Today, development of accurate early diagnosis of cancers thus became the number one challenge of medicine during the 21st century as the current techniques relies on imaging methods that suffer from low sensitivity and misdiagnosis.For these reasons, in this work, we aimed at developing a no-wash colorimetric biosensor for the detection of the oncoprotein Mdm2. Indeed, abnormal levels of Mdm2 could be related to the early formation of tumors.This thesis is devoted to the conception of a no-wash colorimetric biosensor for the detection of the oncoprotein Mdm2. This work can be divided in four parts:(i) The detection strategy and the design of the recognition elements (Chapter I).(ii) The conjugation of gold nanoparticles with the recognition elements (Chapter II, III, IV, V and VI).(iii) The modification of the metallic core of the nanoparticles (Chapter VII).(iv) The use of the optimized biosensor for the detection of Mdm2 (Chapter VIII).In the first part, we investigated the sensing strategy. An aggregation-based assay with plasmonic nanoparticles was selected, as the detection signal is a change of color of the suspension that can be observed to the naked eye or by UV-Vis spectroscopy. We designed the recognition elements, two peptide aptamers coming from endogenous proteins p53 and p14, and we grafted them separately on two batches of gold nanoparticles (AuNPs) via thiol end-groups. We used these latter for the detection of various concentrations of Mdm2 in buffer using our dual-trapping strategy with these two batches of functionalized AuNPs. We demonstrated that both peptides are able to interact with Mdm2 even after grafting onto the particles and that this detection strategy is highly specific. However, this first sensor presented some drawbacks, such as a poor colloidal stability of the AuNPs and a limited dynamic range.With the aim to encompass these issues we investigated, in the second part of this thesis, alternative strategies to conjugate the peptides to the particles. We investigated the functionalization of the particles with stabilizing ligands such as thiolated poly(ethyleneglycol) (HS-PEG). We first studied their simultaneous grafting with the peptides on the AuNPs. We observed that grafting HS-PEGs and peptides side-by-side allowed to control the density of peptides conjugated to the AuNPS and increased drastically the stability of the particles. However, the detection of Mdm2 was strongly hindered by the presence of PEG on the particles carrying the p14 peptide. In a second step, we investigated the conjugation of peptides on the top of a PEG layer carrying functional groups (HS-PEG-X where X is a carboxylate or an alkyne). AuNPs were first functionalized with mixtures of HS-PEG and HS-PEG-X, and the peptides were conjugated to the functional groups via amide bond formation or CuAAC coupling in a second step. However, we noticed that it was not possible to control the composition of the mixed layer of PEGs and thus the peptide grafting density.Due to the lack of recognized protocols in the literature for (i) the determination of the chemical and colloidal stabilities of AuNPs and (ii) the determination of the proportion of different ligands in the organic coating of the particles, we developed two interesting tools. The first one was a convenient method allowing to evaluate by UV-Vis spectroscopy the efficiency of the citrate exchange process using thiol-, alkyne- or diazonium-ligands from gold nanoparticles synthesized via a Turkevich method. The second protocol was a method allowing to quantify the proportion of two HS-PEGs ligands grafted in mixtures onto gold nanoparticles via 1H NMR spectroscopy.As we couldn’t find conditions in which the proportion of multiple thiolated ligands can be controlled on AuNPs, we decided to investigate another functionalization strategy based on the use of calix4arene-diazonium salts.We first studied the grafting on AuNPs of calixarenes bearing four PEG chains at the level of their small rim, one ended by a carboxylic acid and three by a methoxy group. The calixarene layer allowed to obtain AuNPs covered by a very dense PEG shell (with more PEG chains/nm2 that what was obtained previously with thiol anchoring). In addition to that, this PEG shell was strongly anchored to the AuNPs, conferring them a very high colloidal and chemical robustness. We then combined the grafting of this calixarene with the grafting of another non-functional calixarene, bearing four PEG chains ended by a methoxy group, and we quantified the conjugation capacity of such particles by amide bond formation. We demonstrated that this strategy allows to (i) increase drastically the stability of the AuNPs and (ii) control the proportion of peptide conjugated at their surface. Finally, we showed that calixarene-coated AuNPs to which to the p53 and p14 peptides have been conjugated could be used to detect Mdm2.With the evidence that the peptide conjugation density could be controlled using calixarene-coated AuNPs, we investigated the simultaneous grafting of two functional calixarenes on particles: one bearing four carboxylic acids groups and one bearing four PEG chains ended by alkyne groups. We optimized the grafting of these calixarenes in mixed layers on the AuNPs as well as their conjugation. We demonstrated that the grafting of two functional calixarenes led to the production of bi-functional AuNPs, capable of conjugation with two molecules via two distinct chemistries.In the third part, we optimized the composition of the metallic core of the biosensor. As it is well known that silver nanoparticles express better optical properties than gold nanoparticles of the same size, we aimed to incorporate silver nanoparticles (AgNPs) in the biosensor. This was a true challenge due to the intrinsic low chemical stability of silver nanoparticles that greatly limits their use in IVD. For this purpose, we developed an innovative in situ synthesis of silver nanoparticles in the presence of the calixarene-diazonium salts. After optimization of the synthesis, we observed that calixarenes bearing four carboxylic acids groups at the level of their small rim allowed the production of ultra-stable silver nanoparticles to which biomolecules can easily be conjugated. This in situ synthesis procedure even allowed us to produce alloy nanoparticles, with metallic cores whose composition could easily be tuned from pure silver to silver/gold alloys or pure gold. With this synthesis, the composition of the organic layer could also be easily tuned by using mixtures of calixarenes-diazonium salts.Finally, in the last part, we investigated the detection of Mdm2 with the optimized version of the biosensor, i.e. silver nanoparticles coated by a calixarene layer to which the p53 and p14 peptides were conjugated. With this novel class of nanoparticles, we could encompass the two initial drawbacks of the initial sensor. First, we were able to detect Mdm2 with a wider detection range and a lower limit. Secondly, the particles were sufficiently stable and robust to be dispersed in physiological fluids and we could detect Mdm2 in human serum without interference. / Doctorat en Sciences de l'ingénieur et technologie / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Dans le present travail de recherche notre équipe s'est interessé à l'étude de la composition chimique -au niveau moléculaire- d'un groupe d'échantillons résineuses provenant d'objects Aztecs et Mayas. Le but ultime de cette étude a été d'établir l'origin botanique de ces résines et d'avoir une vue d'ensemble des formulations utilisées dans les adhésifs ou les figurines, afin de mieux comprendre leurs propriétes physiques.Pour aboutir à cet objectif une stratégie analytique très spécifique a été créeé et mise en oeuvre. Cette stratégie a inclus l'analyse d'échantillons des résines archéologiques mais aussi de résines d'origine botanique certifiée et de résines commerciales, achetées dans des marchés traditionels au Mexique dans une région qui correspond a la one géographique occupée autre fois par l'empire aztèque.L'étude des matériaux a fait appel à des techniques tels que l'observation a l'échelle microscopique, la spectroscopie infrarouge (IRTF), la chromatographie liquide-DAD (HPLC-UV/Vis) et la chromatographie en phase gazeuse couplée à la spéctroscopie de masse (CPG-SM).L'étude moléculaire de ces échantillons, et plus précisement, l'étude leur fraction tritérpenique a permis de : Établir un profil moléculaire des résines pour chaque origine botanique étudiée Idéntifier précisement certain composées tritérpeniques présents dans toutes les échantillons Réperer les molécules tritérpeniques susceptibles d'être utilisées dans l'avenir comme des marqueurs moléculaires d'origine botanique pour les résines frais des espèces étudiées Suggèrer une origine botanique pour les échantillons archéologiques Aztèques Écarter des origines botaniques possibles pour l'échantillon Maya Avoir une vue d'ensemble de l'origine botanique des résines commercialisées au territoire mexicain sous le nom de "copal" Créer un protocole d'analyse simple pour permettre aux professionnels de la conservation et des biomatériaux d'établir l'origine botanique et un profil moléculaire des résines utilisées dans des expériences diverses Caractériser le comportement du copal lors du vieillisement naturel et artificiel Établir des molécules susceptibles de devenir marqueurs moléculairs pour les deux types de vieillisement Établir que l'origine botanique d'un échantillon résineux peut être retrouvée malgré son âge (archéologique)

Cette étude s’inscrit dans le cadre du projet MINERVE de la région wallonne quivise notamment à valoriser les anciens centres d’enfouissement technique et leur contenuau travers de la production de matières premières et de sources d’énergie. Plus particulièrement,l’objectif de ce travail est d’étudier un procédé de co-pyrolyse de déchetsplastiques et d’huiles de lubrification usagées, ayant pour finalité la production d’uncombustible alternatif liquide pour l’industrie, en vue d’une future montée en échelledu procédé.Pour ce faire, différentes approches ont été poursuivies. Premièrement, nous avonsmis en place un réacteur de 5 litres, agité et scellé hermétiquement, permettant demener des essais de co-pyrolyse. Des essais de co-pyrolyse d’un mélange de déchetsplastiques excavés et d’huiles de lubrification usagées ont été menés dans le réacteur.L’influence des paramètres clés du procédé, tels que la température maximale, la fractionmassique de plastiques dans le mélange ainsi que la vitesse de refroidissement, surle procédé et la qualité du produit fini a été étudiée. Nous avons été en mesure deproduire un combustible alternatif liquide, possédant un pouvoir calorifique d’environ30 MJ/kg, par la co-pyrolyse d’un mélange contenant 60% de plastiques, en chauffantle mélange durant 13 h, en atteignant une température maximale de 387°C et enlaissant la pression au sein du réacteur monter jusqu’environ 30 bars. Les besoins énergétiquesdu procédé ont été évalués à environ 8 MJ/kg de déchets à pyrolyser, grâce àun modèle de transferts thermiques développé pour le système constitué du réacteur deco-pyrolyse. Ensuite, une méthode a été développée pour déterminer le temps de fonted’une particule de plastique en fonction de sa plus petite dimension. L’application decette méthode nous a permis de déterminer que la plus petite dimension maximale quepeuvent avoir les particules de plastiques dans le mélange plastique/huile, pour queleur fusion ne limite pas le procédé de co-pyrolyse, est d’environ 3 cm. Deux analysesthermiques, la thermogravimétrie isotherme et la calorimétrie différentielle à balayage,ont été combinées pour caractériser le craquage thermique et son influence sur plusieurspolymères. L’influence du craquage thermique sur les polymères a été évaluée sur basede l’analyse de la fusion ou de la transition vitreuse du polymère. Les protocole et dispositifexpérimentaux de co-pyrolyse de déchets plastiques et d’huiles de lubrificationusagées à l’échelle du laboratoire ont été adaptés pour pouvoir co-pyrolyser un mélangecontenant du PVC. Différents essais de co-pyrolyse par étapes ont été menés pour évaluerl’influence des paramètres comme l’évolution de la température pendant l’essai, lecontenu en PVC du mélange et le plastique en mélange avec le PVC (LDPE ou PS).Enfin, les interactions qui prennent place entre le LDPE ou le PS et une huile, lorsde leur co-pyrolyse, ont été mises en évidence à l’aide d’essais de thermogravimétriehaute résolution. Nous avons tenté d’expliquer les interactions mises en évidence, grâceà une combinaison d’analyses thermiques permettant de caractériser, voire d’identifier,les produits de décomposition de l’échantillon, en continu ou en fin de chauffe.This study takes part in the MINERVE (Walloon region) which aims at enhancingthe old landfills and valorize their content through the production of raw materials andenergy sources. Specifically, the objective of this work is to study a co-pyrolysis processof waste plastics and used lubrication oils, whose purpose is the production of a liquidalternative fuel for industry, in order to future scaling up the process.To do so, different approaches have been pursued. First, we set up a 5 liter reactor,stirred and hermetically sealed for performing co-pyrolysis tests. Co-pyrolysis tests ofa mixture of excavated plastic wastes and used lubrication oils were performed in thereactor. The influence of key parameters, such as maximum temperature, the massfraction of plastics in the mixture and the cooling rate, on the process and the qualityof the fuel was investigated. We were able to produce a liquid alternative fuel, witha calorific value of about 30 MJ/kg by co-pyrolyzing a mixture containing 60 % ofplastic, heating the mixture for 13 h, reaching a maximum temperature of 387°C anda maximum pressure of about 30 bar. The energy requirements of the process wereevaluated at about 8 MJ per kg of waste through a heat transfer model developed forthe system consisting of the co-pyrolysis reactor. In addition, a method was developedto determine the time of melting of a plastic particle according to its smallest size.The application of this method allowed us to determine that the maximum smallestsize that can have plastic particles in plastic/oil mixture, so that their melting willnot limit the co-pyrolysis process, is about 3 cm. Two thermal analysis techniques,isothermal thermogravimetry and differential scanning calorimetry, were combined tocharacterize the thermal cracking and its influence on several polymers. The influence ofthermal cracking of the polymers was evaluated based on the analysis of the melting orglass transition of the polymer. The experimental protocol and device of waste plasticsand used lubricating oils co-pyrolysis have been adapted to co-pyrolyze a mixturecontaining PVC. Two-step co-pyrolysis tests were performed to evaluate the influenceof parameters such as the evolution of the temperature during the test, the PVCcontent of the mixture and the plastic that is mixed with PVC (LDPE or PS). Finally,interactions that take place between the LDPE or the PS and an oil, when co-pyrolyzed,have been identified with high resolution thermogravimetry experiments. We tried toexplain the identified interactions through a combination of thermal analyzes thatcharacterized or identified the sample decomposition products, continuously duringthe thermal decomposition or at its end. / Doctorat en Sciences de l'ingénieur et technologie / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Dans le present travail de recherche notre équipe s'est interessé à l'étude de la composition chimique -au niveau moléculaire- d'un groupe d'échantillons résineuses provenant d'objects Aztecs et Mayas. Le but ultime de cette étude a été d'établir l'origin botanique de ces résines et d'avoir une vue d'ensemble des formulations utilisées dans les adhésifs ou les figurines, afin de mieux comprendre leurs propriétes physiques.Pour aboutir à cet objectif une stratégie analytique très spécifique a été créeé et mise en oeuvre. Cette stratégie a inclus l'analyse d'échantillons des résines archéologiques mais aussi de résines d'origine botanique certifiée et de résines commerciales, achetées dans des marchés traditionels au Mexique dans une région qui correspond a la one géographique occupée autre fois par l'empire aztèque.L'étude des matériaux a fait appel à des techniques tels que l'observation a l'échelle microscopique, la spectroscopie infrarouge (IRTF), la chromatographie liquide-DAD (HPLC-UV/Vis) et la chromatographie en phase gazeuse couplée à la spéctroscopie de masse (CPG-SM).L'étude moléculaire de ces échantillons, et plus précisement, l'étude leur fraction tritérpenique a permis de : Établir un profil moléculaire des résines pour chaque origine botanique étudiée Idéntifier précisement certain composées tritérpeniques présents dans toutes les échantillons Réperer les molécules tritérpeniques susceptibles d'être utilisées dans l'avenir comme des marqueurs moléculaires d'origine botanique pour les résines frais des espèces étudiées Suggèrer une origine botanique pour les échantillons archéologiques Aztèques Écarter des origines botaniques possibles pour l'échantillon Maya Avoir une vue d'ensemble de l'origine botanique des résines commercialisées au territoire mexicain sous le nom de «copal» Créer un protocole d'analyse simple pour permettre aux professionnels de la conservation et des biomatériaux d'établir l'origine botanique et un profil moléculaire des résines utilisées dans des expériences diverses Caractériser le comportement du copal lors du vieillisement naturel et artificiel Établir des molécules susceptibles de devenir marqueurs moléculairs pour les deux types de vieillisement Établir que l'origine botanique d'un échantillon résineux peut être retrouvée malgré son âge (archéologique) / In the present work, the molecular composition of series of resinous aztec and maya archaeological samples were investigated to determinate their nature.Thus an analytical strategy was specifically designed. This analytical strategy included the analysis of botanically certified resins, freshly collected. It included as well the analysis of commercial samples bought in Mexican traditional markets.The study of all the samples included microscopical techniques, Fourier Inverse Infrared Spectrometry (FTIR) , High Performance Liquid Chromatography coupled to Ultraviolet-visible spectrometry (HPLC-UV/Vis) and Gas Chromatography coupled to Mass Spectrometry (GC-MS).The molecular study of these samples, in particular of their trterpenic composition allowed to : establish the molecular profile of resins from certified botanical origin. Identifiy some of the triterpenic compounds present in samples; Identify triterpenic molecules that could be uses as molecular markers for each botanical origin. Find the botanical origin of archeological astec samples. Discard possible botanic origins for maya archaeological sample. Have an overview of the origin of commercial samples of mexican copal. Create a simple protocol that allows conservation and biomaterials professionals to establish the botanical origin of archaeological and commercial resins, used in conservation interventions. Observe the behavior of copal materials upon ageing, establishing potential markers for natural ageing in copal, under darkness. Asses the botanical origin of a sample can be found regardless the age of the resin

Dans le domaine du génie chimique, les ingénieurs tracent des courbes pour analyser les données recueillies. Une fois validée, cette connaissance est exploitée, en combinaison avec d'autres savoirs, sous forme de tâches. Cette thèse présente une architecture capable d'enchaîner n'importe quel type de tâches et de visualiser des courbes, appliquée à un problème d'aide à la conception de procédé de raffinage. L'architecture proposée repose sur une analyse objets des raisonnements, où figurent les notions de relations (inversibles ou non) et de flux du point de vue statique, de problèmes et de tâches du point de vue dynamique. Le module de visualisation exploite toutes les sortes de relations entre les variables et s'appuie sur des méthodes élaborées de tracé, dont deux sont nouvelles : la première s'inspire d'exemples a priori comme dans le raisonnement à base de cas, la seconde utilise les notions de monotonie et de concavité pour déduire des lignes dans un ensemble de points. L'application est exposée dans le détail et conduit à une analyse des problèmes de conception, et nous avons développé notamment une nouvelle classification de ces systèmes.