ED Sciences Chimiques
Synthèse totale des alcaloïdes de Securinega et étude de leurs activités biologiques
par Adrien DENIZET (Institut des Sciences Moléculaires)
Cette soutenance a lieu à 14h00 - Salle de conférence Centre d'Appui à la Recherche et de Formation (CARF),146 Rue Léo Saignat, 33000 Bordeaux
devant le jury composé de
- Philippe PEIXOTO - Chargé de recherche - Institut des Sciences Moléculaires (ISM), UMR 5255, Université de Bordeaux - Directeur de these
- Thomas GRUTTER - Directeur de recherche - Chemo-Biologie Synthétique & Thérapeutiques (CBST), UMR 7199, Université de Strasbourg - Rapporteur
- Yung-Sing WONG - Directeur de recherche - Département de Pharmacochimie Moléculaire (DPM), UMR 5063, Université de Grenoble - Rapporteur
- Stéphanie CLUZET - Professeure des universités - Institut des Sciences de la Vigne et du Vin (ISVV), UMR 1366, Université de Bordeaux - Examinateur
- Antoine TALY - Directeur de recherche - Laboratoire de Biochimie Théorique (LBT), UPR 9080, Université de Paris - Examinateur
- Yannick LANDAIS - Professeur des universités - Institut des Sciences Moléculaires (ISM), UMR 5255, Université de Bordeaux - Examinateur
Les alcaloïdes de Securinega constituent une famille de métabolites tétracycliques isolés de plantes subtropicales de la famille des Phyllanthaceae. Depuis l'identification des premiers membre de cette classe au milieu du XXe siècle, plus de 170 composés ont été décrits à ce jour. Au fil des années, ces molécules ont suscité un intérêt croissant en raison de la diversité de leurs propriétés biologiques. Parmi celles-ci, l'activité sur les récepteurs GABAA de la (–)-sécurinine, premier membre isolé de cette famille, a été mise en évidence il y a une quarantaine d'années, ouvrant la voie à l'étude de ces alcaloïdes dans le contexte des pathologies du système nerveux central. Malgré ces observations initiales, les mécanismes moléculaires responsables de leurs effets neurobiologiques demeurent encore largement méconnus, laissant ouverte la question de leur positionnement pharmacologique parmi les ligands des récepteurs GABAA actuellement disponibles. L'accès limité à ces composés à partir des sources naturelles a longtemps freiné leur étude, mais les progrès réalisés en synthèse organique permettent aujourd'hui d'envisager leur exploration approfondie à l'aide d'outils neurobiologiques modernes. Dans ce contexte, l'objectif principal de cette thèse a été de caractériser l'activité de plusieurs alcaloïdes de Securinega sur les récepteurs GABAA et d'identifier les éléments structuraux responsables des effets observés, tant au niveau des substances naturelles que du récepteur. La première étape de ce travail a consisté à produire plusieurs molécules d'intérêt de cette famille en quantités suffisantes par synthèse totale, grâce un savoir-faire développé et maitrisé au sein de l'équipe. Des études électrophysiologiques réalisées sur ovocytes de Xenopus laevis et sur tranches de cerveau de souris ont permis de mettre en évidence des relations structure–activité au sein de cette série d'alcaloïdes, ainsi qu'une influence de la composition en sous-unités des récepteurs GABAA sur leur activité. Ces observations ont été confortées par des études de modélisation moléculaire permettant de rationaliser les profils de sélectivité mis en évidence. Au-delà du système nerveux central, le potentiel d'application de ces composés a également été exploré dans le domaine de la phytopathologie à travers l'évaluation de leur activité vis-à-vis du mildiou de la vigne, qui constitue un enjeu socio-économique majeur pour la région bordelaise. Enfin, un dernier volet de cette thèse, développé en parallèle du projet principal, a conduit à la première synthèse totale asymétrique des (+)- et (–)-myrioneurinols grâce à l'association de deux transformations développées au laboratoire : une réaction d'alkynyl-Prins chlorinante et une stratégie de dédoublement tardif fondée sur la réaction de Barton–McCombie.
Elaboration de particules à patchs nanostructurés via l'auto-assemblage de copolymères à blocs
par Alexia FREIRE DE ARAUJO (Laboratoire de Chimie des Polymères Organiques)
Cette soutenance a lieu à 14h00 - Amphithéâtre Centre de Recherche Paul Pascal - 115 Avenue du Dr Albert Schweitzer, 33600 Pessac
devant le jury composé de
- Serge RAVAINE - Professeur des universités - Centre de Recherche Paul Pascal (CRPP) - Université de Bordeaux - Directeur de these
- Muriel LANSALOT - Directrice de recherche - Catalyse, Polymérisation, Procédés et Matériaux (CP2M) - Université Lyon 1 - Rapporteur
- André GRÖSCHEL - Professeur - University of Bayreuth - Rapporteur
- Guillaume FLEURY - Professeur des universités - Laboratoire de Chimie des Polymères Organiques (LCPO) - Université de Bordeaux - CoDirecteur de these
- Mona TRÉGUER-DELAPIERRE - Professeure des universités - Institut de Chimie de la Matière Condensée de Bordeaux (ICMCB) - Université de Bordeaux - Examinateur
- Raphaël FEOUGIER - Ingénieur de recherche - Laboratoire d'électronique des technologies de l'information (CEA-Leti) - Examinateur
Les nanoparticules (NPs) à patchs possèdent des interactions directionnelles et une valence de surface contrôlable, permettant la synthèse ascendante de structures colloïdales complexes. L'obtention d'architectures colloïdales prédéfinies repose sur un contrôle précis des caractéristiques des patchs, notamment de leur taille, de leur forme, de leur orientation et de leur organisation spatiale. Néanmoins, les stratégies conventionnelles de nanofabrication de NPs à patchs sont confrontées à un compromis intrinsèque entre résolution et complexité géométrique des patchs. Les approches lithographiques descendantes restent principalement confinées aux substrats plans et sont limitées par la diffraction optique, tandis que les méthodes chimiques ascendantes offrent un contrôle spatial limité à des échelles inférieures à 50 nm, ainsi qu'une fidélité souvent insuffisante sur les surfaces courbes. Afin de surmonter ces limitations, une stratégie de nanofabrication polyvalente a été développée en combinant les propriétés d'auto-assemblage des copolymères à blocs (BCPs) et des colloïdes inorganiques. Des nanoparticules de silice monodisperses de 32, 96 et 545 nm de diamètre ont été synthétisées, puis organisées soit en monocouches compactes par la technique de Langmuir-Blodgett, soit en monocouches de particules isolées par adsorption électrostatique. En parallèle, des films minces de PS-b-PMMA présentant diverses morphologies ont été auto-assemblés sur une couche sacrificielle hydrosoluble. Grâce à cette membrane sacrificielle, les films de PS-b-PMMA nanostructurés ont ensuite été transférés de manière conforme à la surface des monocouches de nanoparticules de silice. L'hybridation sélective des domaines de PMMA par infiltration de précurseurs d'oxydes métalliques selon le procédé de « sequential infiltration synthesis », suivie d'une gravure plasma à l'oxygène permettant d'éliminer sélectivement la matrice polymère, a permis de nanostructurer finement la surface des nanoparticules par des patchs d'alumine, selon une configuration géométrique dictée par la morphologie du film de BCP. En tenant compte de la commensurabilité géométrique entre le diamètre des nanoparticules et la période intrinsèque du copolymère à blocs, trois morphologies auto-assemblées des films de BCP ont permis d'obtenir trois architectures distinctes de patchs à la surface des NPs : (i) des réseaux hexagonaux de plots, (ii) des réseaux hexagonaux de type « nid d'abeille » et (iii) des structures de type lignes/espaces. La formation de ces architectures complexes de nanoparticules présentant des patchs nanostructurés a été validée par GISAXS, AFM, MEB, MET et EDX. Enfin, la récupération des nanoparticules ainsi que la fonctionnalisation sélective des patchs ont été démontrées, soulignant le potentiel de ces briques élémentaires pour l'auto-assemblage programmé de structures colloïdales complexes.
ED Sciences Physiques et de l'Ingénieur
Estimation de durée de vie restante à base de modèles pour la maintenance prédictive appliquée aux batteries lithium-ion
par Antoine GAIGNARD (Laboratoire de l'Intégration du Matériau au Système)
Cette soutenance a lieu à 9h30 - Amphi J.P.DOM A0.8 351 cours de la libération, 33405 Talence CEDEX, France Laboratoire IMS, bâtiment A31
devant le jury composé de
- Franck CAZAURANG - Professeur des universités - Université de Bordeaux - Directeur de these
- Christophe BéRENGUER - Professeur des universités - Université Grenoble Alpes - Rapporteur
- Didier THEILLIOL - Professeur des universités - Université de Lorraine - Rapporteur
- Christophe FARGES - Maître de conférences - Université de Bordeaux - CoDirecteur de these
- Mitra FOULADIRAD - Professeure des universités - Aix Marseille Université - Examinateur
- Antoine PICOT - Maître de conférences - Université de Toulouse - Examinateur
La décarbonation des transports et des systèmes énergétiques repose largement sur les batteries lithium-ion, dont l'usage massif s'accompagne d'un besoin croissant de surveillance de leur état de santé. Le vieillissement inévitable des batteries, qui se traduit par une perte progressive de capacité et de puissance, ainsi que les risques de sécurité qui peuvent en découler, rendent nécessaire l'estimation de la durée de vie restante afin d'anticiper la maintenance et le remplacement des systèmes. Cette thèse propose et compare deux approches originales pour estimer la durée de vie restante de batteries lithium-ion, se distinguant par leur niveau de complexité, leurs besoins en données et leur capacité d'interprétation physique et de généralisation. La première approche est une méthode dite sans modèle : la capacité mesurée au cours des cycles est approchée par un polynôme du troisième ordre, dont les coefficients sont estimés par optimisation aux moindres carrés sous contraintes linéaires, réactualisés à chaque cycle. Appliquée aux données expérimentales de la base de donnée de l'équipe de recherche CALCE de l'université du Maryland (USA), cette méthode ne requiert ni modèle électrochimique ni large historique de vieillissement d'autres batteries, ce qui en fait une solution peu coûteuse en calcul et en données, particulièrement adaptée à une mise en œuvre embarquée, bien que sa précision reste limitée en tout début de vie ainsi que son adaptabilité à une évolution des conditions d'utilisation. La seconde approche repose sur un modèle électrochimique articulant un modèle de charge-décharge, décrivant le comportement de la cellule à l'échelle d'un cycle, et un modèle de vieillissement, rendant compte de la dérive des paramètres au fil des cycles. Ces deux modèles sont initialisés et identifiés conjointement par un filtre de Kalman étendu à partir des mesures disponibles, puis sont utilisés dans une étape de pronostic afin de prédire la dégradation future de la batterie et d'en déduire le RUL. Plusieurs formulations de modèles de charge-décharge et de vieillissement issues de la littérature sont comparées, et la méthode est évaluée sur des données expérimentales de la Faraday Institution à plusieurs températures. Les performances des deux approches sont confrontées entre elles ainsi qu'à plusieurs méthodes basées données de la littérature (réseaux de neurones récurrents, LSTM notamment), à l'aide de métriques usuelles du pronostic. Les résultats montrent que l'approche polynomiale, malgré sa simplicité, atteint des performances comparables à celles de méthodes basées données bien plus coûteuses, tandis que l'approche à base de modèle électrochimique offre une meilleure capacité d'extrapolation et une interprétation physique des mécanismes de dégradation. Ce travail met en évidence la complémentarité de ces deux familles de méthodes et propose des extensions à d'autres jeux de données et d'autres types de chimies de batteries, ainsi que d'autres types de modélisations.