Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

La compréhension des mécanismes de transport et du comportement des radionucléides dans la biogéosphère sont nécessaires à l’évaluation des risques sanitaires et environnementaux de l’industrie nucléaire. Ces mécanismes sont contrôlés par la spéciation des radioéléments, c’est-à-dire leur répartition entre leurs différentes formes physico-chimiques dans l’environnement. Dans cette optique, cette thèse traite de la spéciation de l’uranium en milieu naturel. La biogéochimie de l’uranium a fait l’objet d’une synthèse bibliographique détaillée, qui a permis de restreindre le sujet à la complexation de l’uranium par l’acide oxalique, un acide organique hydrophile fréquemment rencontré dans les sols et doté de bonnes propriétés de complexation. L’établissement de diagrammes de spéciation à partir des constantes de complexation de la littérature a permis de définir les conditions analytiques de formation des complexes. Le choix de la technique analytique s’est porté sur le couplage d’une technique séparative (chromatographie liquide LC ou électrophorèse capillaire EC) à la spectrométrie de masse (ICPMS). La présence des complexes étudiés dans les échantillons synthétiques a été vérifiée par spectrophotométrie UV/visible. Les analyses menées par LC-ICPMS ont prouvé la labilité des complexes uranyle-acides organiques, c’est-à-dire leur propension à se dissocier pendant l’analyse, ce qui empêche une détermination fiable de la spéciation de l’uranium. En revanche, l’étude des complexes labiles d’un système métal-ligand par ECICPMS a été rendue possible par l’emploi de la méthode d’affinité, permettant de déterminer les constantes de complexations et les mobilités électrophorétiques. Cette thèse a permis de comparer les différentes méthodes de traitement mathématique de l’isotherme de complexation et de prendre en compte la force ionique et la concentration réelle du ligand. La méthode d’affinité a été employée avec succès sur les systèmes lanthane-oxalate, pris comme modèle, et uranyle-oxalate. Les résultats obtenus ont été validés sur un système naturel (site du Bouchet). Ceci montre l’apport de la méthode mise au point dans la modélisation de la spéciation de l’uranium. / To understand the transport mechanisms and the radionuclides behaviour in the biogeosphere is necessary to evaluate healthy and environmental risks of nuclear industry. These mechanisms are monitored by radioelements speciation, namely the distribution between their different physico-chemical forms in the environment. From this perspective, this PhD thesis deals with uranium speciation in a natural background. A detailed summary of uranium biogeochemistry has been written, which enables to restrict the PhD issue to uranium complexation with oxalic acid, a hydrophilic organic acid with good binding properties, ubiquitous in soil waters. Analytical conditions have been established by means of speciation diagrams. The speciation diagrams building by means of literature stability constants has allowed to define the analytical conditions of complex formation. The chosen analytical technique is the hyphenation of a separative technique (liquid chromatography LC or capillary electrophoresis CE) with mass spectrometry (ICPMS). The studied complexes presence in the synthetic samples has been confirmed with UV/visible spectrophotometry. LC-ICPMS analyses have proved the lability of the uranyl-organic acid complexes, namely their tendency to dissociate during analysis, which prevents from studying uranium speciation. CE-ICPMS study of labile complexes from a metal-ligand system has been made possible by employing affinity capillary electrophoresis, which enables to determine stability constants and electrophoretic mobilities. This PhD thesis has allowed to compare the different mathematical treatments of binding isotherm and to take into account ionic strength and real ligand concentration. Affinity CE has been applied successfully to lanthanum-oxalate (model system) and uranium-oxalate systems. The obtained results have been applied to a real system (situated in Le Bouchet). This shows the contribution of the developed method to the modelling of uranium speciation.

La mutation Texel Belge induit une hypertrophie musculaire. Elle affecte le gène codant pour la myostatine et touche l'ensemble de la musculature. Toutefois les mécanismes physiologiques et biochimiques sous-jacents ne sont pas encore élucidés. Notre étude est axée sur la fraction sarcoplasmique du protéome dans laquelle se trouvent les protéines du métabolisme et des voies de transduction. L'étude comparative en gels d'électrophorèse 2D porte sur des muscles d'homozygotes Texel et d'homozygotes Romanov au locus. En comparant des muscles aux compositions variées et présentant divers degrés de développement, nous avons montré qu'il existait des variations caractérisants chaque muscle, de l'expression des protéines du métabolisme énergétique et de la machinerie associée. La comparaison des génotypes montre une surexpression des métabolisme energétiques, glycolytiques et oxydatif, chez les TT; 2 protéines marquent le génotype TT: la transferrine ( en plus) et l'A1AT (en moins). L'étude des ARNm montre que ni la transferrine ni l'A1AT ne sont régulés au niveau transcriptionnel et que les ARNm de la myostatine sont sous-exprimés dans le génotype TT. Ces trois sont plus exprimés chez les foetus que dans les muscles adultes. Ce qui laisse supposer, pour ces gènes, un rôle important dans le développement musculaire

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Les travaux de maîtrise présentés dans ce mémoire ont permis d’évaluer les propriétés électrophorétiques des particules LDL chez des patients atteints d’hypercholestérolémie familiale hétérozygote et d’identifier certains facteurs impliqués dans les différences observées entre ces patients et des sujets contrôles. L’étude des propriétés électrophorétiques des LDL a permis de déterminer que la principale sous-population de particules LDL était plus petite chez ces patients que chez les sujets contrôles. De plus, nos résultats ont montré que plusieurs facteurs sont impliqués dans l’hétérogénéité des particules LDL, certains d’entre eux étant liés au fait d’être atteint d’hypercholestérolémie familiale, comme la concentration plasmatique de CETP. Ces travaux de maîtrise suggèrent donc qu’une augmentation de la concentration plasmatique de CETP dans l’hypercholestérolémie familiale contribue à l’hétérogénéité des particules LDL chez ces patients et au développement d’un profil lipoprotéinémique athérogène. / The main objective of this study was to examine the relationship between CETP and LDL particle heterogeneity in heterozygous familial hypercholesterolemia. The results of this study suggest that the LDL peak particle diameter was smaller in familial hypercholesterolemia than in controls. Furthermore, the results suggest that several factors are implicated in the LDL particle heterogeneity and that some of them are associated with familial hypercholesterolemia, such as the plasma CETP concentration. This study suggest that increased plasma CETP concentration could lead to significant LDL particle remodeling in familial hypercholesterolemia and could contribute to the pathogenesis of atherosclerosis in these patients.

Les conditions optimales pour l'élimination du dioxyde de manganèse (MnO2) en utilisant une anode Pb-0.7 pd% d'Ag ont été étudiées en utilisant des électrolytes simulant les conditions pour le fonctionnement de purification et d'extraction électrolytique. L'effet de la densité, de la température, du pH et de la concentration de manganèse sur l'efficacité du courant de formation de MnO2 et les tensions anodiques ont été étudiés à l'aide d'essais galvanostatiques. La spectroscopie d'émission atomique par plasma micro-ondes (MP-AES) a été utilisée pour mesurer la concentration d'ions manganèse dans les électrolytes. Des essais de voltamétrie linéaire à balayage (LSV) ont été menés pour étudier l'effet de la température et de la concentrations de Mn2+ sur la réaction de dégagement d'oxygène (OER) et la formation de MnO2. La microscopie électronique à balayage avec spectroscopie à dispersion d'énergie (SEM-EDS), la diffraction des rayons X (XRD) et la fluorescence X (XRF) ont été utilisées pour la caractérisation de surface et les compositions chimiques. Les résultats ont montrés que les conditions d'extraction électrolytiques fonctionnels pour éliminer le MnO2 consiste à utiliser la Pb-0.7 pd% d'Ag. L'efficacité de courant (CE) la plus élevée de l'élimination du manganèse était de 21 %, ce qui était obtenu dans l'électrolyte à pH 1 et à une densité de courant de 125 A m-2 à 40 °C après 2 h d'électrolyse. La valeur d'efficacité a été augmentée à 28 % à l'aide d'anodes neuves remplacées toutes les 30 minutes. / The optimum conditions for manganese dioxide (MnO2) removal using Pb-0.7 wt.% Ag anode have been investigated using electrolytes simulating the purification and electrowinning operating conditions. The effect of current density, temperature, pH and manganese concentration on the current efficiency of MnO2 formation and anodic voltages have been studied using galvanostatic tests. Microwave plasma atomic emission spectroscopy (MP-AES) has been used to measure the concentration of manganese ions in the electrolytes. Linear sweep voltammetry (LSV) tests were conducted to study the effect of temperature and Mn2+ concentrations on oxygen evolution reaction (OER) and MnO2 formation. Scanning electron microscopy with energy dispersive spectroscopy (SEM-EDS), X-ray diffraction (XRD) and X-ray fluorescence (XRF) were used to study the surface characterizations and chemical compositions. The results revealed that the operating electrowinning conditions are more appropriate for MnO2 removal on Pb-0.7 wt.% Ag surface. The highest current efficiency (CE) of manganese removal was 21 % which obtained in the electrowinning electrolyte at pH 1 at 125 A m-2 at 40 °C after 2 h of electrolysis. The current efficiency value was increased to 28 % using fresh anodes replaced each 30 minutes.

Au cours de cette thèse, nous avons été amenés à développer des méthodes analytiques afin de contrôler la qualité de protéines thérapeutiques en tant que produits finis ou d'évaluer le potentiel de certaines protéines à être des candidats médicaments. Deux protéines ont été étudiées : l'albumine de sérum humain (HSA) et l'antithrombine (AT). Ces protéines diffèrent par leur structure, leur glycosylation et leurs activités biologiques. Une méthode d'électrophorèse capillaire de zone (CZE) a permis de séparer neuf formes dans des préparations commerciales d'HSA plasmatique, dont des formes native, cystéinylée, glyquées et tronquées. Une autre méthode CZE a permis de séparer plus de huit formes dans des préparations commerciales d'AT plasmatique, dont des formes native, latente et hétérodimérique. Les deux méthodes CZE développées ont permis de mettre en évidence des différences significatives quant à la composition de préparations commerciales d'HSA ou d'AT produites par cinq fournisseurs différents. Des méthodes d'électrophorèse capillaire couplée à la spectrométrie de masse (CE-MS), avec un analyseur quadripôle-temps de vol (Q-TOF) et une ionisation électrospray (ESI), ont également été développées. Ces méthodes CE-MS ont permis d'identifier non seulement de nombreuses glycoformes et formes apparentées de l'AT, mais également des formes dimériques. Une méthode CE-MS en conditions non-dénaturantes a permis de montrer que la forme native et la forme latente de l'AT (deux conformères) présentaient un spectre de masse spécifique, permettant de les différencier sans ambiguïté. Afin d'évaluer l'affinité de variants d'AT pour l'héparine, une méthode d'électrophorèse capillaire d'affinité (ACE) a été développée. Cette méthode ACE a permis d'analyser les variants d'AT directement à partir des surnageants de culture cellulaire dans lesquels ils sont produits. Ainsi, il a été montré que certains variants présentaient une affinité très élevée pour l'héparine, en accord avec les mutations réalisées. Enfin, dans le cadre des études d'affinité entre l'AT et l'héparine, nous avons exploré une méthode nouvelle basée sur l'analyse de la dispersion de Taylor (TDA). / During this Ph.D., we developed analytical methods in order to check the quality of therapeutic proteins as finished products or to assess the potential of some proteins to be drug candidates. Two proteins were studied : human serum albumin (HSA) and antithrombin (AT). These proteins are very different regarding their structure, glycosylation, and biological functions. A capillary zone electrophoresis (CZE) method enabled to separate nine forms in commercial preparations of HSA issued from human plasma, among which native, cysteinylated, glycated, and truncated forms. Another CZE method allowed separating more than eight forms in commercial preparations of AT issued from human plasma, among which native, latent, and heterodimeric forms. Both CZE methods enabled to highlight significant differences in the composition of marketed preparations produced by five competitive pharmaceutical companies. Capillary electrophoresis-mass spectrometry (CE-MS) methods, using a quadrupole-time of flight (Q-TOF) analyzer and electrospray ionization (ESI), were also developed. These CE-MS methods enabled to identify not only a high number of glycoforms and related forms of AT, but also dimeric forms. A CE-MS method developed in non-denaturing conditions showed that native and latent forms of AT (two conformers) exhibited a specific mass spectrum, allowing to unambiguously distinguish them. With the aim to assess the binding affinity of AT variants toward heparin, we developed an affinity capillary electrophoresis (ACE) method. This ACE method enabled to analyze AT variants directly from the cell culture supernatants used to produce them. It has been shown that some AT variants had a very high affinity for heparin, in good agreement with the performed mutations. Finally, a new method based on Taylor Dispersion Analysis (TDA) was investigated to study the affinity between AT issued from plasma and heparin.

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Les sels d’aluminium sont utilisés par l’industrie cosmétique comme actifs anti-transpirants pour limiter la sudation. Leur mécanisme d’action, lié en partie à leur structure très complexe, est encore mal élucidé. Le développement de nouveaux outils de caractérisation pour améliorer la compréhension de leur action anti-transpirante au niveau moléculaire est donc crucial, pour, à terme, optimiser leur utilisation, voire pouvoir les remplacer par d’autres composés actifs. L’objectif de ce travail de thèse a été, d’une part, de caractériser, par une nouvelle approche analytique, les oligomères contenus dans les chlorhydrates d’aluminium (ACH) utilisés comme agents anti-transpirants et, d’autre part, d’étudier les interactions entre ces ingrédients cosmétiques et des protéines modèles. Dans une première partie, une méthode en électrophorèse capillaire de zone (CZE) a été développée pour la séparation, la caractérisation et l’analyse quantitative de la distribution des oligomères d’ACH (notamment, Al13 et Al30). Les choix du contre-ion, de la force ionique et du greffage du capillaire se sont révélés cruciaux pour le succès de la séparation, la stabilité des espèces au cours du processus électrophorétique et la répétabilité / reproductibilité de la séparation. L’optimisation des paramètres de séparation a permis d’étendre l’application de cette méthode à l’analyse d’autres espèces oligomères et colloïdales de l’aluminium, et de mettre en place un couplage en ligne avec l’analyse de la dispersion de Taylor (TDA). L’isotachophorèse capillaire (ITP) a également été explorée pour l’analyse d’échantillon à des concentrations élevées en ACH, se rapprochant de celles des formules anti-transpirantes. Les résultats obtenus montrent qu’il est possible d’analyser des échantillons jusqu’à 40 g/L en ACH. Enfin, le mécanisme d’obstruction du canal sudoripare semblant impliquer des phénomènes de complexations entre les oligomères d’aluminium et des protéines de la sueur lors de l’application de l’antitranspirant, l’enjeu du dernier volet de la thèse a été de développer une méthode en électrophorèse capillaire d’affinité (ACE) pour l’étude des interactions entre ACH et des protéines modèles (BSA et lysozyme). Pour cela l’électrolyte utilisé en ACE est uniquement constitué de ligands (ACH), sur une gamme de concentrations élevée (jusqu’à 50 g/L), afin de se rapprocher des conditions d’application. D’un point de vue analytique, le défi de ce travail a été de corriger les mobilités électrophorétiques des protéines des paramètres expérimentaux variant avec la concentration en ACH (échauffement par effet Joule, viscosité, état de charge de la protéine en fonction du pH, force ionique). Il a été possible de mettre en évidence des différences quantitatives de comportement électrophorétique traduisant des différences d’interaction entre les deux protéines modèles étudiées (BSA et lysozyme) et les ACH. / Aluminum chlorohydrates (ACH) are used by the cosmetics industry as antiperspirant active ingredients to limit sweating. Their mechanism of action, is still poorly understood. The development of new characterization tools to improve the understanding of their antiperspirant action at the molecular level is therefore crucial, to ultimately optimize their use, or even to replace them with other active compounds. The purposed of this work, was to characterize by a new analytical approach the oligomers contained in ACH and to study their interactions with model proteins. In a first part, a method was developed by capillary electrophoresis zone (CZE) for the separation, characterization and quantitative analysis of ACH oligomers (in particular Al13 and Al30). The choice of counter-ion, ionic strength and capillary coating was crucial for the success of the separation, the stability of the species during the electrophoretic process and the repeatability / reproducibility of the separation. The optimization of the separation conditions has made it possible to the separation of other oligomeric and colloidal species of aluminum, and to set up an on-line coupling of CZE to Taylor dispersion. analysis (TDA). Capillary isotachophoresis (ITP) was also explored for ACH analysis at high concentrations, close to those used in antiperspirant formulations. It was shown that it is possible to analyze samples up to 40 g / L in ACH. Finally, interactions of ACH with model proteins (BSA and lysozyme) were studied by capillary affinity electrophoresis (ACE) to shed more light on the phenomena of complexation leading to the obstruction of the sweat duct. The electrolyte used in ACE consists solely of ligands (ACH), at relatively high concentrations (up to 50 g / L), in order to mimic the conditions of application. From an analytical point of view, the challenge of this work was to correct the electrophoretic mobilities of the proteins from the experimental parameters varying with the concentration ACH (Joule heating, viscosity, state of charge of the protein as a function of the pH, ionic strength). It was possible to quantitatively demonstrate differences in the interactions between ACH and the two studied model proteins (BSA and lysozyme).

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