilisés est une réaction exothermi-que avec un faible dégagement de chaleur / Obesity is a disease defined by an accumulation of fat in adipose tissue with adverse consequences for health. The causes of obesity are many.In recent work, there was demonstrated the role of environmental pollution in weight gain.In this work, the assumptions that the adrenergic receptors on the surface of fat cells would home to the accumulation of polycyclic aromatic pollutants have been verified by measurement of several agonists and antagonists specific and non-specific in the presence or absence of benzo[a]pyrene receptors on human cells and Chinese hamster (CHO). The amounts of cAMP obtained showed that PAHs are not deposited on β-receptors, β1, β2, β3 adrenergic receptors.This accumulation occurs at the cytoplasmic membrane phospholipids of the cells. What cau-ses stiffness of the membranes. This observation tends to reinforce the hypothesis that benzo [a]pyrene induce an inhibition of lipolysis by the accumulation in the phospholipid bilayer and conformational changes of the bilayer phospholipids in the vicinity of receptors seven transmembrane domains which are β-adrenergic receptors

Le Benzo(a)pyrène (BaP), appartenant à la famille des hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP) est cancérigène pour l’homme. Nous avons développé une approche protéomique quantitative nanoLC-MS/MS label-free pour identifier des biomarqueurs liés à l’exposition au BaP dans le sécrétome des cellules hépatiques humaines exposées au BaP vs. des cellules non exposées et exposées au Benzo(e)pyrène (BeP). Le BeP, agent non classifié comme cancérigène pour l’homme, est choisi comme contrôle négatif afin de distinguer les protéines spécifiques du BaP de celles des HAP. 847 protéines ont été identifiées et quantifiées, et 55 ont été fortement surexprimées avec un ratio supérieur à 5 : la plupart de ces protéinessurexprimées sont précoces et liées au cancer. Une validation ultérieure de l'expression de ces protéines dans le plasma de la population exposée au BaP aidera dans le développement de biomarqueurs qui permettront d'améliorer la détection précoce, le pronostic et prévention. / Benzo(a)pyrene (BaP) belongs to a class of polycyclic aromatic hydrocarbon and is reported as a potent human carcinogen. We performed a nanoLC-MS/MS-based label-free quantitative proteomics approach to identify potential biomarkers of exposure in the secretome of BaPtreated vs. non-treated and Benzo(e)pyrene (BeP)-treated human hepatoma cell line HepG2.BeP-treated cells were chosen as a negative control to distinguish the BaP-specific from the HAP-specific regulated proteins: BeP is not classifiable as to its carcinogenicity to humans. 847 proteins have been identified and quantified and 55 proteins were seen as being highly upregulated with a fold change of at least 5. Most of these up-regulated proteins were focused incancer-related activities. Further validation of expression of these proteins in the plasma of BaP-exposed population will assist in the development of biomarkers that will greatly improve early detection, prognosis, prediction of treatment response and prevention.

Ce travail s'inscrit dans une démarche d'ingénierie moléculaire impliquant l'utilisation de sondes fluorescentes, avec un double objectif de détection de cations lourds polluants pour l'environnement et d'étude de surfaces d'alumines.<br />Dans une première partie, la conception de sondes mettant à profit une modification des processus photoinduits lors de la complexation du cation doit répondre aux critères de sensibilité et de sélectivité requis. Une série de calixarènes substitués par des groupes dansylamides fluorescents a été synthétisée. L'un d'entre eux présente une sélectivité exceptionnelle pour le plomb. Un composé analogue a ensuite été greffé sur silice afin d'obtenir un matériau fonctionnalisé pour la détection du mercure dans l'eau. Une seconde classe de calixarènes possédant plusieurs fluorophores à transfert de charge de type phénylacétylène est prometteuse pour la détection sensible du plomb.<br />Une seconde partie a pour objet l'étude de la répartition des groupes hydroxyles à la surface d'alumines (gamma et delta) utilisées en catalyse. Une sonde fluorescente à base de pyrène a été synthétisée et greffée à la surface. La capacité du pyrène à former des excimères a été mise à profit afin de détecter les sondes spatialement proches les unes des autres, ce qui a permis de proposer un modèle de distribution des groupes hydroxyles. Ce modèle fait apparaître différentes zones dont les proportions et densités sont différentes selon les deux types d'alumines étudiés.

Le but de ce travail était de développer des sondes oligonucléotidiques liées à des marqueurs fluorescents émettant des signaux modifiés lors de l'hybridation avec des séquences complémentaires. Des conjugués ODNs-cyanines originaux ont été développés. L'influence de différents paramètres sur le signal fluorescent émis par la sonde ont été étudiés : position de liaisons des marqueurs à l'ODN (5'- ou internucléotidique), structure des cyanines, stéréochimie. Un nouveau réactif de phosphorylation des ODNs a été mis au point et utilisé pour la synthèse des conjugués marqués en position 5'.<br> D'autres conjugués comportant à leur extrémité 5' deux marqueurs identiques possédant des propriétés intercalantes : thiazole orange, pyrène ou pérylène ont été obtenus. Les interactions entre les deux marqueurs varient lors de l?hybridation de la sonde avec la séquence complémentaire, induisant une modification du signal fluorescent dont la nature et l'intensité dépendent du marqueur considéré

Les objectifs de cette thèse sont de déterminer les mécanismes cellulaires et moléculaires mis en jeu lors de la co-exposition de cellules hépatiques à l'éthanol, un toxique alimentaire, et au benzo[a]pyrène (B[a]P), un important contaminant de l’environnement émis lors de combustions incomplètes. L’exposition d’hépatocytes primaires de rat pendant 8h favorise leur collaboration via l’induction d’une déplétion membranaire en cholestérol par le B[a]P, ce qui facilite l’action de l’éthanol à déstabiliser les lysosomes via la phospholipase C-1 pour entraîner la mort par apoptose. Lors d’une exposition répétée sur 96h dans les cellules WIF-B9, celles-ci provoquent une mort précoce par nécrose suivie d’une apoptose tardive via leurs métabolismes. Leur toxicité impliquerait un remodelage membranaire et un stress oxydant avec la production d’espèces réactives de l’oxygène et la variation de l’homéostasie du fer. / The aim of this work is to determine cellular and molecular mechanisms implicated in the co-exposure to ethanol, a dietary toxic substance, and benzo[a]pyrene (B[a]P), a major environmental contaminant, found during incomplete combustions. Primary rat hepatocytes exposed during 8h showed a cooperation effect between the two molecules through the depletion of membrane cholesterol by B[a]P, which promote ethanol action to destabilize lysosomes through phospholipase C-1 and facilitate apoptosis cell death. After repeated exposure during 96h of WIF-B9 cells, these two molecules provoke an early cell death by necrosis and a late apoptosis through their metabolisms. Their toxic effects implicate membrane remodeling and oxidative stress with reactive oxygen species production and modifications in iron pool.

Mes recherches s’inscrivent dans une problématique de remédiation des sols pollués par deshydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP) avec comme modèle de polluant organiquepersistant le benzo[a]pyrène (BaP). La persistance de ce type de molécules dans les sols estprincipalement due à deux paramètres limitants : leur faible biodisponibilité en raison de leur faible solubilité aqueuse et la difficulté pour les microorganismes d’amorcer l’oxydation de molécules aussi stables. Notre approche a consisté en l’utilisation de polysaccharides à base d’amidon comme matrice permettant de stimuler la solubilisation du BaP et comme support à la réaction de Fenton (Fe²⁺ + H2O2 → Fe³⁺ + OH- + OH⁺) en tant que producteur d’un puissant oxydant : le radical hydroxyl OH⁺. Une étude théorique de modélisation moléculaire a permis de mettre en évidence dans lamolécule d’amidon des sites de fixation préférentiels aussi bien pour le BaP que pour le cation Fe ²⁺. Par la suite, l’étude expérimentale a eu pour objectif la synthèse chimique d’amidon modifié utilisantdeux types d’agent alkylant, des époxydes et des anhydrides d’acides carboxyliques. Après la caractérisation chimique de ces molécules par spectroscopie RMN et FTIR, les études de relation structure activité (par fluorescence, MEB et MEB-EDS) entre les amidons modifiés, le BaP et le cation Fe ²⁺ ont permis le criblage d’une vingtaine de molécules d’amidons modifiés et la sélection des amidons modifiés les plus solubles et les plus efficaces dans la solubilisation du BaP. Par exemple, la molécules d’amidon (P17) bialkylé par un époxyde à trois carbones et un anhydride à onze carbones présente une solubilité aqueuse de 4,41 g/l (amidon natif 0,4 g/l) et une capacité à stimuler la solubilité du BaP d’un facteur 20. La dernière étape de mon travail de thèse aborde, in vitro, les applications potentielles des amidons modifiés pour la dégradation du BaP. Les essais réalisés avec la réaction de Fenton nous ont suggéré une hypothèse originale dans laquelle il semblerait que la matrice polysaccharique produirait des radicaux carbohydrates possédant un temps de demi-vie largement supérieur comparé à celui de l’hydroxyl radical leur conférant une meilleure capacité à atteindre et à oxyder le BaP. Les premiers essais couplant l’oxydation chimique et les potentialités de dégradation par des champignons saprotrophes doivent être encore optimisés afin d’utiliser tout le potentiel de la biodiversité des champignons. / My researchs concern remediation of polluted soil by polycyclic aromatic hydrocarbons (PAH) with the benzo[a]pyrene (BaP) as a model of persistent organic pollutant. The persistence of these molecules into soil is mainly due to both limiting parameters: their weak biodisponibility due to their low aqueous solubility and the difficulty for microorganisms of starting the oxidation of such stable molecules. Our approach consisted in the use of polysaccharides like starch matrix for stimulating the solubilization of BaP and allowing on such support the Fenton reaction (Fe²⁺+H2O2 → Fe ³⁺+ OH -+ OH ⁺) as a producer of high oxidant i.e. the hydroxyl radicals OH ⁺. A theoretical computer modelling study conducted on potato starch permits to identify the preferential sites for BaP and iron complexation. Thereafter, the experimental study aimed the chemical modification of starch using two types of alkylated agents i.e. epoxides and anhydrides of carboxylic acids. After the chemical characterization of these molecules by NMR and FTIR spectroscopy, the structure activity relationship between the modified starches, BaP and Fe2+ (as studied by fluorescence, SEM and SEM-EDS) allowed the screening of modified starches and the selection of the most soluble starches and the most effective one in BaP solubilization. For example, the molecule of starch (P17) bi-alkyl substituted by an epoxy group with three carbons and an anhydride with eleven carbons has an aqueous solubility of 4,41 g/L (native starch 0,4 g/L) and a capacity to stimulate the BaP solubility by a 20-factor. The last step of this work approaches, in vitro, the potential application of the modified starch for BaP degradation. The tests carried out with Fenton reaction suggested an original hypothesis based on the production of carbohydrate radicals having a higher half-life time compared with that of the hydroxyl radical itself, conferring them a better capacity to reach and to oxidize BaP. The first tests coupling chemical oxidation and the potentialities of fungal degradation must be still optimized in order to use all the potential biodiversity of fungi. / Cercetările acestei teze se înscriu în cadrul unei probleme de remediere a solurilor poluate cu hidrocarburi aromatice policiclice (HAP),având ca model de poluare benzo [a] pirenul (BaP). Persistenţa acestor moleculelor, de acest tip, în soluri este dată în principal de doi parametri limitanţi: biosponibilitatea lor scăzută, datorită solubilităţii apoase scăzute, şi dificultatea, pentru microorganisme de a oxida aceste molecule stabile. Abordarea nostră constă în utilizarea polizaharidelor, având ca suport amidonul: ca matrice permanentă de stimulare a solubilităţii BaPului şi ca suport în reacţia Fenton (Fe²⁺+H2O2 → Fe ³⁺+ OH -+ OH ⁺) producătoare de un oxidant foarte puternic precum radicalul hidroxil OH ⁺. Un studiu teoretic de modelare moleculară a permis punerea în evidenţă în molecula de amidon a unor site-uri de fixare preferenţiale atât pentru BaP cât şi pentru cationul Fe²⁺. Apoi, un studiu experimantal a avut ca obiectiv sinteza chimică a amidonului modificat utilizând două tipuri de agenţi de alchilare: epoxizii şi anhidridele acizilor carboxilici. După caracterizarea chimică a acestor molecule prin spectroscopie RMN şi FTIR, studiile de relaţie structură-activitate (prin fluorescenţă, MEB şi MEB-EDS) între amidonurile modificate, BaP şi cationul Fe²⁺ au permis verificarea a douăzeci de molecule de amidon modificate şi selecţionarea amidonurilor modificate cele mai solubile şi mai eficace în solubilizarea BaPului. De exemplu, molecula de amidon (P17) bialchilată printr-un epoxid cu trei atomi de carbon şi o anhidridă cu unusprezece carboni, prezintă o solubilitate apoasă de 4,41 g/L (faţă de amidonul nativ 0,4 g/L) şi o capacitate de stimulare a solubilităţii BaP de un factor 20. Ultima etapă a acestei teze de doctorat abordează, in vitro, aplicaţiile potenţiale ale amidonurilor modificate pentru degradarea BaPului. Încercările realizate cu reacţia Fenton ne sugerează o ipoteză originală în care se pare că matricea polizaharidică produce radicali carbohidraţi posedând un timp de viaţă superior, comparativ cu cel al radicalului hidroxil, conferind o mai bună capacitate de captare şi oxidare a BaPului. Primele încercări cuplând oxidarea chimică şi potenţialitatea de degradare prin fungi saprotrofi mai trebuie încă optimizată pentru utilizarea întregului potenţial de biodiversitate a fungilor.