Synthèse de modèles pour l'étude d'une nouvelle famille d'enzyme à fer et à manganèse, A biomimetic approach to investigate the reactivity of iron-manganese oxygenases.

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THESE
Pour obtenir le grade de
DOCTEUR DE L’UNIVERSITE DE GRENOBLE
Sp´ecialit´e : CHIMIE INORGANIQUE
Arrˆet´e minist´eriel : 7 aouˆt 2006
Pr´esent´ee par
Micha¨el CARBONI
Th`ese dirig´ee par Jean-Marc LATOUR
pr´epar´ee au sein du Laboratoire de Chimie et Biologie des M´etaux
dans l’Ecole Doctorale de Chimie et Sciences du Vivant
Synth`ese de mod`eles
pour l’´etude d’une nouvelle famille
d’enzyme `a fer et `a mangan`ese
Th`ese pr´evue publiquement le 23/09/2011
devant le jury compos´e de :
Dr. Dominique MANDON
Directeur de recherche, Universit´e Louis Pasteur, Strasbourg (Rapporteur)
Dr. Marius REGLIER
Directeur de recherche, Universit´e Aix-en-Provences III, Marseille (Rapporteur)
Dr. Marie-Noel COLLOMB
Directeur de recherche, Universit´e de Grenoble
Pr. Ally AUKAULOO
Professeur, Universit´e d’Orsay
Pr. Jean-Pierre MAHY
Professeur, Universit´e d’Orsay
Dr. Jean-Marc LATOUR
Docteur, CEA Grenoble
tel-00632024, version 1 - 13 Oct 2011tel-00632024, version 1 - 13 Oct 2011A ma femme, D´eviya!
iii
tel-00632024, version 1 - 13 Oct 2011iv
tel-00632024, version 1 - 13 Oct 2011Avant tout!
Remerciements
Aucune oeuvre ne peut se r´ealiser sans la contribution
De gens g´en´ereux, disponibles et ´eclair´es.
Malheureusement au final les mots ne sont jamais assez bons,
Pour remercier tout ceux qui nous ont aid´e.
Essayons...
1Bien entendu mes premiers mots iront au responsable de l’´equipe PMB . Un grand
merci `a Jean-Marc Latour pour m’avoir accueillit, form´e et support´e. J’esp`ere avoir
rempli toute la confiance accord´ee, du moins j’ai fait de mon mieux. Merci pour sa
sympathie, sa bonne humeur et son partage.
A toute l’´equipe (pass´ee et pr´esente) pour tous les bons moments pass´es. Pour mon
int´egration au sein du groupe, et le soutient quotidien. Ce d´epart me laissera un grand
vide. Certains ont particip´e a` ce projet de fac¸on directe, ce travail ne serait pas ce qu’il
est sans eux : Martin, Ricardo et Genevi`eve pour la partie Mo¨ssbauer et RPE; Nathalie
et Patrick pour la partie synth`ese.
Aux voisins du SCIB pour le soutient mat´eriel et leurs sympathies : Colette Lebrun
pour les analyses de masse, Lionel Dubois pour l’´electrochimie, Jean-Franc¸ois Jaquot
pour le magn´etisme, Jacques P´ecaut pour les structures RX, Pierre-Alain Bayles pour la
RMN. Et pour tous les copains th´esards et post-doc de ce service crois´es au cours de ces
3 ann´ees : de belle rencontres, de bonnes soir´ees, des moments inoubliables.
Au Dr. Marius R´eglier et Dr. Dominique Mandon d’avoir accept´e la tache de juger
ces travaux. Ainsi qu’au Pr. Ally Aukauloo, Pr. Jean-Pierre Mahy et Dr. Marie-Noelle
Collomb d’avoir accept´e l’invitation `a mon jury de th`ese. Merci, c’est un honneur.
A Christine Goux et Didier Gaude pour avoir eu confiance en moi et ma laisser faire
de l’enseignement.
1. Le chef!
v
tel-00632024, version 1 - 13 Oct 2011Mais aussi aux amis :
A Nico pour les admirables sorties culturelles avec la d´ecouverte des lieux phares de
Grenoble (Les bars!). A Am´eliiiiiiiiiiiiie et Gr´egos pour le soutient parisien n´ecessaire
lors d’une migration en province. Au petit Gr´egory qui a r´eussi `a cr´eer une coh´esion de
groupe au sein d’un baˆtiment aust`ere. Un mod`ele, une star, LA star des th´esards. Merci
pour toutes ces bonnes soir´ees. Mais aussi aux copains drogu´es du C3. Aux coll`egues
th´esards CEA de la promotion Irtelis 2011, pour tous les bons moments pass´es au CEA
Saclay et `a cot´e. Aux coll`egues de la fac et toutes les merveilleuses rencontres ...
A mes parents et grands-parents, pour le soutien financier, car pour arriver en th`ese
il y a 5 longues et dures ann´ees d’´etude.
A ma femme pour l’accompagnement dans ce p´eriple, pour m’avoir support´e dans
mes mauvaises humeurs et mauvais trips et principalement pour m’avoir ´epous´e, avec le
recul, c’est remarquable.
Pour tout cela et pour bien plus,
Pour vous tous et pour tant d’autres,
Pour ce qui s’est pass´e et pour ce qui se passera,
MERCI!
Micha¨el
vi
tel-00632024, version 1 - 13 Oct 2011Une communaut´e ne peut longtemps se suffire `a elle-mˆeme; elle ne peut se d´evelopper
qu’avec des personnes d’horizons diff´erents et des fr`eres encore inconnus.
[Howard Thurman]
So Say We All!
[BattleStar Galactica]
Fe Mn
vii
tel-00632024, version 1 - 13 Oct 2011viii
tel-00632024, version 1 - 13 Oct 2011Abbr´eviations
ADN Acide D´esoxyriboNucl´eotide
Ar Aromatique
ArIO 2-(tert-butylsulfonyl)iodosylbenz`ene
BBA bis(benzimidazole)amine
BDNP Bis(2,4-DiNitrophenyl)Phosphate
BPA bis(2-picolyl)amine
BS Bas Spin
CAN Cerium (IV) Ammonium Nitrate
DFT Density Functional Theory
DMF DiM´ethylFormamide
DNP 2,4-DiNitroPhenolate
eq. Equivalent
ESI-MS Electrospray ionization mass spectrometry
ESRF European Synchrotron Radiation Facility
EXAFS Extended X-ray Absorption Fine Structure
FB Formule Brute
Fc Ferroc`ene
H bpbpmp 2-bis[((2-pyridylm´ethyl)-aminom´ethyl)-6-((2-hydroxybenzyl)2
-(2-pyridylm´ethyl))-aminom´ethyl]-4-m´ethylph´enol
H ipcpmp 2-(N-isopropyl-N-((2-pyridyl)m´ethyl)aminom´ethyl)-6-(N-(carboxylm´ethyl)2
-N-((2-pyridyl)m´ethyl)aminom´ethyl)]-4-m´ethylph´enol
Hbimp 2,6-bis[(bis((1-m´ethyl-imidazol-2-yl)m´ethyl)amino)m´ethyl]-4-m´ethylph´enol
HBPG Bis-2-PicolylGlycylamine
Hbpmp 2,6-bis[(bis(2-pyridylm´ethyl)-amino)m´ethyl]-4-m´ethylph´enol
HL-BBABPA 2-(bis(2-picolyl)-aminom´ethyl)-
6-(bis(2-benzimidazole)-aminom´ethyl-p-cr´esol
HL-Bn (2-bis[2-piridyl-m´ethyl)-aminom´ethyl-6-(benzyl)
-(2-piridyl-m´ethyl)-aminom´ethyl]-4-m´ethylph´enol)
ix
tel-00632024, version 1 - 13 Oct 2011HL-NH (2-bis[2-piridyl-m´ethyl)-aminom´ethyl-6-(aniline)2
-(2-piridyl-m´ethyl)-aminom´ethyl]-4-m´ethylph´enol)
HPCD HomoProteCatechuate-2,3-Dioxyg´enases
HPNP 2-HydroxyPropyl-para-NitroPh´enyl
HS Haut Spin
HSAB Hard and Soft Acids and Bases
IR Infra Rouge
IVCT Inter Valence Charge Transfert
K Kelvin
L Ligand
m-CPBA meta-ChloroPerBenzoic Acid
MMO M´ethane MonoOxyg´enase
mpdp meta-ph´enyl`ene dipropionate
NHE Normal Hydrogen Electrode
PAP Phosphatase Acide Pourpre
pH potentiel Hydrog`ene
PhIO Iodosylbenz`ene
PM Poids Mol´eculaire
ppm partie par million
rdt Rendement
RNR RiboNucl´eotide R´eductase
RMN R´esonance Magn´etique Nucl´eaire
RPE R´esonance Paramagn´etique Electronique
RX Rayons X
SOD Super Oxide Dismutase
T. Temp´erature
T.A. Temp´erature Ambiante
TBAP Tetra-n-Butyl-Ammonium Perchlorate
TBHP Tert-Butyl HydroPeroxide
THF TetraHydroFuranne
TPA Tris-PicolylAmine
UV Ultra Violet
XANES X-ray Absorption Near Edge Structure
ZFS Zero Field Spliting
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