Self-assembly of nanostructured multivalent objects, for the fabrication of adaptive systems and membranes

L'objectif principal de ces travaux est l'exploration des propriétés émergentes qui accompagnent les processus d'auto-assemblages, à partir d'entités moléculaires ou macromoléculaires multivalentes. La fonctionnalisation appropriée des nano-objets auto-assemblés constitue un réel challenge compte tenu des nombreuses applications auxquelles ces systèmes peuvent répondre. Dans cette thèse nous nous sommes intéressés aux apports des différentes interactions dynamiques et réversibles dans la construction « bottom-up » de systèmes et membranes adaptatifs. Dans un premier temps, nous avons voulu explorer l'effet de la multivalence sur les interactions de faible énergie de type Lectine-Carbohydrates. Une autre partie des travaux consiste à incorporer des synthons dynamiques dans une matrice polymère de type polyetherimines, afin d'explorer leurs influences en transport de gaz. Enfin, nous avons mis à profit l'auto-organisation à l'échelle mésoscopique de copolymères triblocs ABA, dans l'élaboration de membranes avec des tailles de pores modulables en fonction des forces des interactions mises en jeu dans la construction du matériau membranaire. Ces interactions, qui varient en fonction des différents stimuli : Pression, pH et UV, sont explorées dans la perspective d'une application en ultrafiltration « adaptative ».The main objective of this work is the exploration of emergent properties that accompany the self-assembly process from multivalent molecular or macromolecular entities. The appropriate functionalization of self-assembled nano-objects is a real challenge given the numerous applications for which these systems can respond. Thus, research was performed in order to emphasize the different contributions of dynamic and reversible interactions, in the "bottom-up" construction of adaptive systems and membranes. At first, we explored the effect of multivalency on the low energy biomolecular interaction between a lectin and its ligand. Then, the incorporation of dynamic building blocks in a polyetherimines polymer matrix was performed in order to explore their influence on the transport of gases, namely CO2. Finally, we have taken advantage of the self-organization at the mesoscopic scale of ABA type triblock copolymers, in the development of membranes with adjustable pore size. Based on the strength of interactions involved in the construction of the material (supramolecular and/or covalent), it has been shown that the properties of the membranes vary as a function of different stimuli: pressure, pH and UV, leading to an "adaptive" ultrafiltration membrane