UPThèses

Les normes européennes imposent de produire des carburants à très faible teneur en soufre. Lors de la désulfuration de l'essence de craquage catalytique (FCC), l'hydrogénation des oléfines doit être limitée afin de préserver l'indice d'octane. Les facteurs influençant l'hydrogénation d'oléfines représentatives de la coupe FCC sur des catalyseurs NiMo/Al2O3, CoMo/Al2O3 et Mo/Al2O3 sulfurés ont été étudiés. Excepté pour le NiMo/Al2O3 sulfuré, la réactivité en hydrogénation des oléfines décroît avec l'augmentation du nombre de substituants sur leur double liaison. La réactivité du 3,3-diméthylbut-1-ène différencie nettement les deux promoteurs. Le nickel accroît fortement l'hydrogénation alors que le cobalt favorise l'isomérisation. Ces deux métaux ayant des effets similaires en hydrodésulfuration (HDS), le catalyseur CoMo/Al2O3 sulfuré est donc le plus sélectif en HDS des essences de FCC. Un impact négatif de H2S sur l'activité hydrogénante des catalyseurs a également été mis en évidence. Le catalyseur NiMo/Al2O3 sulfuré y est plus sensible que son homologue CoMo/Al2O3. Enfin, un mécanisme réactionnel de type Langmuir-Hinshelwood avec adsorption hétérolytique du dihydrogène rend compte des résultats obtenus.

L'écosystème de nos océans représente une ressource très vaste de diverses molécules à fort intérêt biologique. Encore peu exploités, ces produits naturels marins possèdent de surprenantes activités anticancéreuses. Le péloruside A, un macrocycle polyoxygéné à seize chaînons, a été récemment isolé de l'éponge marine Mycale Hentscheli. D'une manière similaire au Taxol(r), il stabilise les microtubules formés pendant la mitose bloquant les cellules au stade G2/M. Il présente en plus un site d'action unique sur la tubuline a et une grande efficacité contre les lignées cellulaires résistantes au Taxol(r). Ces propriétés font de cette molécule une cible de choix pour le développement de nouveaux anticancéreux. Ainsi, au sein du Cancéropôle Grand Ouest (CGO), un projet portant sur la synthèse du péloruside et de ses analogues, mais aussi sur la synthèse d'hybrides entre le péloruside et les épothilones, a été initié. Après une mise au point bibliographique, la synthèse racémique d'un fragment a été mise au point et a permis l'accès à plusieurs hybrides qui différent selon leur chaîne latérale. La préparation d'analogues a aussi été envisagée mais n'a pu aboutir. Les macrocycles obtenus ont alors été testés sur la plateforme in vitro de Rennes. Dans un second temps, une synthèse asymétrique reprenant le même schéma rétrosynthétique a été entreprise.

L'objet de ce travail a consisté en un suivi à la fois spatial et temporel de l'évolution des constituants organiques d'un compost de déchets verts et bio-déchets épandu sur un sol sous prairie. Trois quantités de compost ont été apportées sur le sol : 50, 100 et 150 t/ha. L'évolution de la matière organique des sols amendés a été étudiée après divers fractionnements chimiques et physiques. La dynamique spatiale de cette MO a été appréhendée par l'analyse de marqueurs moléculaires lipidiques contenus dans la matière organique dissoute. Les différents échantillons de sol ont été analysés de manière globale par analyse élémentaire, ATD-ATG et IRTF. Ces analyses ont mis en évidence une augmentation de la quantité de MO après apport de compost, mais également une meilleure conservation des lipides et des sucres lors d'épandages successifs des plus faibles doses. Cet apport de composés bio-disponibles favorise une augmentation de l'activité biologique dans le sol. Il en résulte un accroissement de la stabilité structurale du sol dès un an, probablement dû à l'agrégation des particules organo-minérales fines. D'autres différences lors de l'incorporation de la matière organique déchet ont été mises en évidence par l'étude des échantillons en thermochimiolyse (en présence de TMAH). En effet, les fractions granulométriques ont montré une incorporation préférentielle des composés issus du bois, après 7 mois, et des graminées après 13 mois. En ce qui concerne les substances humiques, le phénomène opposé a été observé dans les acides humiques et l'humine, alors que les acides fulviques ont montré essentiellement une MO dérivant des graminées.

L'objectif de ce doctorat était de réaliser une étude détaillée des phénomènes d'adsorption du Bromacil (herbicide) sur un charbon actif en poudre, CAP SA-UF, à pH 7,8 et à 20 °C. L'application de plusieurs modèles d'isotherme d'équilibre mono-soluté a globalement montré que l'adsorption du Bromacil se fait sur deux types de sites. Les travaux sur la cinétique d'adsorption ont montré qu'il n'est pas possible de préciser a priori si la diffusion ou la réaction de surface est cinétiquement déterminante. Le modèle de réaction de surface du pseudo-second ordre s'applique particulièrement bien et conduit à des valeurs de constantes indépendantes de la concentration à l'équilibre, sauf pour les faibles concentrations à l'équilibre où les constantes deviennent significativement plus importantes. Cette observation d'ordre cinétique confirme parfaitement l'hypothèse de deux types de sites. Dans la dernière partie du travail, nous avons montré que les isothermes d'adsorption de quatre types de matières organiques naturelles sur le charbon étudié, présentent des allures particulières qui peuvent être interprétées par la présence de plusieurs fractions fictives (exploitables par le modèle IAST). Le mécanisme d'adsorption compétitive due aux fractions fortement adsorbables avec un effet sur les paramètres de l'isotherme d'adsorption est apparemment le mécanisme prépondérant dans notre cas.

En raison de ses avantages attractifs (stabilité à long terme, développement de catalyseurs très performants), l'hydrazine est le monergol le plus utilisé pour la propulsion chimique liquide. Elle est utilisée dans de nombreux lanceurs ainsi que dans les propulseurs de contrôle et de maintien en orbite des satellites. En dépit de ses bonnes performances, l'utilisation de l'hydrazine comporte des risques majeurs concernant sa manipulation et l'environnement, générant un surcoût très important. Pour cela, une nouvelle classe de liquides ioniques énergétiques constituée d'oxydants, de réducteurs et d'eau a été étudiée. Le but de ce travail est de suivre la décomposition thermique et catalytique de quelques oxydants ioniques en solution aqueuse : HAN (nitrate d'hydroxylammonium, NH3OH+NO3-), AN (nitrate d'ammonium, NH4+NO3-), ADN (dinitramide d'ammonium, NH4+N(NO2)2-) et HNF (nitroformiate d'hydrazinium, N2H5+C(NO2)3-). Cette étude a été suivie par analyse thermique (ATD-ATG), en réacteur batch et en réacteur dynamique couplé à un spectromètre de masse. Les produits gazeux ont été analysés par spectrométrie de masse, alors que les produits condensés ont été analysés par spectroscopie Raman et titrés par réaction acide-base afin d'établir un bilan matière de la décomposition thermique et catalytique de ces ergols. Le catalyseur 10% Pt/Al2O3Si développé dans notre laboratoire pour la décomposition du mélange HAN-eau présente un faible effet catalytique à l'égard des mélanges ADN-eau, HNF-eau et AN-eau. Dans cette optique, d'autres types de catalyseurs mono- et bimétalliques à base de Pt, Fe, Cu ou Zn ont été préparés puis testés en décomposition de ces mélanges.

Un nouvel antibiotique antitumoral, TMC-69 isolé d'un champignon Chrysosporium sp. TC 1068, et son analogue hexahydrogéné plus stable, TMC-69-6H ont montré des activités cytotoxiques in vitro. TMC-69-6H présente également une activité antitumorale intéressante in vivo et représente une nouvelle classe d'inhibiteurs de phosphatases telles que les Cdc25, PTP1B ou VHR. Compte tenu du fort potentiel biologique de TMC-69-6H, une nouvelle stratégie de synthèse énantiosélective de TMC-69-6H a été entreprise. Les étapes clés de cette synthèse sont une crotylation ou aldolisation stéréosélective suivie par une métathèse ènyne et croisée en domino. Les avantages de cette stratégie sont le contrôle des différents centres asymétriques de TMC-69-6H et l'accès rapide à un large panel d'analogues. En parallèle, nous nous sommes intéressés à la synthèse d'un analogue simplifié de type pyrimidique de TMC-69-6H. Ce composé a montré une faible cytotoxicité non sélective. Enfin, une étude de métathèse ènyne a permis de préparer des dérivés de type 3-vinyl-2,5-dihydrofurane pouvant être utilisés pour préparer des analogues de TMC-69-6H ou comme donneurs de glycosides.

Malgré les nombreux progrès réalisés en chimiothérapie anticancéreuses ces dernières décennies, les méthodes conventionnelles de traitement demeurent encore problématiques. En effet, le manque de sélectivité des traitements entraîne très souvent d'importants effets secondaires, empêchant par là même l'utilisation d'une quantité suffisante de drogue nécessaire à éradiquer les cellules tumorales. Afin de contourner ce problème plusieurs systèmes de ciblages thérapeutiques sont actuellement en cours d'évaluation et ont déjà fourni des résultats encourageants in vivo. Bien que certains peptides semblent attirer une particulière attention du fait de leur diversité structurale et de leur haute spécificité, leur utilisation thérapeutique reste précaire. En effet, ces molécules sont très rapidement dégradées in vivo et incapables, pour la plupart, de traverser les membranes cellulaires. De nombreuses alternatives ont été étudiées afin d'améliorer leur bio-disponibilité et leur stabilité métabolique. Dans ce cadre, la dérivatisation de peptide sous forme de rotaxane (molécule " entrelacée " comprenant un ou plusieurs macrocycles piégé autour d'un axe munis de groupements terminaux encombrants) semble être une solution plus qu'intéressante. Le macrocycle permet en effet de modifier de façon très favorable les propriétés physico-chimiques du peptide (solubilité, pénétration à travers les membranes) ainsi que de le protéger totalement contre toute attaque extérieure (peptidases...) ! Le concept que nous développons actuellement vise à associer la stratégie de ciblage thérapeutique développée à Poitiers par le Prof. Gesson, au système d'assemblage supramoléculaire...

Ces travaux ont eu pour but de comparer les rendements énergétiques de dégradation de trois composés organiques (le chloro-4 phénol, le nitro-4 phénol et l'acide succinique) par plusieurs procédés d'oxydation avancés ou POAs (décharges électriques, irradiation par UV, ozonation, couplage UV/H2O2, couplage O3/H2O2, ozonation catalytique et photocatalyse) en milieu aqueux, à pH 6. Pour tous les POAs étudiés, le chloro-4 phénol est bien dégradé. L'acide succinique n'est dégradé que par les procédés qui génèrent le radical OH, ainsi que le nitro-4 phénol qui est également oxydé par l'ozone. Dans tous les cas étudiés, une loi cinétique de pseudo-premier ordre s'applique correctement sur une grande partie de la réaction. L'énergie appliquée par mole de composé dégradé (énergie appliqué spécifique ou Eas) a été évaluée. La valeur de Eas, toujours indépendante de la concentration initiale en composé cible, a permis de comparer les expérimentations effectuées. Le couplage UV/H2O2 est le POA le moins consommateur d'énergie et, de plus, le meilleur POA pour minéraliser. L'ozonation seule est également énergétiquement efficace, mais seulement pour l'oxydation des phénols. La dégradation d'acides saturés, comme l'acide succinique peut être réalisée par ozonation catalytique et par photocalyse TiO2 mais avec des rendements énergétiques plus faibles.

L'introduction de fluor dans les molécules biologiquement actives (thérapeutiques ou phytosanitaires) peut améliorer leurs propriétés. Cependant, leur préparation nécessite l'élaboration de nouveaux agents fluorants permettant le contrôle du degré de fluoration, tels que les complexes HF/solvant basique ou les systèmes HF/acide de Lewis. Les conditions expérimentales pour la fluoration sélective de molécules trichlorométhylées (trichlorométhylbenzène, 4 chloro trichlorométhylbenzène, 2 chloro trichlorométhylbenzène) ont été mises au point. Ainsi, l'utilisation du système HF/acide de Lewis (SbCl5) conduit à la formation du groupement CF3, à partir d'un groupement -CCl3. L'emploi d'un solvant basique (dioxane, tributylphosphate ou pyridine) ralentit la fluoration ce qui entraîne la formation sélective des composés mono- et difluorés. Les caractérisations par spectroscopie Raman et RMN (19F et 1H) ont montré l'existence d'interactions entre HF et les hétéroatomes des différents solvants basiques. La quantité de fluor dans ces complexes HF/solvant a également été déterminée et le pouvoir fluorant des complexes préparés séparément a été mesuré sur la transformation de différents trichlorométhylbenzènes. Enfin, l'utilisation des systèmes HF/solvant a été étendue à la transformation d'une molécule acido-sensible (le dichlorométhylbenzène). En effet, en présence d'HF, deux réactions sont en compétition : la polymérisation et la fluoration du substrat. L'utilisation du système HF/dioxane en présence d'un catalyseur (SbF3) inhibe la polymérisation et favorise la fluoration.