Dans le domaine pétrolier, l'exploitation de pétroles bruts de plus en plus lourds nécessite de développer des procédés de conversion de ces coupes lourdes en bases carburants valorisables. Parmi ces procédés, l'hydrocraquage permet d'obtenir à partir d'une coupe distillat sous vide (DSV) des gazoles de grande qualité. Afin d'améliorer la compréhension de ce procédé catalytique, une caractérisation détaillée des charges et effluents de ce procédé est nécessaire. Les techniques existantes n'étant pas assez performantes, ce travail de thèse s'est focalisé sur l'utilisation de la chromatographie en phase gazeuse bidimensionnelle haute température (GC×GC-HT) et de la spectrométrie de masse haute résolution à transformée de Fourier (FT-ICR/MS). Il a ainsi été montré que la GC×GC-HT pouvait être utilisée pour éluer des composés ayant des points d'ébullition équivalents au nC68 (641 °C). Ce travail a également permis de proposer une méthode de caractérisation des composés soufrés par familles en GC×GC-HT-SCD dont les résultats sont cohérents avec les données obtenues par FT-MS. Pour les composés azotés, les limites de la GC×GC en terme de séparation ont été atteintes malgré la mise en place d'une pré-séparation en ligne par SFC. Une méthodologie de quantification par famille à partir de la FT-MS a alors été proposée pour étudier sélectivement les composés azotés basiques (mode ESI+) ou neutres (mode ESI-). Ce travail a permis de proposer de nouveaux outils analytiques de caractérisation des DSV et de confirmer la nature chimique des familles les plus réfractaires à l'hydrotraitement, à savoir les composés fortement alkylés de type dibenzothiophène et carbazole. / Converting heavy petroleum cuts into valuable fuels becomes a strong necessity for the refining industry as crude oil quality globally decreases. Among all the conversion processes, vacuum gas oil (VGO) hydrocracking is certainly the most suitable process to convert VGOs into high quality diesel fuel.In order to improve the understanding of this catalytic process, a detailed characterization of VGO feeds and products is needed. As existing analytical methods are not currently powerful enough, this work focused on the use of high-temperature comprehensive bidimensional gas chromatography (HT-GC×GC) and Fourier-transform high resolution mass spectrometry (FT-ICR/MS). First, it was shown that HT-GC×GC can elute heavy boiling point compounds up to nC68 (641 °C). Moreover, a HT-GC×GC-SCD method was developed to characterize sulfurcontaining compounds according to their chemical family. The obtained results were in accordance with parallel FT-ICR/MS measurements for sulfur compounds. For nitrogen-containing compounds, separation limits of HTGC×GC-NCD were reached despite the use of an additional online pre-separation by supercritical fluid chromatography (SFC). Therefore, a FT-MS based methodology was proposed to quantify nitrogen-containing chemical families and study basic and neutral compounds with ESI(+) and ESI(-) respectively.Hence, this work proposed innovative analytical tools for the characterization of vacuum gas oils. It also confirmed that highly-alkylated dibenzothiophenes and carbazoles were the most refractory sulfur and nitrogen-containing compounds towards hydrotreatment.

En milieu industriel, si l'analyse en ligne d'effluents gazeux à l'aide de la chromatographie en phase gazeuse est actuellement réalisée sans difficultés majeure, l'analyse des liquides reste une des principales problématiques à résoudre. En effet, comparée à une analyse réalisée au laboratoire, l'analyse en ligne d'un échantillon liquide permettrait de s'affranchir de l'étape de prélèvement et de préparation avant injection ainsi que des problèmes de contamination et de représentativité de l'échantillon. Des systèmes d'injection de liquide en ligne sont actuellement disponibles, cependant, des difficultés d'injection liées à la discrimination des analytes sont rencontrées. C'est dans ce contexte qu'une vanne dédiée à l'injection des liquides en ligne a été développée, puis validée en laboratoire, et enfin mise en œuvre sur des applications industrielles pétrolières. Un tout autre enjeu, lié entre autres à la réduction des coûts de maintenance et d'installation, ainsi qu'à la compatibilité de systèmes analytiques destinés à l'industrie et aux micro-pilotes, a orienté des développements instrumentaux vers la miniaturisation des systèmes. Un assemblage de différentes briques technologiques a ensuite été réalisé afin d'évaluer la faisabilité d'un système miniaturisé incorporant la technologie d'injection des liquides en ligne. Finalement et toujours dans ce contexte de miniaturisation, des colonnes monolithiques courtes ont été mises en œuvre en chromatographie en phase gazeuse à haute pression, au laboratoire pour commencer, puis sur des effluents industriels gazeux. Elles ont permis de réaliser des analyses très rapides avec une grande efficacité par unité de longueur tout en pouvant agir sur la sélectivité des colonnes grâce à un contrôle de leurs propriétés de surface / In industry, although on-line analysis of gaseous effluents using gas chromatography is carried out without major difficulty, the analysis of liquids remains problematic and is one of the main issues to be solved. Indeed, compared to an analysis carried out in a laboratory, the on-line analysis of a liquid sample would bypass the steps of sampling and preparation prior to injection and would avoid problems of contamination and representativeness of the sample. Systems for injecting liquids on-line are currently available; however, difficulties are encountered, due to the discrimination of analytes. It is in this context that a valve dedicated to the on-line injection of liquids was developed, validated under laboratory conditions and finally implemented in the oil industry. Another issue, related, amongst other things, to the reduction of maintenance and installation costs, as well as to the compatibility of analytical systems for industry and for micro-pilots, steered instrumental developments towards the miniaturization of systems. Different technological bricks were therefore brought together to assess the feasibility of a miniaturized system involving the technology for on-line injection of liquid. Finally, and still in the context of miniaturization, short monolithic columns were implemented in gaseous phase chromatography at high pressure, first in the laboratory and then on industrial gas effluents. They allowed very fast analyses to be performed which had greater efficiency per unit of length while still being able to act on the selectivity of the columns thanks to the control of their surface properties

Les champignons sont des biocontaminants courants des environnements intérieurs. De nombreuses études ont démontré leur rôle dans la dégradation des supports que ces microorganismes colonisent tels que les matériaux de construction, les ouvrages ou les œuvres d'art. De plus, ces biocontaminants sont susceptibles d'induire des allergies, des infections, des toxi-infections ou encore des irritations. Depuis 2005, une technique de détection de la croissance fongique, basée sur la recherche de traceurs chimiques spécifiques dans l'air, et un indice de contamination fongique (ICF), ont été développés et validés au cours de différentes campagnes de mesures dans l'habitat, les bureaux, les écoles, les crèches… L'objectivation d'une croissance fongique dans un environnement s'appuie sur des prélèvements par adsorption, une analyse chromatographique au laboratoire (GC/MS) et le calcul de l'ICF. Dans le cadre de la surveillance de la qualité microbiologique de l'air des environnements intérieurs, cette thèse a pour ambition de prolonger ces travaux en développant notamment un système de microcapteurs chimiques adapté à la mesure in situ. Cette recherche repose à la fois sur la méthode de détection fongique développée au CSTB et sur l'expertise scientifique et technique de l'ESIEE en matière de miniaturisation d'instruments de mesure, grâce à l'apport des microtechnologies. Le premier axe de cette étude a consisté à identifier expérimentalement les COV du métabolisme fongique spécifiques d'un développement sur des matériaux du patrimoine. Ces molécules ont permis de consolider l'ICF et de définir deux indices spécifiques à la problématique des sites patrimoniaux, validés dans des châteaux, musées, bibliothèques, grottes ornées… Le second axe porte, d'une part, sur la conception la réalisation et la caractérisation des briques élémentaires du microsystème d'analyse, à savoir un module de préconcentration (adsorption TENAX), un module de séparation (microGC) et un module de détection (capteurs polymères) et d'autre part sur les intégrations et pilotage de ces briques / Fungi are common microbial contaminants of indoor environments. Many studies have demonstrated their role in the partial or total degradation of materials they colonize such as building materials, or works of art. Moreover, those microbial contaminants are likely to lead to allergies, infections, poisoning or irritation. Since 2005, a new technique based on researching specific chemical tracers in the air, was developed and validated during different measurement campaigns. This approach is now applied to various indoor environments (houses, offices, schools, child care centers…) and allows the detection of recent and/or hidden contamination. The purpose of this work is to study and characterize a rapid and continuous air analysing microsystem for detection of fungal contamination in closed spaces. This study falls within the field of monitoring air microbiological quality in indoor environments. In addition to the time saved by the absence of any laboratory analysis, this system must provide a permanent monitoring of environments frequented by people, such as museums, schools, hospitals... This research is based both on the fungal detection method developed by CSTB and on scientific and technical expertise of ESIEE : specialised in design and manufacturing of miniaturized analysis systems obtained using microtechnology. The first step of this study was to define the compounds' nature to be detected for different cases of contamination along with the sampling strategy for the system. The second step focuses on the microstructures design and fabrication to be used in microanalytical system based on gas chromatography and the development of a miniaturised analysis system. So the first part of the study consisted in defining specific fungal contamination tracers for heritage conservation sites. This list allowed to reinforce a fungal contamination index for indoor environments and to define two specific indexes designed for heritage conservation sites. The validation of these different indexes allowed checking their compliance with those types of environments (castles, museums, libraries, decorated caves...) by detecting all cases of contamination, along with the control remediation of former contaminated environments. The second part of the study enabled the design and validation of three main modules constitutive of the microanalytical system based on gas chromatography. A miniaturised analysis system based on three modules has been developed

La cristallisation est un processus d’auto-assemblement de molécules à partir d’une phase désordonnée (liquide, amorphe ou gazeuse). De façon générale, la miscibilité à l’état solide entre un constituant d’intérêt et son impureté dépendent d’une part, de la structure moléculaire de ces deux espèces, et d’autre part, de la structure cristalline du réseau hôte, c’est-à-dire celui du composé d’intérêt. En cas d’absence de miscibilité, l’optimisation des conditions de cristallisation permet un retrait total de l’impureté du composé visé. Cette thèse vise à démontrer que, lorsque deux molécules sont semblables et que leur structure cristalline est peu dense, des solutions solides de substitutions peuvent se former et empêcher le retrait de l’impureté de l’espèce cible. Inversement, lorsque les impuretés sont très diférentes de l’espèce à purifer, l’absence de solution solide est observée et permet leur élimination totale grâce à une bonne discrimination à l’état solide. Le système du phénanthrène, un composé servant entre autres de base pour la synthèse de composésmorphiniques, a été choisi pour illustrer cette thèse. Diverses méthodes de cristallisation (fusion de zone, co-cristallisation, recristallisation en solution, sublimation-condensation) ont été testées et ont permis, après optimisation et combinaison, l’obtention à l’échelle préparative de phénanthrène pur à plus de 99,999 % en moles, ce qui le place sur l’échelle de l’ultra-pureté (pureté > 99,9 % en moles). / Crystallization is a process during which molecules self assembly from a disordered (liquid, amorphous or gaseous) phase. The miscibility in the solid state between a component of interest and its impurity depends on: (i) their molecular structures, (ii) the crystal structure of the host lattice (namely, that of the component of interest). When no solid solution exists, the impurity can be completely eliminated from the target product after optimization of the crystallization conditions.The present thesis intends to demonstrate that, when two compounds present similar molecular structures with low-density crystal structures, solid solution formation can occur which prevents from their complete separation. Conversely, in case of sufcient dissimilarity, no solid solution is stable and their separation is possible thanks to a large discrimination in the solid state. The phenanthrene system – a model compound used as base for the synthesis of morphine derivatives – was chosen to illustrate this thesis. Several crystallization methods (zone melting, co-crystallization, solvent assisted crystallization and sublimation-condensation) were investigated and permitted, after optimization and combination, to obtain 99.999(9) mole % purity phenanthrene (which is above the ultrapure grade of 99.9 mole %).

Le silicium est connu pour être un poison sévère des catalyseurs d'hydrotraitement (HDT). L’objectif de la thèse a donc été de mettre en place des outils analytiques pour la spéciation du silicium afin d'identifier toutes les molécules silicées réellement formées dans les charges d'HDT. Différents outils analytiques de pointe basés sur des couplages entre la chromatographie en phase gazeuse et la spectrométrie de masse (MS et ICP/MS) ont été développés. Étant donnée la réactivité de certaines espèces silicées, des échantillons représentatifs de la dégradation du PDMS ont été produits dans des conditions de craquage thermique d'un mélange heptane/xylène. L'application à ces échantillons de la stratégie analytique, développée initialement, a démontré la présence du silicium sous différentes formes chimiques. Plus d’une centaine de molécules réparties en 10 familles comprenant un nombre d’atomes de silicium entre 1 et 1500 a été caractérisée. Ces composés silicés vont donc pouvoir être présents dans toutes les coupes pétrolières, des fractions gaz aux fractions les plus lourdes, couvrant ainsi un domaine de coupes pétrolières beaucoup plus vaste que celui des essences. Les siloxanes cycliques (Dn) ont été confirmés comme produits majoritaires de dégradation du PDMS. Les autres composés silicés, jamais caractérisés pour la plupart, sont présents à l’état de traces mais possèdent des groupements réactifs de type hydroxy, métoxy, hydropéroxy susceptibles d’interagir fortement avec le support du catalyseur (Al2O3) et donc de conduire à sa désactivation. / Silicon is known to be a severe poison for hydrotreatment (HDT) catalysts especially in naphtha and gasoline samples. The objective of the PhD was to develop analytical methods for silicon speciation in order to characterize silicon molecules formed during refining steps which potentially affects HDT catalysts. For the analytical strategy, different high-technology analytical tools based on gas chromatography coupled to mass spectrometry (MS and ICP/MS) were developed. Due to the high reactivities of several silicon species, representative samples of PDMS degradation were produced under thermal cracking of a mixture of heptane/xylene (500°C) using a pilot plant. The previously developed analytical strategy was applied to these samples and demonstrated the occurrence of silicon under a wide array of chemical forms. More than a hundred of silicon species belonging to 10 chemical families with a number of silicon atoms ranging from 1 to 1,500 were characterized. These silicon compounds could be present in all petroleum cuts, from the gas fractions to the heavier fractions. Therefore, the investigated range of boiling points was inevitably more important than for naptha and gasoline cuts. Cyclic siloxanes (Dn) were confirmed as the major PDMS degradation products. The other silicon compounds, almost never characterized before, were recovered at trace levels but consisted of reactive groups such as hydroxy, methoxy and hydroperoxy. These silicon species were able to strongly react with the catalytic support (Al2O3) and led to its deactivation

Les hydrocarbures aromatiques monocycliques (BTEX) et polycycliques (HAP) sont pour la plupart reconnus pour leur toxicité via ingestion. Le suivi de leur contenu dans les matrices alimentaires est donc indispensable. Plusieurs approches sensibles et complémentaires ont été établies, avec la pomme comme modèle d’étude, pour la double détermination de ces hydrocarbures aromatiques volatils et semi-volatils au niveau du µg/kg.Une micro-extraction en phase solide dans l’espace de tête (HS-SPME) a été utilisée pour l'extraction des hydrocarbures aromatiques les plus légers (MM entre 78 et 178 g/mol). La récupération des composés les plus lourds (MM entre 202 et 278 g/mol) a quant à elle été permise par une méthodologie basée sur l'extraction assistée par les ultrasons (UAE) suivie d'une extraction en phase solide (SPE). Une alternative plus sensible à cette stratégie combinant l’HS-SPME et l’UAE/SPE pour la détermination globale des hydrocarbures aromatiques a également été développée. Le remplacement de l’étape de SPE par une micro-extraction sur solide compacté (MEPS) a permis une récupération plus rapide, sensible et plus large des HAP (MM entre 152 et 278 g/mol).L’ensemble des stratégies d'extraction, associées à des analyses en chromatographie gazeuse couplée à la spectrométrie de masse, a ensuite pu être appliqué à la détermination des 20 composés aromatiques ciblés dans des pommes récoltées en Normandie ou des fruits provenant du commerce contaminés ou non par des gaz d’échappement ou des fumées de combustion de biomasse. Ces applications ont révélé la faible contamination des pommes normandes étudiées, l’adsorption prédominante des composés aromatiques au niveau de la peau des fruits et leur faible transfert vers la chair. / Monocyclic aromatic hydrocarbons (BTEX) and polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) are considered and recognized as toxic compounds via ingestion. Their monitoring in food product is thus a significant concern. Sensitive and complementary experimental approaches were investigated with apple as model for the dual determination of volatile and semi-volatile aromatic hydrocarbons at the ppb level.A solid-phase micro-extraction in the headspace of samples (HS-SPME) was used for the most volatile aromatic hydrocarbons (MW between 78 and 178 g/mol). The recovery of the least volatile aromatic hydrocarbons (MW between 202 and 278 g/mol) was implemented with an ultrasound assisted extraction (UAE) followed by a purification step using a solid phase extraction (SPE). The methodology consisting in HS-SPME and UAE/SPE enabled the global determination of BTEX and PAHs. The SPE step was then substituted by a micro-extraction with a packed sorbent (MEPS) to elaborate a most sensitive and rapid methodology for the quantification of a wider range of PAHs (MW between 152 and 278 g/mol).Extraction procedures associated with analyses using gas chromatography and mass spectrometry were then applied to the determination of 20 targeted aromatic compounds in apples harvested in Normandy or in commercial fruits exposed or not exposed to exhaust gas or to wood smoke. These applications revealed low levels of contaminants in the studied apples from Normandy. A predominant adsorption of aromatic compounds occurs on the skin of fruits and the transfer to the pulp is almost inexistent.

Le nitrite est un ingrédient essentiel à la fabrication du jambon cuit, pourtant les risques sanitaires dont il est accusé remettent en question son utilisation. L’emploi de cet unique additif permet de remplir de nombreuses fonctions comme la protection antioxydante et antimicrobienne mais aussi le développement de la couleur et de l’arôme. C’est sur cette dernière fonction que ce travail de thèse s’est focalisé avec pour objectif la suppression du nitrite dans la fabrication du jambon cuit. La mise en œuvre de plusieurs techniques complémentaires de chromatographie en phase gazeuse couplées à l’olfactométrie a permis dans une première partie d’identifier le 2-methyl-3-furanthiol, 2-methyl-3-(methyldithio)furan, et le bis(2-methyl-3-furyl)disulfide comme les molécules soufrées responsables de l’arôme du jambon cuit. Il est apparu qu’en l’absence de nitrite et par conséquent en absence de protection antioxydante, les composés odorants issus de l’oxydation sont produits massivement et ont tendance à perturber l’arôme global du jambon cuit. Afin de restaurer l’arôme en l’absence de nitrite, l’étude a été organisée selon 2 axes : le premier visant à favoriser la production des molécules soufrées clés de l’arôme et le second visant à limiter la formation des composés d’oxydation perturbateurs de l’arôme grâce à l’utilisation d’antioxydants naturels. Les recherches ont été conduites sur des mini-jambons cuits modèles. La thiamine a été identifiée comme précurseur majoritaire du 2-methyl-3-furanthiol, du 2-methyl-3-(methyldithio)furan, et du bis(2-methyl-3-furyl)disulfide dans les conditions de fabrication du jambon cuit et des extraits d’acérola, de canneberge, d’oignon et de thé ont été sélectionnés pour leurs propriétés antioxydantes. L’évaluation en parallèle de l’oxydation et de l’arôme a montré que ces quatre extraits utilisés en mélange permettaient, non seulement d’égaler les performances antioxydantes du nitrite, mais aussi de rehausser la note aromatique « jambon cuit » par rapport à la formulation non nitritée de référence. L’association de la thiamine et des extraits végétaux a finalement permis de réaliser des jambons non nitrités qui, en termes d’arôme et d’oxydation, se rapprochent fortement d’un jambon nitrité. Les formulations réalisées constituent donc une première piste satisfaisante pour répondre à la problématique de la suppression du nitrite dans le jambon cuit. La protection antimicrobienne des nouvelles formulations doit être validée et la restauration de la couleur rose du jambon demeure une problématique organoleptique. / Sodium nitrite is an essential ingredient in the cooked ham production process, yet its use is under challenge due to food safety concerns. Sodium nitrite is a multifunctional additive used for its ability to act on several fronts—from inhibiting oxidation and preventing microbial growth to giving desirable colour and aroma. This study focused on the aroma function under a wider objective to reduce nitrite use in cooked ham processing. Using several complementary methods with gas chromatography–olfactometry, we first identified 2- methyl-3-furanthiol, 2-methyl-3-(methyldithio)furan and bis(2-methyl-3-furyl)disulfide as the odour- active sulphur-compounds responsible for cooked ham flavour. It emerged that in the absence of nitrite—and therefore the absence of inhibited oxidation—the massive formation of an array of odour-active compounds produced by oxidative breakdown tended to disrupt the overall aroma of the final cooked ham. Next, in an effort to restore this aroma in the absence of nitrite, the study was organized into two strands, where the first strand aimed to promote the production of key aroma-active sulphur-compounds while the second strand aimed to minimize the formation of aroma-disruptive oxidation compounds by using natural antioxidants. This research was led on model cooked mini-hams. We identified thiamine as the major precursor of 2-methyl-3-furanthiol, 2-methyl-3-(methyldithio)furan and bis(2-methyl-3-furyl)disulfide under cooked ham production conditions, and we selected acerola, cranberry, onion and tea extracts as natural antioxidants. The coupled evaluations of oxidation and aroma showed that the formulated mixture of these four extracts not only equalled the antioxidant performances of added sodium nitrite but also lifted the “cooked ham” head note compared to the reference no-added-nitrite formulation. The association of thiamine and vegetal extracts ultimately made it possible to produce no-added-nitrite hams that, in terms of aroma and oxidation levels, proved almost identical to nitrite-added ham. The engineered formulations thus offer a good research track to suppress the sodium nitrite in cooked ham. The problem of how to restore the distinctive pink colour of cooked ham is an issue that remains to be resolved, and the ability of these new formulations to inhibit microbial growth needs to be validated.

La DCE a pour principale ambition d’harmoniser les politiques de l’eau sur un plan européen et d’atteindre le bon état des eaux d’ici 2015. L’évaluation de ce “bon état” implique en outre de dresser l’inventaire, dans les masses d’eau, des 33 substances prioritaires listées en annexe X de la DCE (annexe X, décision No 2455/2001/EC) et pour lesquelles des normes de qualité environnementales (NQE) ont été fixées (Directive 2013/39/EU). Parmi ces substances figurent les polychloroalcanes (SCCPs) et les polybromodiphényléthers (PBDEs) appartenant à la catégorie des micropolluants halogénés “émergents”. D’un point de vue analytique, leur détermination dans l’eau constitue actuellement un enjeu majeur, tant sur le plan de l’échantillonnage que de la sensibilité.Dans ce contexte, ce travail de thèse s’est attaché au développement d’une méthode d’analyse des SCCPs dans les eaux par SPME couplée à la GC/ECNI-MS. Les limites de quantification inférieures à 0,2 µg.L-1 et son degré d’automatisation font de cette méthode un outil de choix pour assurer le monitoring des milieux aquatiques tels que requis par la DCE. En complément de l’approche classique, un pilote de calibration en laboratoire pour l’étalonnage d’échantillonneurs passifs a pu être mis en place et validé pour la calibration des MESCO avec les HAPs. La participation à un essai interlaboratoire a permis de tester l’applicabilité des MESCO et des SR pour l’analyse des PBDEs en sortie de station d’épuration. Enfin la mise en application des LDPE, SR et MESCO sur l’étang de Berre a permis d’obtenir des résultats encourageants quant à l’applicabilité de ces échantillonneurs passifs pour l’analyse des SCCPs et PBDEs. / In order to achieve good water quality for 2015, the water framework directives (WFD 2000/60/EC and 2013/39/EU) force European countries to monitor the quality of their aquatic environment. For this purpose, all water bodies shall be monitored for all the 33 priority substances listed in annex X of WFD (annex X, decision No 2455/2001/EC) and for which environmental quality standards (EQS) were fixed (Directive 2013/39 / EU). Among these substances, we found the short chain chlorinated paraffins (SCCPs) and the polybrominated diphenyl ethers (PBDEs) belonging to the class of emergent halogenated micro-pollutants. From an analytical point of view, the analysis of SCCPs and PBDEs in water is still a major challenge, either in terms of sampling or sensitivity.In respect of WFD, this thesis work has, among other things, aimed to develop a method to analyze SCCPs in water by using SPME coupled with GC/ECNI-MS. The limit of quantification below 0.2 µg.L-1 and its degree of automation makes this method a tool of choice to ensure the monitoring of the aquatic environment as required by the WFD. In addition to the traditional approach, a laboratory system for passive sampler calibration was also developed and validated to calibrate MESCO for PAHs analysis. Moreover, our participation in an inter-laboratory study, has served to test the applicability of MESCO and SR for the analysis of PBDEs in a waste water treatment plant. Finally the deployment of LDPE, SR and MESCO in Berre lagoon has yielded some encouraging results about applicability of these passive samplers to analyze SCCPs and PBDE in water.

La recherche de molécules organiques à la surface de Mars est l’un des enjeux majeurs pour caractériser son habitabilité passée et/ou présente. C’est l’un des objectifs de la mission spatiale Mars Science Laboratory (MSL) et en particulier de l’instrument Sample Analysis at Mars (SAM) à bord du robot Curiosity. Cette thèse s’inscrit dans l’aide au traitement et l’interprétation des données de SAM, en vue de détecter et d’effectuer l’inventaire des molécules organiques à la surface de Mars. Ces travaux portent en premier lieu sur les performances analytiques du chromatographe en phase gazeuse (CPG) de SAM et sur l’identification des molécules organiques dans les échantillons solides martiens analysés. A cette fin, j’ai étudié les performances de la chaine d’injection et de séparation du CPG de SAM dans les conditions opératoires de vol reproduites en laboratoire. J’ai également créé une base de données des temps de rétention de molécules présentes, et potentiellement présentes sur Mars, qui sert de référence pour le traitement des données de vol. Ces données ont permis d’identifier des molécules organiques dans les échantillons solides martiens et d’expliquer pourquoi certaines d’entre elles, supposées présentes, ne sont pas détectées. La deuxième partie de l’étude est focalisée sur l’impact des minéraux oxychlorés sur les molécules organiques, lors de la pyrolyse. Pour ce faire, j’ai développé une approche systématique d’étude de la pyrolyse de molécules organiques en présence de minéraux oxydants, ayant tous deux une forte probabilité de se trouver à la surface de Mars. J’ai ainsi pu étudier l’évolution et/ou destruction des molécules organiques, déterminer celles pouvant être à l’origine des composés chlorés détectés sur Mars, évaluer l’impact de la concentration en minéraux oxychlorés et celui du paramètre de température de pyrolyse. Les résultats indiquent que le nombre, la nature, et les abondances relatives des composés formés au cours de la pyrolyse, dépendent de la nature des phases minérales et organiques, de la concentration en minéraux oxychlorés et de la température de pyrolyse. / The search for organic molecules at the Mars’ surface is of primary interest to understand its past and/or present habitability. It is one among the main goals of the Mars Science Laboratory (MSL) space mission and especially of the Sample Analysis at Mars (SAM) experiment onboard the Curiosity rover. This thesis deals with the support to the SAM data treatment and interpretation, which aims to detect and inventory the organic molecules at the Mars’ surface. The first part of this work focuses on the analytical capabilities of the SAM gas chromatograph (GC) and the identification of the organics in the solid samples analysed on Mars with the flight model. To do so, I studied the analytical chain from injection to separation of the SAM GC in the flight operating conditions reproduced in the laboratory. I also created a library of retention times for molecules present or potentially present on Mars, and used as a reference library to treat the flight data. These data allowed to identify the organics in the martian solid samples, and to explain why a few molecules, expected to be present, are not detected. The second part of the thesis focuses on the impact of oxychlorine phases on the organics, during the pyrolysis process. With this aim, I developed a systematic approach to study the pyrolysis of organic molecules on the presence of oxidant minerals that have a high probability of presence at the Mars surface.The evolution and/or destruction of the organics was evaluated. We also looked for the organic and inorganic compounds that can be the precursors of the chlorohydrocarbons detected on Mars with SAM. Finally, we evaluated the influence of the oxychlorines concentration and of the pyrolysis temperature parameter. The results show that the number, the nature and the relative abundances of the compounds formed during the pyrolysis, depend on the nature of the organic and inorganic phases, of the concentration of the oxychlorines phases and of the pyrolysis temperature.

Les fichiers additionnels sont les données cristallographiques en format CIF. Voir le site de la Cambridge Crystallographic Data Centre pour un visualiseur: http://www.ccdc.cam.ac.uk / Ce projet de recherche vise l’élaboration de systèmes métallosupramoléculaires artificiels imitant le processus naturel de la photosynthèse. Idéalement, ces systèmes seraient capables de fournir l’énergie et la séparation de charge nécessaire pour catalyser des réactions à transfert multiélectroniques, tel que l’hydrolyse de l’eau ou la réduction du gaz carbonique. La réalisation d’un tel système catalytique créerait une source d’énergie renouvelable, sous forme d’énergie chimique, crée directement à partir de l’énergie solaire. Le système envisagé, schématisé sous la forme d’une antenne, possède trois parties distinctes. Tout d’abord, des chromophores forment un état excité en captant l’énergie de la lumière visible du soleil. Vient ensuite un centre de liaison qui lie tous les chromophores et qui collecte l’énergie de cet état excité à travers un transfert d’électron. Cet électron est de nouveau transféré vers la dernière partie, un centre réactionnel catalytique. Cet assemblage permet de créer une séparation de charge entre le chromophore et le centre réactionnel qui sont séparés par le centre de liaison, évitant ainsi la recombinaison de charge. Le projet se focalise sur la synthèse, la caractérisation et l’application en photocatalyse d’assemblages chromophore–centre de liaison–catalyseur. Tout d’abord, une étude de chromophores à base de fluorène et de rhénium a été effectuée dans le but d’évaluer le transfert électronique entre ces deux composants. Ensuite, des centres de liaisons à base de dimère de rhodium tétraamidinate ont été créés et étudiés afin d’établir leurs caractéristiques photophysiques et électrochimiques. Puis un d’entre eux a été assemblé avec des chromophores de rhénium, créant ainsi des espèces moléculaires discrètes contenant d’un à quatre chromophores. Et pour finir, ces assemblages ont été combinés avec un catalyseur à base de cobalt, puis ont été testés dans des expériences de photoproduction d’hydrogène. Cette dernière partie a requis l’élaboration d’un photoréacteur qui est aussi décrite en détail dans cet ouvrage. / This research project involves synthetic metallosupramolecular systems developed to mimic the natural process of photosynthesis. Ideally, these systems would be able to provide the energy and the charge separation needed to catalyze multielectron-transfer reactions, such as water-splitting or carbon dioxide reduction. The realization of such a catalytic system would create a renewable energy source, in the form of chemical energy, created directly from solar energy. The system envisioned has three distinct parts in the form of an antenna. First of all, chromophores go into an excited state, while capturing the visible light energy of the Sun. Then comes a hub which binds all the chromophores and collects this excited state energy through an electron transfer. This electron is then transferred again to the last part, a catalytic reaction center. This assembly creates a charge separation between the chromophore and the reaction center which are separated by the hub, thus avoiding the recombination of charge. The project focuses on the synthesis, characterization and application in photocatalysis of chromophore-hub-catalyst assemblies. First of all, a study of fluorene and rhenium based chromophores was made to assess the electronic transfer between these two components. Then, tetraamidinate rhodium dimer based hubs have been created and studied in order to establish their photophysical and electrochemical characteristics. Then one of these assemblies was formed with chromophores of rhenium, thus creating discrete molecular species containing one to four chromophores. And finally, these assemblies were combined with a cobalt-based catalyst and were tested for hydrogen photoproduction. The latter required the development of a photoreactor which is also described in detail in this thesis.