Dissertations / Theses on the topic 'Fonctionnalisation des protéines'

Un immunocapteur consiste à utiliser les propriété de reconnaissance d'un anticorps pour détecter spécifiquement un analyte cible dans un milieu complexe. L'immobilisation de des anticorps (IgG) est cruciale et doit aboutir à un nombre optimal d'IgG accessibles. Ce travail a porté sur l'étude de l'interface biomolécules/surface d'or par quatre techniques d'analyse (PM-IRRAS, QCM, XPS et AFM). Trois modes d'immobilisation des IgG ont été testés, et leur liaison orientée par la protéine A (PrA) répond le mieux aux critères définis. Puis, l'influence de la première couche de thiols (ou SAM) sur l'activité des PrA a été étudiée. Trois SAM ont été comparées (une SAM pure et deux SAM mixtes). La nature chimique du thiol diluant influence l'adsorption des protéines et leur activité. Une couche hydrophile hétérogène favorise l'espacement des PrA, avec une couverture en anticorps optimale. Enfin, ce capteur a été testé pour détecter une toxine marine, l'acide okadaïque.

La tomographie par émission de positon (TEP) est une technique d’imagerie médicale permettant le diagnostic et le suivi de patient en oncologie. L’utilisation des anticorps et de leurs fragments pour le ciblage de biomarqueurs en TEP présente de nombreuses difficultés liées notamment à leur clairance lente (taille >100 kDa). Leur marquage, faisant intervenir principalement des réactions peu spécifiques, conduit à un mélange hétérogène de produits et parfois à l’inactivation des protéines. Le développement d’un nouvel outil de suivi in vivo des patients à l’aide de petites protéines alternatives aux anticorps, les Nanofitines (NF), permet de s’affranchir des contraintes liées à la taille (NF ≈ 10 kDa). La mise en place d’une stratégie de marquage originale et site-spécifique d’une NF sans étape de couplage chimique a d’abord été envisagée dans cette étude. L’approche est basée sur la capacité naturelle des phosphates à fixer des cations métalliques. L’insertion génétique d’une étiquette peptidique phosphorylable, in vivo ou in vitro, a permis la chélation d’un lanthanide en solution, le Tb(III), avec une affinité de l’ordre du μM. La seconde génération d’étiquettes peptidiques obtenues par mutagenèse a permis la chélation du Tb(III) avec une affinité d’environ 500 nM à pH7 et 50 nM à pH5,5, et une affinité pour le Ga(III) de l’ordre du μM à pH5,5. Parallèlement, la biodistribution et le ciblage spécifique in vivo d’une NF anti-EGFR radiomarquée à l’aide du 18F-FBEM ont été évalués dans un double modèle tumoral murin. Les images TEP obtenues avec un bon contraste ont permis de valider la preuve de concept quant à l’utilisation des NF en tant qu’outil en imagerie médicale
Positron-emission tomography (PET) is a medical imaging technique allowing diagnosis and therapy response monitoring in oncology. Biomarker targeting for PET imaging with antibodies, or their fragments, shows a lot of issues due to their slow blood clearance (size >100 kDa). Moreover, radiolabelling, which often occurs on lysines, is non-regioselective and leads to a heterogeneous mixture of products and sometimes protein inactivation. The development of new molecular probes for patient monitoring with small protein scaffolds as alternatives to antibodies, such as Nanofitins (NF), overcomes the limitations related to the size of the targeting agent (NF ≈ 10 kDa). We considered the use of a chemistry-free chelating system consisting of a highly phosphorylatable peptide tag to chelate radiometals, such as gallium-68. The approach is based on the natural ability of phosphate to interact strongly with metal ion. Genetically fused to a NF, the phosphorylatable peptide tag (phosphorylated in vivo or in vitro) allowed chelation of a lanthanide in solution, the Tb(III), with an affinity in the μM range. The second generation of peptide tag, artificially derived from a sequence of calcium-binding proteins, gave an affinity for Tb(III) around 500 nM and 50 nM at pH7 and pH5. 5 respectively ; and affinity for Ga(III) was obtained in the μM range at pH5. 5. Meanwhile, biodistribution studies and specific in vivo targeting of an anti-EGFR NF radiolabelled with 18FFBEM were evaluated in a double tumour-bearing mice model. PET images, obtained with a good tumour-tobackground contrast, provided the preclinical proof-of-concept that NF are efficient molecular imaging probes in oncology

Les protéines extraites des végétaux sont des matériaux relativement peu coûteux, non toxiques, biocompatibles et biodégradables. Elles représentent une bonne alternative aux protéines d’origine animale et aux polymères dérivés du pétrole. Dans le cadre de cette étude, les protéines extraites de graines de soja et de tournesol ont été utilisées en tant que matériaux enrobants pour la microencapsulation de la matière active hydrophobe (α-tocophérol) ou hydrophile (acide ascorbique) par le procédé d’atomisation. Les protéines de soja sont largement utilisées dans les applications alimentaires et non-alimentaires, notamment en microencapsulation. Elles sont donc étudiées dans ce travail comme matériau enrobant de référence. Les protéines de tournesol n’ont quant à elles pas d’application industrielle concrète, si ce n’est sous la forme de tourteaux dans l’alimentation animale. C’est pourquoi il nous semble pertinent de trouver des nouvelles voies de valorisation pour ce coproduit d’origine agricole. Plusieurs modifications des protéines, telles que l’hydrolyse enzymatique, l’acylation, la réticulation enzymatique et la cationisation ont été étudiées dans le but d’améliorer les propriétés encapsulantes du matériau enrobant. Dans le contexte de la chimie verte, toutes les modifications ont été effectuées sans utilisation de solvants organiques ni de catalyseurs chimiques. L’influence des modifications chimiques et enzymatiques des protéines, et des paramètres du procédé (pression d’homogénéisation, ratio matériau enrobant/matière active et concentration en protéines) sur les différentes caractéristiques des préparations liquides et des microparticules (viscosité, taille des gouttelettes dans le cas des émulsions, morphologie et taille des microparticules), ainsi que sur les paramètres liés au procédé d’atomisation (rendement et efficacité de microencapsulation) a été particulièrement étudiée au cours de ce travail. Les résultats obtenus confirment que l’extrait protéique de tournesol est tout à fait pertinent comme matériau enrobant et permet d’obtenir des efficacités de microencapsulation significativement plus élevées par rapport à celles obtenues avec l’extrait protéique de soja
Proteins extracted from vegetables are relatively low-cost, non-toxic, biocompatible and biodegradable raw materials. They represent a good alternative to animal-based proteins and petroleum-extracted polymers. In this study, proteins derived from soybean and sunflower seeds were used as wall materials for microencapsulation of hydrophobic (-tocopherol) or hydrophilic (ascorbic acid) active material by spray-drying technique. Soybean proteins are widely used in food and non-food applications, especially in microencapsulation. They were studied in this work as wall material of reference. Sunflower proteins are not actually used in industrial application, but only in the form of oil-cake for animal feeding. That’s why new ways of valorization of this agricultural by-product should be investigated. Several proteins’ modifications such as enzymatic hydrolysis, acylation, cross-linking and cationization were studied in order to improve encapsulating properties of wall material. In the context of green chemistry, all the modifications and preparations were performed without use of organic solvents and chemical catalysts. The effect of protein chemical and enzymatic modifications, and process parameters (homogenization pressure, wall/core ratio and protein concentration) on different characteristics of liquid preparations and microparticles (viscosity, emulsion droplet size, microparticle size and morphology) and on parameters related to the spray-drying process (yield and efficiency of microencapsulation) was particularly investigated in this study. The obtained results confirmed that sunflower proteins are quite suitable as encapsulating agent and provide the microencapsulation efficiencies significantly higher compared to those obtained with soy proteins

Ce sujet se situe dans le cadre de la mise au point de systèmes de délivrance de composés thérapeutiques ou d’imagerie, c’est à dire d’objets qui doivent transporter des composés dans un organisme et posséder une spécificité pour une zone à traiter ou à imager. Les objectifs de mon travail de thèse étaient l’addition d’une spécificité aux liposomes grâce à la liaison ou l’utilisation de protéines dérivées de l’Annexine 5 (Anx5) et l’encapsulation dans l’espace interne des vésicules de composés permettant le suivi de ces vecteurs. Nous avons tout d’abord mis au point des liposomes pour lesquels l’Anx5 est couplée à l’extrémité d’un lipide-PEG et sert d’élément d’adressage vers des cellules en apoptose. La liaison Anx5 / lipide-PEG a été caractérisée par SDS-PAGE de façon à contrôler la densité de ligand en surface des vésicules. L’influence de cette densité de ligand sur l’efficacité de liaison des vecteurs à des membranes cibles et sur l’agrégation des vésicules a été évaluée par QCM-D et DLS. Il apparait qu’une densité de 60 Anx5 / liposome est un optimum vis-à-vis de ces facteurs. Enfin l’encapsulation de fluorophores a permis d’imager l’interaction des liposomes-Anx5 avec des cellules en apoptose. Pour former des magnétoliposomes nous avons mis au point et caractérisé l’encapsulation de particules d’oxyde de fer dans des liposomes neutres et anioniques. La procédure d’encapsulation passive ainsi que l’influence de la charge membranaire négative et la stabilité des magnétoliposomes ont été évaluées. Le nombre de particules d’oxyde de fer par vésicule a été déterminé par dosages et l’aspect des liposomes a été examiné par cryomicroscopie électronique à transmission. Un maximum d’environ 50 particules par liposome a été encapsulé dans des vésicules de 100nm de diamètre. La présence de lipides anioniques limite l’efficacité d’encapsulation et favorise la déstabilisation des magnétoliposomes. Enfin, la liaison d’anticorps en surface des liposomes grâce à l’Anx5ZZ a été caractérisée et optimisée de façon à utiliser ces anticorps comme éléments d’adressage pour cibler deux pathologies : l’athérosclérose et l’inflammation. La composition lipidique a été optimisée pour encapsuler de façon stable des fluorophores tout en liant des Anx5. Les expériences de caractérisation de la fonctionnalisation par DLS et FRET nous ont conduits à choisir une séquence pour l’association des anticorps qui consiste a associer les anticorps aux Anx5ZZ dans un premier temps à lier ce complexe en surface des liposomes. Deux anticorps ont été utilisés pour vérifier les capacités d’adressage des vecteurs vers des cibles biologiques, tout d’abord ex vivo sur des modèles de plaques d’athérome puis ex et in vivo sur des rats présentant des zones d’inflammation. L’ensemble de ces travaux ont donc consistés à mettre au point des liposomes fonctionnalisés avec des dérivés d’Anx5 et encapsulant des éléments dans l’espace interne des vésicules. Ces vecteurs ont étés utilisés pour imager des cibles biologiques
This subject is in the framework of drug or imaging agent delivery system. This object must carry compound in an organism and selectively recognize a target area. The aims of my work were to add a targeting element to liposomes by use of Anx5 derivative and to encapsulate imaging compound inside the aqueous inner space. First we designed Anx5-bearing liposomes with the Anx5 protein covalently linked at the distal end of a PEG-lipid and used as targeting element. Anx5 conjugation was monitored by SDS-PAGE in order to control Anx5 density on the liposome surface. The influence of ligand density on the efficiency of binding to target membranes and on solutions dispersity was assessed by QCM-D and DLS. A density of 60 Anx5 / liposomes ensure the best target recognition efficiency and dispersity. Finally fluorescent dyes encapsulation was used to image the interaction between Anx5 bearing liposomes and apoptotic cells. To prepare magnetoliposomes we have synthesized and characterized the encapsulation of iron oxide nanoparticle inside neutral and anionic liposomes. The passive encapsulation procedure, the influence of the negative charge and the magnetoliposome stability were evaluated. The number of particle / vesicle was assayed and the liposomes aspect was examined using cryoelectron microscopy. An average of 50 particles / liposomes was encapsulated inside 100nm vesicles. Anionic lipids limit the encapsulation efficiency and promote liposomes destabilization. Finally the use of Anx5ZZ to anchor antibodies on the liposomes surface was characterized and optimized to use antibodies as homing device to target two diseases: atherosclerosis and inflammation. Lipid composition was optimized to stably entrap fluorescent dyes while Anx5 are bound on the membrane. To functionalize the vector, DLS and FRET experiment leads us to choose a sequence that consists in associating antibodies to the Anx5ZZ in a first time and then binding this complex on the liposome surface. Two antibodies were used to address the liposome toward biological targets, ex vivo on atherosclerosis models and in vivo on rats bearing inflammation areas

Ce travail de thèse concerne la réalisation et l’étude d’un bio-hybride nanotubes/protéines photosynthétiques pour des applications en optoélectronique. Nous avons testé la viabilité de l’intégration de ces protéines dans un dispositif électronique en utilisant les nanotubes de carbone comme nano-sonde. Au cours de nos travaux, le problème de la fabrication de transistors à effet de champ à base de nanotubes de carbone (CNTFETs) performants s’est posé. Pour le résoudre, nous avons opté pour la fonctionnalisation des nanotubes par un diazonium qui est sélective envers les nanotubes métalliques mais pas suffisamment. Il était donc nécessaire d’augmenter cette sélectivité et pour cela, nous avons étudié le mécanisme du couplage nanotube-diazonium qui était méconnu. Par une étude cinétique, nous avons montré que la réaction passe par un mécanisme radicalaire en chaîne. Cette thèse détermine enfin l’origine de la sélectivité et donne les voies possibles d’amélioration. Nous avons ainsi pu augmenter la sélectivité en ajoutant une base de Lewis. Grâce à cette méthode, nous avons pu réaliser de nombreux CNTFETs performants. Concernant la photosensibilisation des nanotubes par une protéine photosynthétique, nous avons vu que la création photo-induite d’un moment dipolaire dans la protéine modifie les caractéristiques électriques du CNTFET. Les performances de la protéine permettent d’accroître la sensibilité optique du dispositif. Cette thèse montre surtout que, malgré l’apparente fragilité de la protéine, il est possible de l’intégrer à un dispositif électronique. Enfin, cette thèse ouvre la voie à l'intégration de ces protéines dans des dispositifs électroniques ou photovoltaïques
The manuscript presents my work concerning the making and the study of a nanotube/photosynthetic protein bio-hybrids for optoelectronic applications. Indeed, photosynthetic proteins are super dyes with optoelectronic properties optimized by nature. So, we decided to check the possibility of protein integration in electronic device using carbon nanotubes as a nano-probe. During our work, the problem of making efficient carbon nanotubes field-effect transistors (CNTFETs) appeared. To solve this problem, we chose to enhance transistor performance using functionalisation by diazonium that is selective for metallic but not enough for sorting proposes. In the aim of increasing the selectivity, we decided to study the coupling mechanism which was unknown. Using kinetic studies, we showed that the reaction proceeds through a chain mechanism. In particular, the origin of the reaction selectivity was precisely determined and our work paves the way for selectivity improvement. Then, we improved the reaction selectivity using a Lewis base. Indeed, this addition increases dramatically the reaction selectivity for metallic nanotubes. Using this method, we realized efficient CNTFETs in high-volume. Promising results in the photosensitization of nanotubes by photosynthetic proteins were obtained. Indeed, we observed that the photo-induced dipolar moment created in proteins changed the electrical characteristics of CNTFET. The protein performance allowed increasing the optical sensitivity of the device. In particular, the protein activity proved robust in spite of protein fragility. Finally, this thesis opens the way to the protein integration in electronic or photovoltaic devices

Ces travaux de thèse décrivent le développement de différentes stratégies pour la modulation des structures thiazoloquinazolinones. Notre intérêt s’est porté plus particulièrement sur la mise au point de méthodes de fonctionnalisation de ce système hétérocyclique par catalyse avec des métaux de transition. L’élaboration de nouvelles voies de synthèses pour la préparation d’analogues pyridiniques des thiazoloquinazolinones a également été abordée. La première partie de ce manuscrit concerne l’utilisation de métaux de transition dans des réactions de fonctionnalisation afin de développer de nouveaux outils pour la modulation des thiazoloquinazolinones. Malgré le manque de résultat des réactions de couplage décyanant, les réactions d’hydrodécyanation ont été mises au point avec succès, avec des rendements excellents. Les réactions d’arylation directe de liaison C-H ont aussi été étudiées, et ont conduit au développement de méthodes efficaces sur les quinazolin-4(3H)-ones et thiazolo[5,4-f]quinazolin-9(8H)-ones. A seconde partie de cette thèse décrit la synthèse d’analogues azotés des thiazoloquinazolinones. Différentes voies de synthèse pour accéder à ces composés sont étudiées. Plusieurs difficultés ont été rencontrées, et différentes méthodes pour les contournées ont été évaluées. Nfin, la troisième partie concerne l’évaluation biologique d’une grande partie des produits synthétisés au cours de ces travaux. L’activité inhibitrice de ces composés a été évaluée sur différentes protéines kinases
This thesis deals with the development of modulation strategies of the thiazoloquinazolinone structure. We are especially interested in elaborating transition metal-catalyzed methods in order to functionalize this heterocyclic system. Development of new synthetic routes for the synthesis of nitrogen containing analogues is also detailed. The first part of this manuscript concerns the use of transition metal in functionalization reactions in order to elaborate new tools for the modulation of thiazoloquinazolinones. Despite the failure with decyanative coupling reactions, the hydrodecyanation reactions took place in excellent yields. Direct C-H arylation reactions also were evaluated and efficient methods were elaborated with quinazolin-4(3H)-ones and thiazolo[5,4-f]quinazolin-9(8H)-ones substrates. The second part of this manuscript is focused on the synthesis of analogues containing an additional intracyclic nitrogen. Different pathways to access to these compounds are described. The third part deals with the biological evaluation of most of the compounds prepared along this work. Some protein kinases have been studied in order to evaluate the potential inhibition activity of our products

Le principal objectif de ce travail de thèse était d’étudier l’influence de la fonctionnalisation des protéines par des sucres ou des polyphénols de raisin dans la formulation et le comportement de microsphères de vitamine A. La formulation de différents conjugués issus soit de la réaction de Maillard soit de la complexation des polyphénols sur les protéines a été effectué sur trois matières premières protéiques : les protéines de pois, le caséinate de sodium de lait de vache et la gélatine de type A porcine. Dans une première partie, les caractéristiques et le pouvoir émulsifiant des conjugués ont été étudiés, et ont confirmé le potentiel de stabilisation d’une huile dans le temps. Une seconde partie s’est concentrée sur les observations au microscope électronique à balayage des microsphères et sur une méthodologie d’observation spécifique à ce genre d’échantillon. Une troisième partie a étudié l’influence des fonctionnalisations sur la stabilité de la vitamine A dans le temps, sur sa libération dans des milieux de digestion gastriques et entériques simulés, et sur la libération de géraniol co-encapsulé. La dernière étude a porté sur le potentiel muco-adhésif des microsphères en utilisant une technique d’analyse originale
The main objective of this thesis was to study the influence of functionalization of proteins by sugars or grape polyphenols in the vitamin A microsphere formulation and behavior. The formulation of different conjugated stemming either from the Maillard reaction or from the complexation of polyphenols on proteins was made on three proteins : pea proteins, sodium caseinate and type A gelatin. In a first part, the characteristics and the emulsifying power of the combined were studied, and confirmed the potential of stabilization of oil in the time. A second part was on the observations with scanning electron microscope of microspheres and on the methodology of specific observation in this kind of sample. The third part studied the influence of functionalization on vitamin A stability in the time, liberation on gastric or enteric digestion media, and liberation of co-encapsulated geraniol. The last study concerned the muco-adhesive potential of microspheres by using an original analysis

L'objectif de cette thèse est de créer de nouvelles surfaces nanostructurées avec des revêtements bioactifs et d'étudier leurs propriétés physico-chimiques afin de développer de meilleurs modèles d'implants dentaires et d'optimiser leur ostéo-intégration. Cette fonctionnalisation a été réalisée en deux étapes ; on a commencé par la nano structuration de la surface de TiO2 par anodisation pour créer des sites réactifs sur les bords extérieurs des nanotubes qui agissent comme des points d'ancrage du revêtement bioactif et améliorent le verrouillage mécanique entre le revêtement et le substrat. Ensuite, la modification chimique est réalisée par revêtement de la surface nanostructurée avec des revêtements bioactifs de phosphate de calcium (CaP) et phosphate de calcium dopé par strontium (Sr.CaP). Ce revêtement a été réalisé par électrodéposition pulsée. La caractérisation physico-chimique par MEB, XPS et IR a montré que le dopage avec Sr favorise un composé non-apatitique similaire à DCPD ou DCPA (Dicalcium Phosphate Dihydrate ou Anhydrous), tandis que le revêtement de CaP non-dopé ressemble à un composé d'apatite amorphe ACP. L'addition de strontium s'offre le double avantage de favoriser les mécanismes de la croissance cellulaire et d'obtenir une phase inorganique avec de bio-performances meilleurs que les composés apatitiques. Nous avons également évalué les propriétés d'adsorption de ces surfaces fonctionnalisées en étudiant l'adsorption des protéines (BSA).Cette adsorption a été réalisée sur nanotubes fonctionnalisés vierges, nanotubes enrobés avec CAP et CAP dopé Sr et elle a été évalués selon le temps de déposition et la valeur du pH de la solution qui affecte la charge de la protéine et de la surface. L'évaluation cinétique et structurelle révèle diffèrent géométries d'adsorption en fonction du pH, du temps d'adsorption et aussi en fonction de la nature chimique de la surface. Ces résultats de l'adsorption et conformation de protéine forment une base de données pour comprendre et contrôler ses activités et réactions avec le vivant lorsqu'elle est utilisée dans le system des implants dentaires
The objective of this thesis is to create new nanostructured surfaces with bioactive coatings and to study theirs physicochemical properties in order to develop better dental implants designs and promote their osseointegration. This functionalization was performed in two steps; starting by the nanostructuration of TiO2 surface by anodisation to create reactive sites on the edges of titanium nanotubes which acts as points of “attachment" to bioactive coatings. The second step was the surface chemical modification by coating the nanostructured surface with bioactive coatings of calcium phosphate (CaP) and strontium doped calcium phosphate (Sr.CaP). This coating was performed by pulsed electrodeposition. The physicochemical characterization by XPS, SEM and IR showed that doping with Sr promotes a non-apatitic compound similar to DCPD or DCPA (Dicalcium Phosphate Dihydrate or Anhydrous), while undoped CaP coating looks like an amorphous apatite-like compound ACP. The addition of strontium has the double advantage of optimizing the cellular multiplication and of giving an inorganic phase with bio-performance better than apatitic compounds. We also evaluated the adsorption proprieties of these functionalized surfaces by investigating the adsorption of proteins (BSA). This adsorption was performed onto tblank nanotubes, nanotubes coated with CaP and Sr doped CaP and evaluated according to deposition time and to the pH value of the solution that affect both protein and surface charge. The kinetic and structural evaluation reveals different adsorption geometries according to pH and adsorption time and also according to the chemical nature of surface. Such results of protein adsorption and conformation may form a database to understand and control protein activities and reactions with living body when used for dental implants system

Les résistances aux traitements actuels contre le cancer incitent à trouver de nouvelles cibles thérapeutiques. Une de ces cibles, la hsp90 (heat shock protein 90), impliquée dans la maturation de protéines clientes oncogènes, se révèle très prometteuse car son inhibition induit la dégradation de ces protéines par la voie du protéasome.PU3 et PU24S sont des inhibiteurs de la hsp90 de type purine fonctionnalisés en position 8. Dans le but d’identifier des composés encore plus actifs et/ou de nouvelles familles d’inhibiteurs, nous avons développé de nouveaux procédés sélectifs métallo-catalysés permettant l’activation de liaisons C-H de divers hétérocycles, et en particulier des purines (adénines, xanthines). Ces nouvelles approches ont permis un accès direct et simple à de nombreuses purines fonctionnalisées en C-8 par des groupements aromatiques, hetéroaromatiques, éthyléniques et benzyliques
Resistance to current treatments of cancer encourages finding new therapeutical targets. The heat shock protein 90 (hsp90) is a molecular chaperon which regulates the folding of many client proteins associated with all of the six hallmarks of cancer, and helps maintaining their proper conformation. Consequently, the hsp90 has become an exciting new target in cancer drug discovery since the inhibition of its ATPase activity leads to depletion of these client proteins via the proteasomal pathway. PU3 and PU24S are purine-based hsp90 inhibitors functionalized on C-8 position. In the aim to identify more active compounds and/or new subfamilies of inhibitors, we have developed new metal-catalyzed C-H activation processes of various heterocycles including purines and other azoles. These new and simple approaches have allowed the access to numerous C-8 functionalized purines bearing (het)aryl, alkenyl and benzyl moieties

Etant au quatrième rang des cancers les plus fréquents chez l'homme, le cancer de la vessie représente un enjeu médical important. Pourtant, à ce jour, seuls des traitements chirurgicaux handicapants et/ou chimiothérapiques non spécifiques peuvent être envisagés. Le projet de thèse s'inscrit dans le cadre de la recherche de thérapies ciblées du cancer de la vessie en ayant pour objectif le blocage, au niveau moléculaire et de manière sélective, des voies de signalisation mises en œuvre par la tyrosine kinase Tyro3 au sein des cellules cancéreuses. La mise en évidence de la surexpression de ce récepteur membranaire dans la majorité des tumeurs de vessie et son rôle dans la survie des cellules cancéreuses ont en effet permis de valider Tyro3 comme cible thérapeutique pour ce type de cancers. Le projet peut se diviser en trois parties : le développement de nouvelles méthodologies de synthèse autour du motif imidazo[4,5-b]pyridine, la synthèse d'une librairie de candidats inhibiteurs en utilisant les méthodes mises au point et enfin l'étude des relations structure-activité vis-à-vis de la protéine kinase Tyro3
Bladder cancer is a major medical issue, being the fourth most frequent cancer in men and treatable only with heavy surgery and/or broad-spectrum chemotherapy. This thesis project deals with the discovery of new targeted therapies of bladder cancer by blocking specifically, at a molecular scale in cancer cells, the signaling pathways in which protein kinase Tyro3 is involved. Indeed, its overexpression in most bladder cancers and the major part it plays in cancer cells survival have led to the validation of protein kinase Tyro3 as a therapeutic target for the treatment of bladder cancer. This thesis project can be divided into three main parts: the development of new synthetic methods around the imidazo[4,5-b]pyridine scaffold, the synthesis of a library of compounds using these methods and eventually the study of structure-activity relationships of these compounds versus Tyro3

Le travail présenté dans cette thèse concerne la réalisation et l'étude d'un bio-hybride nanotubes/protéines photosynthétiques pour des applications en optoélectronique et potentiellement en photovoltaïque. En effet, les protéines photosynthétiques sont des supers colorants dont les propriétés optoélectroniques ont été optimisées par la nature. Nous avons donc décidé de vérifier la viabilité de l'intégration de ces protéines dans un dispositif électronique en utilisant les nanotubes de carbone comme nano-sonde des propriétés de la protéine. Au cours de nos travaux, le problème de la fabrication de transistors à effet de champ à base de nanotubes de carbone performants s'est posé. Pour résoudre ce problème, nous avons opté pour la fonctionnalisation chimique spécifique par un diazonium qui rassemble tous les pré-requis pour une potentielle application à grande échelle. En effet, la fonctionnalisation des nanotubes par un diazonium est sélective envers les nanotubes métalliques mais pas suffisamment pour pouvoir réaliser des séparations. Il était donc nécessaire d'augmenter cette sélectivité et pour cela, nous avons décidé d'étudier le mécanisme du couplage nanotube-diazonium qui était jusque là encore méconnu. A l'aide d'une étude cinétique complète, nous avons montré que la réaction passe par un mécanisme radicalaire en chaine. Parallèlement, nous avons identifié les intermédiaires radicalaires en les détectant soit directement par résonance de spin électronique soit indirectement par piégeage de radicaux. Et surtout, cette thèse détermine enfin l'origine précise de la sélectivité de cette réaction et donne les voies possibles d'amélioration. Grâce à l'expertise acquise lors de la compréhension du mécanisme, nous avons amélioré la sélectivité de cette réaction en utilisant une base de Lewis. En effet, l'ajout d'une base de Lewis permet de former un diazoester qui augmente significativement la sélectivité envers les nanotubes métalliques. Nous avons ensuite réalisé grâce à cette technique une grande quantité de transistors à effet de champ à base de nanotubes avec de bonnes modulations. De plus, cette méthode innovante a été protégée par un brevet. Enfin, concernant la photosensibilisation des nanotubes de carbone par une protéine photosynthétique, le photosystème I, des résultats prometteurs ont été obtenus. En effet, nous avons vu que la création photo-induite d'un moment dipolaire dans la protéine modifie les caractéristiques électriques du transistor à effet de champ. Les performances de la protéine, optimisées par la nature, permettent accroître la sensibilité optique d'un tel dispositif. Mais surtout, cette thèse montre que, malgré l'apparente fragilité de la protéine, il est possible d'intégrer une protéine photosynthétique à un dispositif électronique. En effet, même dans des conditions non optimales, l'effet optoélectronique c'est-à-dire l'activité de la protéine est un phénomène robuste dans le temps. Enfin, cette thèse ouvre la voie à l'intégration de protéines photosynthétiques dans des dispositifs électroniques ou photovoltaïques.

La miniaturisation des systèmes séparatifs est en plein développement aujourd’hui. Cette évolution se justifie par le très faible volume de l’échantillon et la nécessité croissante de gagner du temps d’analyse. Cette thèse comporte deux parties. La première partie consiste à développer une nouvelle génération de colonnes capillaires ouvertes (« open tubular ») de dimension micronique basées sur la fonctionnalisation de surface et de caractériser leurs propriétés en analyse protéomique pour la séparation de digests peptidiques par chromatographie liquide en phase inverse. La fonctionnalisation de surface a été réalisée après activation de la paroi de silice du capillaire par greffage de dérivés silylés comprenant le motif méthacrylate de glycidyle. La fonction époxyde a ensuite été ouverte par des amines primaires aliphatiques afin d’augmenter l’hydrophobicité de la phase stationnaire. Cette stratégie en deux étapes a l’avantage de permettre de dissocier le greffage de l’introduction du motif fonctionnel et de permettre une plus grande variété de fonctionnalisation. Ces colonnes ont été testées sur des peptides standards ou sur des digests peptidiques avec une analyse par spectrométrie de masse MALDI-TOF hors-ligne et en ligne en couplage nanoLC nanoESI-trappe ionique. Les effets des différents paramètres sur la rétention des peptides ont été étudiés en particulier la longueur de la chaîne alkyle. Les tests montrent que chaque fois que l’on diminue la longueur de la chaîne carbonée de l’amine, les peptides sont élués à un plus faible pourcentage d’acétonitrile. En effet le raccourcissement de la chaîne carbonée conduit à la décroissance des interactions hydrophobes, ce qui conduit les peptides à être élués plus rapidement. La deuxième partie de la thèse présente les premiers développements de greffage de polymère à empreinte moléculaire (acronyme anglais MIP pour Molecular Imprinted Polymer) pour la séparation de peptides et de protéines. La synthèse d’une phase à empreinte moléculaire est réalisée à partir d’un mélange de monomères portant des fonctions acides ou basiques et d’une molécule empreinte qui interagit au cours de la polymérisation par des liaisons non covalentes. Une fois la polymérisation achevée, la molécule empreinte est éliminée de la matrice polymérique, ce qui conduit à la formation d’un polymère rigide renfermant des sites de reconnaissance spécifiques de la molécule modèle. Les colonnes à empreinte moléculaire visent à retenir sélectivement la molécule ciblée ou des molécules proches en taille et en structure, au sein d’un mélange complexe par des interactions spécifiques. Une affinité entre deux peptides différents a été obtenue avec une bonne sélectivité. La préparation des colonnes MIP et NIP (polymère non imprimé) a été effectuée afin de comparer le pouvoir de rétention des deux matériaux et de vérifier la sélectivité de recapture du MIP par rapport au NIP vis-à-vis de la molécule cible. Ces colonnes ont également été testées par spectrométrie de masse de type MALDI-TOF
The miniaturization of separative systems is continuously developing today. This emergence is due to the very low sample volume and the increasing need to save analysis time. The present thesis comprises two parts. The first one consists on developing a new generation of open capillary columns ("open tubular") based on micron-scale surface functionalization and characterization of their properties in proteomics analysis for the separation of peptide digests by reversed-phase liquid chromatography. The surface functionalization was carried out after activating silica capillary wall by grafting silylated derivatives including glycidyl methacrylate. The epoxide function was then broken by aliphatic primary amines to increase the hydrophobicity of the stationary phase. This two-step strategy has the advantage of allowing a split grafting of the functional unit and a wider variety of functionalizations. These columns were tested on standard peptides or peptide digests with analysis by MALDI-TOF offline and online nanoLC nanoESI-coupled ion trap. The effects of various parameters, particularly the length of the alkyl chain, on the retention of peptides were studied. The obtained results show that by decreasing the length of the amine carbon chain, peptides are eluted at a lower percentage of acetonitrile. In fact the shortening of the carbon chain results in the decrease of hydrophobic interactions and in faster peptides elution.The second part of this thesis presents preliminary developments of polymer grafting of type MIP (Molecular Imprinted Polymers) for the separation of peptides and proteins. The synthesis of molecularly imprinted phase is made from a mixture of monomers having acid or basic functions and imprint molecules that interact during the polymerization by non-covalent bonds. Once the polymerization is complete, the imprint molecules are removed from the polymer matrix, which results in the formation of a rigid polymer containing recognition sites that are specific to the model molecules. The molecularly imprinted columns were designed to selectively retain the target molecules or molecules similar in size and in structure, within a complex mixture by specific interactions. Affinity between two different peptides was obtained with good selectivity. Preparation of MIP and NIP (No Imprinted Polymers) columns was performed to compare the retention capacity of both materials and to verify the selectivity of the MIP uptake compared to NIP with respect to the target molecule. These columns were also tested by mass spectrometry MALDI-TOF

Dans le domaine pharmaceutique, la voie orale demeure la voie d’administration de prédilection, car plus simple et mieux acceptée par les patients. Cependant, ce mode d’administration pose problème pour de nombreux principes actifs (PA) présentant une faible solubilité, une faible perméabilité et/ou une instabilité dans l’environnement gastro-intestinal. Leur micro-encapsulation dans des matrices polymériques peut permettre d’y répondre, notamment si les microparticules générées résistent aux environnements rencontrés lors du tractus gastro-intestinal et jouent alors un rôle protecteur, tant pour le principe actif que pour les muqueuses rencontrées. La recherche de nouveaux excipients, issus des agro-ressources tels que les polymères naturels, est en plein essor. Les protéines végétales, grâce à leurs propriétés fonctionnelles telles qu’une bonne solubilité, une viscosité relativement basse, et des propriétés émulsifiantes et filmogènes, représentent des candidats privilégiés. De plus, la grande diversité de leurs groupements fonctionnels permet d’envisager des modifications chimiques ou enzymatiques variées. L’objectif de ce travail était d’étudier l’intérêt de la protéine de soja en tant que matériau enrobant de principes actifs pharmaceutiques destinés à la voie orale, et plus particulièrement en tant que candidat pour l’élaboration de formes gastro-résistantes. Un isolat protéique de soja (SPI) été utilisé comme matière enrobante et l’atomisation comme procédé. L’ibuprofène, anti-inflammatoire non stéroïdien, a été choisi comme molécule modèle du fait de sa faible solubilité nécessitant une amélioration de sa biodisponibilité, et de ses effets indésirables gastriques nécessitant une mise en forme entérique. Deux modifications chimiques des protéines (l’acylation et la succinylation) ont été étudiées dans le but de modifier la solubilité de la protéine de soja. Ces modifications ont été effectuées dans le respect des principes de la Chimie Verte, notamment en absence de solvant organique. Les microcapsules obtenues par atomisation ont été caractérisées en termes de taux et efficacité d'encapsulation, morphologie et distribution de tailles des particules, état physique du PA encapsulé et capacité de libération en milieu gastrique et intestinal simulé. Les résultats obtenus ont permis de valider l’intérêt des modifications chimiques de la protéine de soja pour moduler les cinétiques de libération d’actif. Les modifications chimiques sont apparues particulièrement adaptées pour l’encapsulation de principes actifs hydrophobes, et ont permis de l’obtention de cinétiques de libération d’ibuprofène ralenties à pH acide (gastrique). La dernière partie de ce travail a permis de valider cette dernière hypothèse par la réalisation de formes gastro-résistantes sur le modèle des comprimés MUPS (multiple unit pellet system). Les résultats de ce travail exploratoire démontrent que les protéines de soja, associées à un procédé de mise en forme multi-particulaire couplé à de la compression directe, peuvent constituer une alternative biosourcée, respectueuse de l’environnement (manipulation en solvant aqueux, temps de séchage et étapes de compression réduits) et sûre à l’enrobage utilisé dans les formes gastro-résistantes traditionnelles
In the pharmaceutical field, the oral route remains the preferred route of administration because it is simpler and better accepted by patients. However, this mode of administration is problematic for many active pharmaceutical ingredients (API) with low solubility, low permeability and/or instability in the gastrointestinal environment. Their microencapsulation in polymeric matrices can make them able to respond to these factors, especially if the microparticles generated resist the environments encountered during the gastrointestinal tract and then play a protective role, both for the API and for the mucous membranes encountered. The search for new excipients, from agroresources such as natural polymers, is booming. Vegetable proteins, thanks to their functional properties such as good solubility, relatively low viscosity, and emulsifying and film-forming properties, are preferred candidates. In addition, the great diversity of their functional groups makes it possible to envisage various chemical or enzymatic modifications. The aim of this work was to study the interest of soy protein as a coating material for API intended for the oral route, and more particularly as a candidate for the development of gastro-resistant forms. A soy protein isolate (SPI) was used as a coating material and the atomization as a process. Ibuprofen, a nonsteroidal anti-inflammatory drug, was chosen as a model molecule because of its low solubility requiring an improvement in its bioavailability, and its gastric side effects requiring an enteric shaping. Two chemical modifications of proteins (acylation and succinylation) have been studied in order to modify the solubility of the soy protein. These modifications were carried out in accordance with the principles of Green Chemistry, especially in the absence of organic solvent. The microcapsules obtained by spray-drying were characterized in terms of rate and encapsulation efficiency, morphology and size distribution of the particles, physical state of the encapsulated API and capacity of release in simulated gastric and intestinal medium. The results obtained validated the interest of the chemical modifications of the soy protein to modulate the release kinetics of API. The chemical modifications appeared particularly suitable for the encapsulation of hydrophobic active ingredients, and allowed to obtain ibuprofen release kinetics decreased to acidic pH (gastric). The last part of this work allowed to validate this last hypothesis by the realization of gastro-resistant forms on the model of MUPS tablets (multiple unit pellet system). The results of this exploratory work demonstrate that soy protein, combined with a multiparticle shaping process coupled with direct compression, can be a biosourced, environmentally friendly alternative (aqueous solvent handling, drying and compression steps reduced) and confident to the coating used in traditional gastroresistant forms

L'oxydation spontanée de la dopamine en solution légèrement basique a été étudiée sur la base de la publication de Lee [Science, 318:426-430, 2007], et le produit de la réaction a été identifié comme de la mélanine. La capacité de la mélanine de lier des groupements amines de façon covalente a été confirmée par la quantification des sites de liaison correspondants. En outre il est possible de rédisperser des agrégats de mélanine dans des solutions fortement basiques. Les grains de mélanine ainsi obtenus ont été utilisés pour construire des films multicouches avec le poly(diallyldimethyl ammonium) (PDADMA). Différentes méthodes d'oxydation de la dopamine pour former des films de mélanine à l'interface solide-liquide ont été développées. Toutes les méthodes mènent à la formation de films continus de mélanine ayant des morphologies de surface similaires. Elles deviennent imperméables à des sondes électrochimiques à partir d'une épaisseur de l'ordre de 10 nm. Une plus grande perméabilité à des sondes chargées positivement ou neutres qu'à des sondes négatives a été confirmée. L'adsorption de protéines à des revêtements de mélanine a été expliquée par une combinaison d'interactions électrostatiques et covalentes. Pour arriver à cette explication le potentiel zêta de dépôts de mélanine a été mesuré en fonction du pH. La formation de la mélanine dans des films multicouches de poly(L-lysine) (PLL) et de hyaluronate (HA) a été étudiée: la mélanine est capable de remplir des films (PLL-HA)_n de manière homogène, et les composés ainsi obtenus peuvent être détachés de leurs substrats comme membranes autosupportées préparées par une méthode biomimétique sous conditions douces
The spontaneous oxidation of dopamine in slightly alkaline solutions was investigated on the basis of the work of Lee and others [Science, 318:426-430, 2007], and the reaction product was identified as dopamine-melanin. The ability of melanin to covalently bind amine functional groups was confirmed by quantification of the corresponding binding sites on dopamine-melanin aggregates. Furthermore it is possible to redissolve dopamine-melanin aggregates in strongly alkaline solutions. The obtained small melanin grains were used to build layer-by-layer deposits with poly(diallyldimethylammonium). Different methods of dopamine oxidation to grow melanin films at solid--liquid interfaces were developed. All examined methods lead to continuous dopamine-melanin films with very similar surface morphologies. The dopamine-melanin films become impermeable to electrochemical probes at a thickness in the 10 nm range. In this context a higher permeability for positively charged and neutral probes than for negatively charged ones was confirmed for one preparation method. The adsorption of proteins on dopamine-melanin coatings was explained as combination of electrostatic and strong, most probably covalent, interactions. To obtain this explanation, the zeta-potential of dopamine-melanin deposits has been measured as a function of pH. The formation of melanin by dopamine oxidation in layer-by-layer films of poly(L-lysine) (PLL) and hyaluronate (HA) was studied: Melanin is able to homogeneously fill (PLL-HA)_n films and the obtained polyelectrolyte-melanin composites can be detached from their substrate as free-standing membranes prepared by a biomimetic method in mild conditions

L’arachide (Arachis Hypogaea L.) est une légumineuse largement consommée dans les pays du Sud (Afrique, Asie et Amérique du Sud). Elle constitue dans ces pays un aliment peu coûteux, local et un apport nutritionnel de qualité. Cependant, les modes de consommation alternatifs à la graine d’arachide brute sont rares. Des produits alimentaires innovants à base de suspensions d’arachide gélifiées ont été développés par l’entreprise Onyx Développement. L’objectif de cette thèse est d’étudier les mécanismes de structuration de ces suspensions (via différents procédés physiques et enzymatiques), et les propriétés structurelles des gels formés. Des suspensions d’arachide ont été préparées par broyage, en présence d’eau salée, de graines préalablement blanchies. Nous avons montré que ces suspensions pouvaient gélifier par des procédés habituellement utilisés pour former des gels protéiques (acidification, traitement thermique et/ou action enzymatique). Les suspensions ont été fractionnées et la composition et le rôle dans le processus de gélification de chacune des fractions obtenues a été étudié. Les propriétés structurales des gels ont été évaluées par rhéologie et la microstructure du réseau observée par microscopie confocale. L’extraction des protéines à différentes forces ioniques nous a permis de solubiliser préférentiellement certaines globulines (arachine ou conarachine) et leur contribution respective à la structure du gel a été évaluée. L’effet de la concentration en protéines, de la fraction lipidique et de la fraction solide particulaire a notamment été caractérisé sur des gels obtenus par traitement thermique, avec ou sans pré-traitement enzymatique à l’aide de transglutaminase
The peanut (Arachis Hypogaea L.) is a legume widely consumed in southern countries (Africa, Asia and South-America). In these countries, it is an inexpensive, local food and a quality nutritional intake. However, alternative consumption patterns to raw peanut seed are rare. The company Onyx Développement has developed innovative food products based on gelled groundnut suspensions. The objective of this thesis is to study the structuring mechanisms of these suspensions (via different physical and enzymatic processes), and the structural properties of the gels formed. Peanut suspensions were prepared by grinding, in the presence of salt water, previously bleached seeds. We have shown that these suspensions can gel by processes usually used to form protein gels (acidification, heat treatment or enzymatic action). The suspensions were fractionated and each fraction was characterized in terms of composition and its role in the gelling process studied. The structural properties of the gels were evaluated by rheology and the microstructure of the network was observed by confocal microscopy. The extraction of proteins at different ionic strengths allowed us to preferentially solubilize certain globulins (arachin or conarachin) and their respective contribution to the gel structure was characterized. The effect of protein concentration, lipid fraction and particulate solid fraction were characterized in particular on gels obtained by heat treatment, with or without enzymatic pre-treatment with transglutaminase

Afin de rendre les régimes alimentaires occidentaux plus durables, un changement d’alimentation s’impose. Parmi les sources végétales prometteuses, la fèverole (Vicia faba L.) peut être utilisée comme ingrédient à fort potentiel nutritionnel et fonctionnel dans la formulation de produits alimentaires. Les graines de fèveroles sont transformées en ingrédients, qui peuvent à leur tour être modifiés, fonctionnalisés, afin d’être plus adaptés à des applications alimentaires. Ce travail de thèse avait pour objectif de comprendre le rôle des conditions de transformation des ingrédients riches en protéines de fèveroles sur leurs propriétés fonctionnelles et leur flaveur. L’impact des conditions de transformation, choisies pour être réalistes sur le plan industriel, a été étudié en utilisant une approche multi-dimensionnelle et trouver ainsi un compromis favorable à l’expression des propriétés des différents ingrédients. Plus précisément, un concentrât de fèveroles riche en protéines, traité selon un procédé de transformation doux à l’échelle industrielle, a été sélectionné puis modifié par différentes conditions de transformation, i.e. le pH (2, 4, 6,4 et 11), la température (55, 75 et 95 °C) et la durée du traitement (30 et 360 min). Trente-six ingrédients différents ont ainsi été produits. Ceux-ci ont ensuite été utilisés à deux pH différents, 4 et 7, dans des systèmes modèles proches d’applications de type boissons. Au cours de l'utilisation de ces ingrédients, la fonctionnalité des boissons (propriétés moussantes et émulsifiantes), la perception olfactive des produits et la composition en composés volatils et non volatils ont été étudiées. Les résultats montrent que les conditions de transformation sont capables de moduler les propriétés fonctionnelles et olfactives du concentrât de fèveroles, l’analyse étant renforcée par le biais de différents modèles statistiques. Les propriétés des mousses et des émulsions sont principalement gouvernées par le pH d'utilisation des ingrédients. Un pH proche du point isoélectrique des protéines de fèverole (pH 4) n'est pas favorable ni à la stabilité de la mousse, ni à la capacité d’émulsification ou à la stabilité de l'émulsion. Des corrélations entre les propriétés fonctionnelles et les propriétés physico-chimiques ont été mises en évidence et s’expliquent par les propriétés des protéines. Par ailleurs, la flaveur est fortement influencée par les conditions de modification et d'utilisation des ingrédients, en particulier par le pH. Selon les modifications du concentrât initial, en conditions douces ou sévères, la perception peut être modifiée, pour évoluer d’odeurs vertes à des odeurs cuites, tandis que les conditions d'utilisation des ingrédients (pH) peuvent conduire à des perceptions « douces » ou rances. La composition en composés volatiles de l’espace de tête des ingrédients mis en suspension montre la présence de nombreux aldéhydes et alcools. L'oxydation des lipides apparaît importante dans la génération de composés volatiles, de même que des réactions de dégradation des protéines, des sucres et des caroténoïdes. Les propriétés physico-chimiques et sensorielles des composés à l’origine du potentiel antioxydant, du goût (amertume et astringence), de la couleur et des effets antinutritionnels ont également été étudiés. Les composés phénoliques et les saponines se sont avérés significativement impactés par les conditions de transformation mises en œuvre lors de la modification des ingrédients, en particulier par le pH. Les profils en composés phénoliques et en saponines obtenus à l’issue des traitements acide et alcalin (pH 2, 4 et 11) apparaissent ainsi très distincts de celui obtenu par un traitement effectué sans ajustement de pH (pH 6,4). Des études complémentaires menées à pH 6,4 indiquent que cette différence serait liée à une question d’extractibilité variable des composés étudiés et/ou à une réactivité plus ou moins élevée selon les conditions de transformation
The growing population is demanding new healthy, sustainable solutions for foods and beverages. Fava bean (Vicia faba L.) is a promising plant source that can provide nutritional and functional ingredients for different food applications. Fava bean is processed to form ingredients and they can be further modified to render them fit for food applications. This PhD work aimed to understand the role of processing conditions on functional and flavor properties, and apply this understanding to produce and use fava bean protein-rich ingredients. It investigated the effects of certain industrially relevant process conditions using a cross-dimensional approach to find the right kind of compromise between different ingredients properties. To be precise, a very gently processed fava bean protein rich concentrate was industrially procured, which was then modified by process conditions such as pH (2, 4, 6.4 and 11), temperature (55, 75 and 95 °C) and treatment duration (30 and 360 min) to produce 36 different ingredients. These were further utilized at two pH (4 and 7) in systems close to beverage applications. During ingredient utilization, beverage functionalities (foam and emulsion) along with odor perception and non-volatile compounds were investigated for all ingredients as a function of process conditions.Results showed that process conditions were able to drive functional and flavor properties of the fava bean concentrate, strengthened by different statistical models. Foam and emulsion properties were predominantly governed by the pH during ingredient utilization. In general, utilization pH around the isoelectric point of fava proteins (pH 4) was not suitable for foam stability, emulsion capacity nor emulsion stability. Strong correlations between functional and physico-chemical properties were identified and explained by protein properties. In addition, flavor was heavily driven by the modification and utilization conditions, especially the pH.From gentler to vigorous process conditions, perception can be modified from more green to more cooked flavors, whereas different conditions of application (e.g. pH) can modulate between “sweet” and rancid perceptions. Considering volatiles composition, aldehyde signals were primarily detected in ingredient suspensions head-space. But furanoids, terpenoids, alcohols and ketones signals had the next higher contribution for modifications at pH2, 4, 6.4 and 11 respectively. Lipid oxidation was deemed important in generating volatiles, along with other reactions including proteins, sugars and carotenoids degradation. Going deeper into understanding of physico-chemical and sensory properties, determinants of antioxidant potential, taste (bitterness and astringency), color and even anti-nutritional effects were also investigated. Phenolic compounds (flavan-3-ols, flavones, flavonols, hydroxycinnamic acids) and saponins were significantly impacted by process conditions during ingredient modification, especially by pH. For phenolic compounds, acidic and alkaline conditions (pH 2, 4 and 11) were highly distinct compared to the non-pH adjusted process (pH 6.4) in changing the phenolic and saponin profiles of the ingredients. When looked closely at non-pH adjusted processes, their variability due to increasing degree of processing seemed to be either a function of their variable extractability and/ or their reactions involving their structural rearrangement.Thus, process conditions played an important role in fava bean ingredient properties, and this work opens up new arena for inter-disciplinary study based on nutritional (anti-oxidant and anti-nutritional aspects), sustainability (life cycle assessment), functionality (gelation) and sensory (texture, sweetness, bitterness) considerations of fava bean as potential ingredients for industrial food applications

Le remplacement des additifs controversés dans les matrices céréalières constitue en enjeu majeur pour répondre aux attentes des consommateurs. Les poudres à lever sont des ingrédients fonctionnels permettant l’obtention de produits biscuitiers alvéolés selon les modes de fabrication industriels. Leur incorporation dans la pâte à biscuits conditionne l’expansion des pâtons lors de l’étape de cuisson. Dans ces travaux, nous avons considéré deux pâtes céréalières avec des taux d’hydratation différents qui déterminent les voies d’incorporation de gaz dans chacune d’elles, avec l’objectif de totalement supprimer les poudres à lever. Dans une pâte à biscuits laminée faiblement hydratée, l’étude a considéré l’utilisation de levures boulangères pour substituer les poudres à lever. La configuration du réseau de gluten module les propriétés élastiques de la pâte et sa capacité à s’étirer pour permettre l’expansion des biscuits à la cuisson. Dans une pâte jaune foisonnée, l’incorporation d’air repose sur la formation d’une mousse stable en même temps que le dégagement gazeux induit par les poudres à lever. L’élimination des poudres à lever, dans cette matrice, a été possible grâce à l’utilisation de protéines végétales fonctionnalisées via différents traitements (physiques ou enzymatiques). Les propriétés interfaciales des protéines de la pâte déterminent leur capacité à stabiliser les bulles d’air qu’elle contient. Celles-ci ont été étudiées par tensiométrie et rhéologie interfaciale. Une approche par plan d’expériences a été implémentée pour optimiser les fonctionnalités et ainsi garantir une alvéolation régulière dans les biscuits
The replacement of controversial additives in cereal matrices represents a major challenge to meet consumers’ expectations. Leavening agents are functional ingredients that are required to obtain porous biscuit products according to industrial manufacturing methods. Their incorporation into biscuit dough determines the expansion of dough pieces during the baking stage. In this work, we considered two cereal doughs with different hydration levels that determine the gas incorporation pathways, aiming to completely suppress the need for leavening agents. In a low-hydration laminated biscuit dough, the study considered the use of baker's yeast as a substitute for leavening agents. The configuration of the gluten network conditions the dough elasticity and its ability to stretch to allow the biscuits to expand during baking. In a sponge drop (whipped) dough, air incorporation relies on the formation of a stable foam simultaneously with the gas release induced by the leavening agents. The removal of leavening agents from this matrix was enabled by using functionalized plant proteins through various treatments (physical or enzymatic). A design of experiments approach was implemented to optimize functionalities and thus, ensure the obtention of biscuits with a uniform crumb structure. During this process, the interfacial properties of the dough proteins determine their ability to stabilize the air bubbles in the matrix. These were studied using tensiometry and interfacial rheology

Les capteurs basés sur la résonance plasmonique de surface (SPR) sont devenus des outils très importants pour une détection sensible, sans marquage et en temps réel des interactions biochimiques et biologiques. Dans cette thèse, différents aspects de la plasmonique ont été étudiés tels que la configuration du système de détection et la façon dont les molécules sont attachées aux interfaces SPR. Dans la première partie de ce travail, l’intérêt d’un banc SPR en configuration "goutte" est présenté. Ce banc a permis d’étudier expérimentalement, pour la première fois, l’excitation des plasmons de surface par une "lame à réseaux", un dispositif intégré sans prisme. Dans la deuxième partie, différentes stratégies de fonctionnalisation de surface ont été développées sur différents types d’interfaces SPR hybrides. Une lame d’argent couverte par un film fin de silicium amorphe carboné (Ag/a-Si0.63C0.37) a été modifiée avec de l’acide nitrilotriacétique (NTA) terminé amine pour chélater les ions Cu2+. L’interaction avec les peptides his-tagués peut être suivie, d’une façon simple, par le banc SPR en "goutte". L’intérêt de l’interaction glycane-lectine a motivé le développement des interfaces SPR modifiées avec des glycanes. En utilisant l’approche de la chimie "click", les sucres mannose/lactose terminés alcyne ont été attachés d’une façon covalente sur une lame d’or/oxyde de silicium (Au/SiOx) fonctionnalisée azide. La détection de deux différents lectines (Lens culinaris et Peanut Agglutinin) par ces puces à glycanes a été validée. En parallèle, le greffage des sucres mannose/lactose "non modifiés" à l’interface Au/SiOx modifiée par l’acide tetrafluoro-azidobenzoïque (ATFBA) via le photocouplage a été analysé. Cette stratégie a montré une efficacité dans la reconnaissance spécifique des lectines comparable à celle obtenue dans le cas de la chimie "click"
Surface plasmon resonance (SPR) based biosensors have become very important tools for a sensitive, label-free and real-time detection of biochemical and biological interactions. Different aspects for plasmonic-based sensor have been investigated in this thesis such as the detection system configuration and the way molecules are linked to the SPR interfaces. In the first part of this thesis, the interest of a droplet-based SPR set-up was shown. This approach has allowed studying experimentally, for the first time, the excitation of surface plasmons by a diffraction grating chip, without integrated prisms. In the second part, different surface functionalization strategies have been developed on different thin film of a hybrid SPR interfaces. It was shown that silver-based SPR interfaces post-coated with amorphous silicon-carbon alloy (Ag/a-Si0.63C0.37) could be modified with amine-terminated nitrilotriacetic acid (NTA), a strong chelating agent for Cu2+ ions. The interaction with his-tagged peptides could be followed, in an easy manner, by the droplet-based SPR set-up. Motivated by the interest of the glycane-lectin interaction, glycan-modified SPR chips were developed. Alkynyl-terminated mannose/lactose were covalently linked to azide functionalized gold/silicon oxide (Au/SiOx) interfaces using a "click" chemistry approach, the sensing of two different lectins (Lens culinaris and Peanut Agglutinin) was validated. In parallel, "unmodified" glycans were covalently linked to azide-tetrafluorobenzoic acid by a photocoupling strategy. This strategy showed high efficiency in the specific recognition of lectins comparable to the one obtained in the case of "clicked" sugar

La première partie de ce manuscrit traite de la synthèse de dérivés de polyoxométallates (POM) fonctionnalisés par des ligands alkoxo. Elle contient une étude, fondée sur la littérature, de la réactivité des POM vis-à-vis des alcools et des agents alkylants. Sont ensuite développés nos résultats relatifs à la synthèse de dérivés biotinylés hydrosolubles du POM à structure de Dawson [P2V3W15O62]9-. Pour finir cette partie, on traite de la caractérisation et de l'étude physico-chimique des produits de couplage entre TBA5H4[P2V3W15O62] et des diol-amides. La seconde partie porte sur l'étude du comportement de protéines en présence de POM. On y passe en revue dans un premier temps la littérature concernant les interactions POM-protéines. Enfin, nos travaux concernant la précipitation de diverses protéines (avidine, streptavidine, lysozyme et albumine de sérum bovin) par les POM biotinylés synthétisés précédemment sont rapportés.

Ce travail de recherche est consacré à l’ingénierie d’un nouveau nanobiohybride à base de nanorubans de titanates pour la médecine régénérative. Dans un premier temps, les nanorubans ont été synthétisés par traitement hydrothermal et leurs caractéristiques morphologiques, structurales et chimiques ont été définies. Une caractérisation fine par différentes techniques de microscopie électronique à transmission a notamment permis de déterminer leur épaisseur; dimension qui n’avait encore jamais été mesurée. Par la suite, les nanorubans de titanates ont été fonctionnalisés par différents PEG hétérobifonctionnels préalablement synthétisés au laboratoire. Ces polymères présentent à l’une de leurs extrémités des groupements fonctionnels spécifiques pouvant se coupler à de nombreuses molécules biologiques. Des peptides de type collagène contenant des sites de reconnaissance cellulaire ont alors été greffés sur ces extrémités. Le nanobiohybride ainsi formé devra permettre l'adhésion et la prolifération des cellules favorisant in fine la cicatrisation et la régénération tissulaire. Pour évaluer les propriétés biologiques du nouveau nanobiohybride, la cytoxicité et le pouvoir agrégeant des nanorubans de titanes ont été déterminés par des tests MTT, réalisés sur deux populations de cellules (cardiomyocytes et fibroblastes) et par des tests d’agrégation plaquettaire (sang humain). Enfin, dans le cas d’une utilisation pour favoriser le processus de cicatrisation, le nouveau nanobiohybride a été formulé sous forme d’un hydrogel d’alginate de sodium permettant une application directe sur les tissus lésés. Pour confirmer l’intérêt de cette formulation galénique, des premiers tests in vivo ont été réalisés
This research work is devoted to new nanohybrid engineering composed of titanate nanoribbons for regenerative medicine. Over a first phase, nanoribbons were synthesized by hydrothermal treatment and their morphological, structural and chemical features were defined. A fine characterization by means of different techniques of transmission electron microscopy mainly enabled to determine their thickness; dimension which had never been measured so far. Subsequently, titanate nanoribbons were functionalized by different home-made heterobifunctional PEG. Those polymers present at one of their extremities specific functional groups being able to couple with numerous biological molecules. Some collagen type peptides containing cellular recognition sites were grafted onto those extremities. The so-formed nanobiohybrid will permit cellular adhesion and proliferation favouring in fine tissue healing and regeneration. To evaluate new nanohybrid biological properties, titanate nanoribbons cytoxicity and aggregating power were determined by MTT tests, performed on two cell populations (fibroblasts and cardiomyocytes) and platelet aggregation tests (human blood). Finally, when used to promote healing process, the new nanobiohybrid was formulated in the form of sodium alginate hydrogel permitting a direct application on damaged tissues. To confirm the interest of this galenic form, initial in vivo tests were realized

Dans ce travail de thèse, nous avons développé un nouveau procédé de production et de purification en temps réel des domaines 9 et 10 de la fibronectine humaine chez E.coli. Cette stratégie combine trois partenaires de fusion en tandem : un double tag d’affinité (10xHis et SBP) et un tag de coloration (le domaine de fixation de l’hème du cytochrome b5) en présence d’un site Tev. Ce système a montré sa performance dans le traçage visuel des étapes d’expression et de purification et dans la quantification de la CMAT-FNIII9-10. La présence du double tag d’affinité permet une étape de purification simple et offre un degré de pureté atteignant les 98%. Par ailleurs, le cytochrome b5 a montré son intérêt dans le suivi visuel et quantitatif de l’adsorption de la CMAT-FNIII9-10 à la surface d’un support plastique. Ensuite, l’activité du fragment recombinant a été validée avec succès. Dans cette étude, nous avons construit une matrice adhésive en combinant les propriétés du polymère PCL avec celles de la CMAT-FNIII9-10. L’immobilisation de celle-ci s’est opérée d’une manière orientée en adsorbant la protéine de fusion à la surface des PCL par l’intermédiaire de la streptavidine. Cette approche a conduit à l’élaboration d’un matériau biofonctionnalisé en optimisant l’exposition des sites d’attachement cellulaire à la surface des PCL par une immobilisation orientée. La réponse cellulaire des CMS humaines a été validée efficacement sur cette matrice, en absence de sérum et en présence de BSA. Les résultats de cette expérience montrent que cette stratégie a contribué à améliorer l’exposition des sites « RGD » et « PHSRN » favorisant l’interaction avec les récepteurs cellulaires
In this thesis, we have developed a novel method for producing and purifying the 9th and 10thdomains of type III human fibronectin in E.coli. This strategy combines three fusion partnersin tandem: a dual affinity tag (10xHis and SBP) and a coloring tag (the binding domain of cytochrome b5 heme) in the presence of a Tev cleaving site.This system has demonstrated its performance in the visual tracking of the expression,purification and quantification steps of CMAT-FNIII9-10. The presence of the dual affinity tag allows a simple purification step and offers a degree of purity up to 98%. Moreover, the cytochrome b5 showed its interest in the visual and quantitative monitoring of the CMATFNIII9-10 adsorption onto the surface of a plastic support. Then the biological activity of there combinant fragment was successfully validated. In this study, we constructed an adhesive matrix by combining the properties of PCL with those of CMAT-FNIII9-10. Immobilization of the recombinant fragments is carried out by an oriented adsorption of the fusion protein onto the PCL film through a streptavidin layer. This approach has led to the development of a bio-functionalized material by optimizing the exposure of cell attachment sites on the surface of the PCL by an oriented immobilization. The cellular response of human MSCs was effectively validated on this matrix, in the absence of serum and in the presence of BSA. The results of this experiment show that this strategy has helped to improve the exposure sites "RGD" and "PHSRN" promoting interaction with cellular receptors

Les biofilms ont un impact négatif important tant d’un point de vue médical qu’économique. Diverses approches basées sur l’immobilisation de substances bactéricides ont été développées pour empêcher la formation de biofilms sur la surface des matériaux. Cependant, elles ne donnent pas entière satisfaction (efficacité limitée, toxicité, émergence de multirésistance). A côté de ces approches synthétiques, certains organismes vivants ont développé des stratégies efficaces et largement éprouvées pour contrer l’adhésion microbienne. Ainsi, les amphibiens sécrètent un mucus épidermique à base de peptides antibactériens. Nous nous sommes inspirés de cet exemple pour réaliser différents revêtements basés sur des macromolécules hydrophiles et flexibles greffées par des peptides antibactériens. Tout d’abord, des brosses copolymères à base de méthacrylates d’oligo(éthylène glycol) ont été polymérisées par ATRP à partir de supports plans puis greffées par des dérivés de temporine‐1Va ou de magainine‐1. Cette stratégie a été ensuite adaptée avec succès sur des supports particulaires et sur des brosses thermo‐répondantes conduisant à des films montrant une variation de leur caractère bactéricide avec la température. Par ailleurs, des couches de polysaccharides ont été immobilisées sur des surfaces d’or puis greffées par la magainine‐1. La microstructure de ces couches a été optimisée afin de garantir l’accessibilité du peptide. La plupart de ces revêtements se sont montrés très efficaces contre diverses espèces bactériennes. Ce travail ouvre la voie au développement de nouveaux revêtements pour lutter contre la formation des biofilms, notamment dans le cas de dispositifs (bio)médicaux
From a medical and economical point of view, biofilms have important negative impacts. Various approaches based on the immobilization of bactericidal substances have been developed to prevent biofilm formation on materials surfaces. However, they are not fully satisfying due to limited efficiency, toxicity, or emergence of multiresisting bacteria. Compared to these synthetic approaches, some living organisms have developed highly efficient strategies tested over eons to eliminate the microbial adhesion. For instance, amphibians excrete an epidermal mucus containing antibacterial peptides. Considering this last example, we synthesized various coatings based on hydrophilic and flexible macromolecules grafted by antibacterial peptides. First of all, copolymer brushes based on oligo(ethylene glycol) methacrylates were polymerized by ATRP from planar substrates and afterwards grafted by temporin‐1Va or magainin‐1 derivatives. This strategy was subsequently successfully adapted on microparticles and on thermoresponsive polymer rushes leading to thin films showing a modulation of their bactericidal properties with emperature. Moreover, polysaccharide layers were immobilized on gold surfaces, then rafted by magainin‐1. The microstructure of these layers was tuned to optimize the accessibility of the grafted peptide. The resulting coatings showed a high activity against various bacterial strains. This work paves the way to the development of new coatings fighting biofilms, notably for (bio)medical devices

La microscopie à force atomique (AFM) permet de visualiser la topographie d'échantillons organiqueset inorganiques à l'échelle atomique. Les innovations les plus récentes offrent désormais la possibilitéd'accéder aux propriétés nano-mécaniques des échantillons (élasticité, adhésion...). Son panel defonctionnalités permet de pallier aux besoins des nanotechnologies, tant dans les domaines de laphysique, de la chimie que de la biologie.Cependant, les besoins nécessaires à la compréhension des processus biologiques imposent aumicroscope à force atomique des vitesses d'acquisitions rapides, inférieures à la seconde par image. Leséquipements classiques n'offrent pas cette possibilité. C'est pour s'affranchir de ce verrou technologique,pour l'étude dynamique, qu'un prototype de microscope à force atomique à haute-vitesse a étédéveloppé (HS-AFM) en partenariat avec l'équipe du Professeur T. Ando à l'Université de Kanazawa(Japon). Il permet d'atteindre des vitesses de balayage identiques aux vitesses vidéos : 25-50 images/s, enmilieu liquide. Le dispositif est en perpétuelle amélioration : nouvelle boucle d'asservissement, domainesde balayage augmentés. La haute résolution est, quant à elle, assurée par des leviers miniaturisés munisde sur-pointes en carbone. Parallèlement à l'innovation du microscope en lui-même, des modulescomplémentaires ont été développés : module pousse seringue et module chauffant.Le potentiel de ce prototype, développé dans le cadre d'un programme ANR PNANO 2008 HSnanobio-Imaging, a été montré via l'étude d'une petite protéine de choc thermique : la protéine sHspLo18. Cette protéine, issue de la bactérie lactique Oenococcus oeni, offrait la possibilité d'étudier deschangements de degrés d'oligomérisation en fonction du pH, ainsi que le rôle chaperon et lipochaperonen cas de stress environnemental d'autres complexes biologiques. L'utilisation des techniques demicroscopie couplée à des études biochimiques sur ce modèle protéique a permis d'appréhender l'effetdes surfaces sur l'adsorption et la dynamique des complexes biologiques. L'interaction protéine - surfacea pu être approchée et s'avère utile au développement des capteurs à protéines

Depuis ces dix dernières années, notre laboratoire a développé une expertise dans le domaine de la fonctionnalisation de liaisons carbone-hydrogène (dite fonctionnalisation C-H) d’hétérocycles par catalyse aux métaux de transition. Le sujet de thèse s’inscrit dans un programme de recherche dirigé vers les hétérocycles pro-aromatiques à système N-acylamidine. Les travaux antérieurs ont porté sur les 4-alkyl et 4-arylidène imidazolones avec la production de nouvelles sondes GFP. Le présent travail de thèse vise à poursuivre le développement méthodologique en série pyrimidin-4-ones,encore très peu concernée dans ce domaine de recherche. Une méthode d’arylation C2-H de lapyrimidin-4-one substituée sur l’atome d’azote par divers chélates directeurs a été mise au point en utilisant une catalyse coopérative Pd(0)-Cu(I) et des halogénures d’aryles comme partenaires de couplage. L’étendue de la réactivité a été examinée de façon exhaustive puis la méthodologie a été évaluée pour l’arylation C2-H d’analogues structurels fonctionnalisés en positions C5. Une seconde étude s’inscrit dans le projet de rigidification des sondes GFP à coeur 4-arylidène imidazolone. Un travail préliminaire d’ortho-palladation C-H a été effectué en collaboration avec le Dr Esteban Urriolabeitia de l’université de Saragosse en Espagne. Les propriétés photophysiques des palladacycles originaux ainsi préparés ont été déterminées et leurs réactivités aux agents de couplage et aux oxydants évaluées
Since past decade, our laboratory is concerned with transition-metal catalyzed C-H functionalization of heterocycles. A recent research program is dedicated to the class of N-acyl amidine pro-aromatic heterocycles. This present thesis work is first directed to the pyrimidin-4-one series that remains highly sparsely evaluated. As main results, Pd(0)-catalyzed and Cu(I)-assisted C2-H arylation of pyrimidin-4-one flanked with picolinyl and other ortho-directed groups at the nitrogen atom was set up using arylhalides as coupling partners. The C5-substituted pyrimidin-4-ones were also evaluated. To pursue recent investigations in 4-alkyl and 4-arylidene imidazolone series leaing ding to innovative GFP probes, the second work aims at evaluating the first step of an ultimate intramolecular C-H/C-H coupling to stiffen the 4-arylidene imidazolone core. For that, the intramolecular ortho-palladation was achieved in collaboration with Dr. Esteban Urriolabeitia of the University of Zaragoza in Spain providing a broad panel of original imidazolone-based palladacycles. Their photophysical properties were determined and their reactivity towards cross-coupling as well as oxidating agents were also evaluated

Le récepteur low-density lipoprotein receptor-related protein 1 (LRP-1) est capable d’internaliser des protéases impliquées dans la progression du cancer, et constitue donc une cible thérapeutique prometteuse. Cependant, LRP-1 peut également réguler certaines protéines membranaires. Son ciblage dans une stratégie de modulation de la protéolyse pourrait donc affecter l’adhésion et la dynamique du cytosquelette. Dans ce travail, nous avons étudié l’influence de l’invalidation de LRP-1 sur des paramètres originaux corrélés au potentiel invasif de cellules cancéreuses par microscopie à force atomique (AFM). Cette invalidation induit des changements dans la dynamique d’adhérence des cellules et dans la morphologie, tels qu’un renforcement des fibres de stress et un étalement plus prononcé, causant une augmentation de la surface et de la circularité cellulaires. L’analyse des propriétés mécaniques par AFM a montré que ces différences sont acccompagnées par une augmentation du module d’Young. De plus, les mesures montrent une diminution globale de la motilité cellulaire et une perturbation de la persistance directionnelle. Une augmentation de la force d’adhésion entre cellules invalidées pour LRP-1 et une bille fonctionnalisée à la gélatine a également été observée. Enfin, nos données de spectroscopie de force enregistrées à l’aide d’une pointe fonctionnalisée par un anticorps anti-sous-unité d’intégrine β1 montrent que l’invalidation de LRP-1 modifie la dynamique des intégrines. Dans leur ensemble, nos résultats montrent que des techniques classiquement utilisées dans l’investigation de cellules cancéreuses peuvent être couplées à l’AFM pour ouvrir l’accès à des paramètres complémentaires, pouvant faciliter la discrimination entre différents degrés de potentiel invasif
The low-density lipoprotein receptor-related protein 1 (LRP-1) can internalize proteases involved in cancer progression and is thus considered a promising therapeutic target. However, it has been demonstrated that LRP-1 is also able to regulate membrane-anchored proteins. Thus, strategies that target LRP-1 to modulate proteolysis could also affect adhesion and cytoskeleton dynamics. Here, we investigated the effect of LRP-1 silencing on parameters reflecting cancer cells’ invasiveness by atomic force microscopy (AFM). The results show that LRP-1 silencing induces changes in the cells’ adhesion behavior, particularly the dynamics of cell attachment. Clear alterations in morphology, such as more pronounced stress fibers and increased spreading, leading to increased area and circularity, were also observed. The determination of the cells’ mechanical properties by AFM showed that these differences are correlated with an increase in Young’s modulus. Moreover, the measurements show an overall decrease in cell motility and modifications of directional persistence. An overall increase in the adhesion force between the LRP-1-silenced cells and a gelatin-coated bead was also observed. Ultimately, our AFM-based force spectroscopy data, recorded using an antibody directed against the β1 integrin subunit, provide evidence that LRP-1 silencing modifies integrin dynamics. Together, our results show that techniques traditionally used for the investigation of cancer cells can be coupled with AFM to gain access to complementary phenotypic parameters that can help discriminate between specific phenotypes associated with different degrees of invasiveness

A ce jour, les dérivés d’imidazolones-4-arylidènes et dialkyles-(4,4’)-imidazolones font l’objet de nombreuses convoitises pour les scientifiques tant sur le domaine des matériaux via ses propriétés de fluorescence, que sur celui du médical, en particulier pour le traitement de maladies comme les cancers, l’hypertension ou la maladie d’Alzheimer. Les chimistes n’ont eu de cesses de présenter des procédés de synthèses plus originaux les uns que les autres pour l’obtention de ces imidazolones. Cependant, ces méthodes parfois anciennes, peuvent sembler être en décalage avec les demandes d’accéder en une seule étape à un large panel de dérivés hautement fonctionnels. De plus, ces voies de synthèses ne répondent plus à enjeux actuels : être davantage économiques en terme d’étapes mais aussi d’atomes. C’est pourquoi il nous a semblé important de proposer nous-mêmes des solutions dans l’optique de répondre à ces problématiques à l’aide d’une fonction particulière : la fonction isonitrile
Up until now, arylidene-4-imidazolones and dialkyl-(4,4’)-imidazolones derivatives are subject of longing for scientists both in the field of materials with fluorescence properties, and medical area, in particular for the treatment of diseases such as cancer, high blood pressure or Alzheimer's disease. Chemists have constantly presented synthetic methods, each more original than the other for the synthesis of these imidazolones. However, these old methods can appear to be out of step with the demands for one-step access to a large panel of highly functional derivatives. In addition, these synthetic routes are no longer respond to current challenges : being more economical in terms of synthetic’s step but also of atoms. This is why it seemed important to us to come up with some solutions in order to respond to these problems according to a particular function: the isocyanide function

Les biosalissures marines représentent l’accumulation indésirable d’organismes biologiques sur les surfaces de structures immergées dans l’eau de mer. Malheureusement, ce phénomène naturel a de sérieuses conséquences sur les plans économiques, environnementaux et matériels. Depuis l’interdiction de certains biocides dans les peintures antisalissures (en particulier le TBT en janvier 2008) à cause de leur toxicité envers des espèces marines non-ciblées et de leur accumulation dans l’environnement marin, la recherche a mis l’accent sur le développement de nouveaux revêtements antifouling efficaces,durables et respectueux de l’environnement sans relargage d’espèces toxiques. Ainsi, les travaux de cette thèse portent sur la fonctionnalisation de carbone vitreux par des glucides reliés à des systèmes conjugués électrostimulables via un lien triazole pour développer des surfaces à activité antifouling. En effet, ce type de revêtement a été conçu pour intervenir dans les premières étapes du biofouling. Tout d’abord, le glucide, très hydrophile, devrait lutter contre la formation du film conditionnant en s’entourant d’une barrière aqueuse résistante aux protéines. D’autre part, la modification de l’état de charge de la surface en continu par application d’un courant électrique sur le système conjugué électro-actif devrait perturber la colonisation bactérienneretardant l’installation du biofilm marin. Notre étude repose donc sur la synthèse et l’immobilisation d’un ensemble de glucides électrostimulables sur une surface de carbone vitreux par oxydation de l’amine aromatique en milieux organiques et aqueux. Un test microbiologique a été réalisé sur un des revêtements glucidiques en présence de la souche bactérienne TC8 dans les puits d’une microplaque contenant des cellules électrochimiques reliées à un potentiostat. La stimulation électrique de ce revêtement a permis d’améliorer ses propriétés antibactériennes
Marine biofouling represents the undesirable accumulation of biological organisms on the surfaces of structures submerged in seawater. Unfortunately, this natural phenomenon has serious economic, environmental and material consequences. Since the ban of some biocides in antifouling paints (TBT in January 2008) because of their toxicity on the nontargeted marine species and their accumulation in the marine environment, research has focused on the development of new efficient, durable and environmentally friendly antifouling coatings without releasing toxic species. Thus, the work of this thesis deal with the functionalization of glassy carbon surface by carbohydrates linked to an electrostimulable conjugated system via a triazole link in order to develop surfaces with antifouling activity. Indeed, this kind of coating was designed to intervene in the first steps of biofouling. First, the carbohydrate, which is very hydrophilic, should fight against the formation of the conditioning film by surronding itself with an aqueous barrier resistant to proteins. On the other hand, the continuous modification of charge state by applying an electric current to the electroactive conjugated system is expected to disrupt the bacterial colonization delaying the installation of marine biofilm. Our study is therefore based on the synthesis and the immobilization of electrostimulable carbohydrates on a glassy carbon surface by aromatic amine oxidation in organic and aqueous media. A microbiological test was carried out on one of the carbohydrate coatings in the presence of the TC8 bacterial strain in the wells of a microplate containing electrochemical cells connected to a potentiostat. Electrical stimulation of this coating allowed to improve its antibacterial properties

Le norovirus est l'agent étiologique le plus prédominant de la gastro-entérite virale à travers toutes les tranches d’âge, dans le monde entier. Jusqu'à récemment, l'étude du norovirus humain était entravée par l'absence d'un système de culture cellulaire robuste. Les études biologiques de la capside reposent en grande partie sur l'analyse des particules pseudo-virales (VLP) exprimées par le baculovirus. Le génotype GII.4 parmi les norovirus humains est la variante prédominante depuis des décennies, tandis que le génotype GII.17 a été souvent détecté en Asie de l'Est depuis 2014. Ici, les VLP exprimées par les baculovirus GII.17 et GII.4 ont été utilisées pour étudier les aspects biologiques (liaison aux HBGA) et propriétés physicochimiques (taille, morphologie et charge) de la capside des norovirus humains dans différentes conditions (tampon, température, pH et force ionique). Nous avons démontré que les VLP GII.17 et GII.4 ne semblent pas suivre un mécanisme commun d’assemblage et de désassemblage. GII.17 a montré une stabilité à une force ionique inférieure et supérieure, tandis que GII.4 s'est agrégé à une force ionique de 10 mM. La nature des tampons influence la morphologie et la stabilité des VLP. Ici, les deux VLP étaient très stables entre un pH de 7 et 8,5 à 25°C. À pH acide et basique, les VLP formaient des agrégats qui, dans certains cas, reconnaissaient encore les HBGA. L'augmentation de la température au-dessus de 65°C a modifié la morphologie des VLP, provoquant une agrégation et diminuant l'affinité pour les HBGA. En comparant les deux isolats, GII.17 a montré un meilleur profil de stabilité et a été utilisé dans la seconde partie de nos travaux pour la conception d’une particule hybride silice-protéine. Les GII.17 ont été activées par EDC et NHS puis fonctionnalisées par deux précurseurs de silice APTES et TEOS. Par une analyse physico-chimique, nous avons produit une particule hybride de 44 nm qui reconnait encore les HBGA. L’ITCF a été greffé sur la couche de silice dans le but d’avoir une particule hybride fluorescente. Les expériences d’accroche de ces VLP réalisées sur tissus sains et cancéreux, montrent que ces particules reconnaissent les tissus inflammatoires. Ces VLP multifonctionnelles peuvent servir alors de plateforme pour le développement de systèmes de délivrance ou de traceurs « intelligents » à des fins thérapeutiques ou agroalimentaires
Human Norovirus (HuNoV) is the predominant etiological agent of viral gastroenteritis in all age groups, worldwide. Until recently, the study of human norovirus was hampered by the lack of a robust cell culture system. Biological studies of the capsid rely largely on the analysis of virus-like particles (VLPs) expressed by the baculovirus. Genotype GII.4 among HuNoVs has been the predominant variant for decades while GII.17 genotype was often detected in East Asia since 2014. Here, GII.17 and GII.4 baculovirus-expressed VLPs were used to study the biological (binding to HuNoV ligand, namely the ABO and Lewis antigens) and physicochemical properties (size, morphology, and charge) of the HuNoV capsid under different conditions (temperature, pH, and ionic strength). We demonstrated that GII.17 and GII.4 VLPs do not seem to follow a common mechanism of unfolding and disassembly. GII.17 showed a stability at lower and higher ionic strength while GII.4 aggregated at 10 mM ionic strength. The nature of the buffers influences the morphology and the stability of the VLPs. Here, both VLPs were highly stable from a pH 7 to 8.5 at 25°C. At acidic and basic pH, VLPs formed aggregates, which, in some cases, still recognized HBGAs. Increasing the temperature above 65°C altered the morphology of VLPs causing aggregation and decreased the affinity to HBGA. By comparing both isolates, GII.17 showed a better stability profile than GII.4 and was used in the second part of our work for the design of a silica-protein hybrid particle. GII.17 was activated by EDC and NHS and then mineralized by two silica precursors APTES and TEOS. Through physicochemical analysis, we produced a 44 nm hybrid particle which still recognizes HBGAs. The FITC was grafted onto the silica layer in order to obtain a fluorescent hybrid particle. The binding experiments of these VLPs carried out on healthy and cancerous tissues showed that these particles recognize inflammatory tissues. The multifunctional VLPs that we produced can then serve as a platform for the development of delivery systems (drug delivery) or “intelligent” vectors for therapeutic or agri-food purposes

Les imidazolones sont des molécules étudiées de longue date, soit en tant que molécules bioactives, soit pour leurs propriétés de fluorescence, l'exemple le plus connu étant la GFP. De nombreuses synthèses étaient déjà décrites, en particulier la condensation d'une amine avec une oxazolone (méthode d'Erlenmeyer). Au cours de ce travail, nous avons non seulement amélioré le protocole d'Erlenmeyer, mais surtout développé une synthèse originale consistant à utiliser l'arylation C-H de 2-H imidazolones. Dans cet objectif, il a fallu tout d'abord mettre au point un protocole de synthèse des 2-H imidazolones, jusqu'alors très peu décrites, puis mettre au point les conditions d'arylation et de vinylation directe de ces molécules. Deux séries d'imidazolones ont été étudiées et publiées séparément : en premier lieu, les 4,4'-dialkyl-imidazolones, fréquemment employées pour leurs propriétés biologiques, puis, au cours du travail qui a suivi, l'arylation et la vinylation des 4- arylidène-2-H imidazolones
Imidazolones have been studied for a long time, either as bioactive molecules or for their fluorescence properties, the best known example being the Green Fluorescent Protein or GFP. Numerous syntheses are already described, in particular the condensation of an amine with an oxazolone (Erlenmeyer method). In this work, we not only improved the condensation protocol but also developed an original synthesis consisting in using 2-H imidazolones CH arylation. To this end, it was first necessary to develop a protocol for the synthesis of 2-H imidazolones, hitherto very little described, and then to develop the conditions for arylation and direct vinylation of these molecules. Two sets of imidazolones have been studied and published separately: first, the 4,4'- dialkylimidazolones, frequently used for their biological properties, followed by arylation and vinylation of 4-arylidene-2-H imidazolones

La microscopie SEEC (Surface Enhanced Ellipsometric Contrast) est une technique inventée au mans, il y a une dizaine d’années. Elle permet de visualiser des objets de taille nanoscopique entre polariseur et analyseur croisés en utilisant les propriétés non dépolarisantes de surfaces multicouches. Jusqu’au début de la thèse, seules des observations à l’air étaient possibles. Le but de cette thèse a consisté à adapter cette technique à l’observation in-situ d’objets en immersion dans l’eau.Pour cela, il a fallu inventer de nouvelles surfaces propres à ce nouveau milieu. Les calculs ont montrés que des surfaces fines d’or révélaient un bon contraste pour des objets de 1 nm en immersion dans l’eau. Expérimentalement, nous avons montré que pour exploiter au maximum le contraste SEEC, il est nécessaire de modifier l’éclairage. En parallèle de ces travaux expérimentaux, de nouveaux calculs ont montrés que l’utilisation d’épaisseurs encore plus fines permettait de visualiser ces objets avec un bon contraste et sans aucune modification de l’éclairage. Nous avons appelé cette nouvelle technique : la microscopie CONE. Nous avons découvert deux modes de mesure. Après avoir réalisé des fonctionnalisations homogènes et hétérogènes des surfaces d’or. Ces surfaces ont été utilisées en résonance plasmonique de surface (SPR) pour l’étude de fixation de protéine (adsorption et immobilisation) puis d’interaction protéine/protéine. Ces expériences ont ensuite servies de référence pour évaluer les microscopies SEEC et CONE. Par cela, nous avons prouvé que ces microscopies présentent de forts intérêts pour la détection in-situ de protéines avec un faible coût
This thesis was supported by National Agency for Research with the project: ANR PNANO-07 SEEC. The Surface Enhanced Ellipsometric Contrast (SEEC) microscopy has invented in 2000 at Le Mans (France). This technique allows the visualization of nanoscopic object between crossed analyzer and polarizer. It’s possible if some special multilayer surfaces are used. There surfaces must have the particularity to not change the polarization of light during the reflection. Until the beginning of the project the SEEC microscopy was useful only for air observations. The goal of the thesis was to adapt this technique to observe on gold surfaces immerged in water and to compare the performance of the SEEC microscopy with Surface Plasmonique Resonance (SPR) in that configuration. The SPR is a biomolecular interaction study reference technique. SEEC microscopy lateral resolution was evaluate by fluorescence microscopy. Next, we realize two model experiments monitor in parallel by SEEC microscopy and by SPR: BSA immobilization and biotinylated IgG fixation by immobilized streptavidine. To compare measurements efficiently we did a huge preparation work (surface functionalizations and microfluidic) to have exactly same conditions in both techniques.Our results show SEEC microscopy cannot replace SPR for biomolecular interaction studies but it can be used as cheap immunological diagnostic technique. This work gives the path to follow on that direction

Ce travail s’inscrit dans le cadre général du développement de biomatériaux ostéoinducteurs pour la réparation de grands défauts osseux. L’étude est une contribution à la compréhension des interactions physiques et chimiques entre des céramiques phosphocalciques et deux protéines d’intérêt : la fibronectine, protéine d’adhésion cellulaire, et le VEGF (pour Vascular Endothelial Growth factor) qui est impliqué dans la vascularisation et l’amélioration de la formation osseuse.Les interactions physiques fibronectine/biocéramique ont été étudiées par spectroscopie de force afin d’évaluer l’influence de la topographie et de la composition chimique de céramiques phosphocalciques en hydroxyapatite (HA), hydroxyapatite silicatée (SiHA) et hydroxyapatite carbonatée (CHA) sur l’adhésion de la fibronectine. Les résultats obtenus par cartographie de forces mettent en évidence une absence d’incidence de la chimie des céramiques polies sur la répartition en surface et l’intensité des forces d’adhésion. En revanche ces dernières sont plus fortes au niveau des joints de grains des céramiques non polies mettant en avant une influence de la topographie de surface des matériaux modulée par la chimie.Le protocole de fonctionnalisation par le VEGF consiste en trois étapes : silanisation, addition du SM(PEG)6 et immobilisation du VEGF. Les interactions chimiques VEGF/biocéramique ont été étudiées principalement par imagerie Raman pour suivre ces étapes successives de la fonctionnalisation par le VEGF de céramiques polies en hydroxyapatite (HA) et hydroxyapatite carbonatée (CHA). Cette approche a permis de cartographier l’évolution chimique de la surface des matériaux et de mettre en évidence la distribution spatiale ainsi que les réactions préférentielles entre les molécules intermédiaires et le VEGF en fonction de la nature du substrat
This work is ascribed within the framework of the development of osteoinductive biomaterials for the repair large bone defects. It is a contribution to the understanding of the physical and chemical interactions between phosphocalcic ceramics and two proteins of interest: fibronectin (Fn), a cell adhesion protein, and Vascular Endothelial Growth Factor (VEGF) which is involved in vascularisation and improvement of bone formation.Fibronectin/bioceramic physical interactions were studied by force spectroscopy to evaluate the influence of the topography and the chemical composition of phosphocalcic ceramics made of hydroxyapatite (HA), silicated hydroxyapatite (SiHA) and carbonated hydroxyapatite (CHA) on fibronectin adhesion. The results obtained in terms of force cartography do not indicate any impact of the polished ceramics chemistry on the surface distribution and intensity of adhesion forces. However, these forces are more intense at the level of the grain boundaries of unpolished ceramics, highlighting an influence of the topography modulated by the chemical composition.The protocol for functionalisation by VEGF consists of three steps: silanisation, addition of SM(PEG)6 and immobilisation of VEGF. VEGF/bioceramic chemical interactions were studied mainly by Raman imaging in order to follow the successive steps of the functionalisation by VEGF of the polished surface of ceramics made of hydroxyapatite (HA) and carbonated hydroxyapatite (CHA). This approach allowed to map the surface chemical changes and to point out the spatial distribution as well as the preferential reactions between the intermediate molecules and VEGF depending of the substrate

Recherche d'adsorbants synthétiques constitués de polymères fonctionnels capables d'adsorber les anticorps anti viii: c dans des systèmes d'épuration plasmatique. Substitution de fonction sulfonate et sulfamion d'un acide aminés ou de deux acides amines sur un polystyrène

Ma thèse a porté sur des complexes de polyélectrolytes en solution et en films LbL pour la transfection de cellules et le contrôle des interactions cellule-surface. Il est possible de doser un agent de transfection et de l'ADN plasmidique dans des films LbL en ajustant le nombre de couches. Les efficacités de transfection avec différentes lignées cellulaires ont été au moins aussi bonnes que celles rapportées dans la littérature, mais sont restées globalement faibles. Différents nanobags ont également été systématiquement testés menant à un protocole de transfection très efficace avec une faible cytotoxicité pour des fibroblastes humains qui sont difficiles à transfecter. Nous avons pu identifier les architectures LbL qui permettent de contrôler l'adhésion cellulaire même en présence de sérum. Cela nous a permis d'introduire une nouvelle technique pour le suivi in situ de la transfection par QCM-D en suivant la mobilité du cytosquelette qui sera poursuivie dans un futur projet.