La dégradation par fretting-corrosion des prothèses de hanche cimentées est l'une des principales causes de réintervention chirurgicale. L'étude du fretting-corrosion est effectuée entre un acier inoxydable 316L, matériau utilisé pour les tiges fémorales, et un polymère PMMA, matériau modèle du ciment chirurgical, dans différentes solutions, plus ou moins proches du liquide physiologique.L'étude a d'abord été réalisée à potentiel libre (OCP) pour être proche des conditions in vivo. L'influence des chlorures et le rôle de l'albumine, principale protéine du liquide physiologique, sur la dégradation du 316L et de sa couche passive sont ainsi évalués.Pour pouvoir obtenir des informations sur le courant de corrosion, des essais sont effectués à potentiel imposé. Le potentiel choisi est proche de la valeur de potentiel pendant fretting : E = -400 mV(ECS). Ce potentiel permet d'observer la transition entre courant cathodique et courant anodique en fonction de la force ionique. Lors d'un essai de fretting-corrosion, l'albumine joue le rôle d'inhibiteur de corrosion.La dégradation du 316L par fretting-corrosion est une combinaison entre l'usure corrosive, due au milieu physiologique contenant des chlorures, et l'usure mécanique. Il existe un terme de synergie entre usures corrosive et mécanique. L'influence de la force ionique et de l'albumine sur ce terme de synergie est aussi quantifiée.La forme de la trace d'usure en "W", caractéristique du fretting-corrosion, est due à un gradient de pH et à un mécanisme de corrosion proche de la corrosion caverneuse. Une étude à pH global imposé a permis d'estimer les valeurs probables de pH dans et à une courte distance de la zone d'usure.

La dégradation par fretting-corrosion des prothèses de hanche cimentées est l’une des principales causes de réintervention chirurgicale. L’étude du fretting-corrosion est effectuée entre un acier inoxydable 316L, matériau utilisé pour les tiges fémorales, et un polymère PMMA, matériau modèle du ciment chirurgical, dans différentes solutions, plus ou moins proches du liquide physiologique.L’étude a d'abord été réalisée à potentiel libre (OCP) pour être proche des conditions in vivo. L’influence des chlorures et le rôle de l’albumine, principale protéine du liquide physiologique, sur la dégradation du 316L et de sa couche passive sont ainsi évalués.Pour pouvoir obtenir des informations sur le courant de corrosion, des essais sont effectués à potentiel imposé. Le potentiel choisi est proche de la valeur de potentiel pendant fretting : E = -400 mV(ECS). Ce potentiel permet d’observer la transition entre courant cathodique et courant anodique en fonction de la force ionique. Lors d’un essai de fretting-corrosion, l’albumine joue le rôle d’inhibiteur de corrosion.La dégradation du 316L par fretting-corrosion est une combinaison entre l’usure corrosive, due au milieu physiologique contenant des chlorures, et l’usure mécanique. Il existe un terme de synergie entre usures corrosive et mécanique. L’influence de la force ionique et de l’albumine sur ce terme de synergie est aussi quantifiée.La forme de la trace d’usure en “W”, caractéristique du fretting-corrosion, est due à un gradient de pH et à un mécanisme de corrosion proche de la corrosion caverneuse. Une étude à pH global imposé a permis d’estimer les valeurs probables de pH dans et à une courte distance de la zone d’usure. / In case of total hip joint cemented prosthesis, one of the most important causes of reintervention is the degradation induced by fretting-corrosion. The study of fretting-corrosion mechanism is conducted between a 316L stainless steel, the same material as the femoral stem, and a polymer PMMA, a model material for bone cement, in several solutions, more or less close to physiological liquid.First, the study was investigated at Open Circuit Potential (OCP), to be close to the in vivo conditions. The influence of chlorides and the role of albumin, the principal protein in the physiological liquid, on the 316L and its passive layer degradation are evaluated.To obtain some information on corrosion current, experiments are investigated at applied potential. The chosen potential is close to the value of the potential during fretting: E = -400 mV(SCE). Besides, this potential is a threshold potential for anodic and cathodic transition of current as a function of ionic strength. One of the key points is the role of albumin as a corrosion inhibitor in the degradation by fretting-corrosion.The 316L degradation by fretting-corrosion is a combination between corrosive wear, due to the physiological liquid which contains chlorides, and mechanical wear. There is a synergy term between corrosive and mechanical wears. The influence of ionic strength and albumin concentration on this synergy term is also quantified.The shape of the worn area in “W”, typical of fretting-corrosion, is due to a pH gradient and a corrosion mechanism close to crevice corrosion. A study where the global pH of the solution is fixed allows estimating values of pH in and at a short distance from the worn area.

En œnologie, la formation de trouble d'origine protéique dans les vins blancs est un défaut visuel inacceptable d'un point de vue commercial. Il est attribué à des modifications lentes de la conformation des protéines (présentes à une concentration de 15 à 330 mg.L-1), conduisant à des phénomènes d'agrégation. Ce phénomène est accéléré par une exposition du vin à des températures élevées pendant le transport ou le stockage. Il peut aussi se développer dans des conditions de stockage conventionnelles mais suivant des cinétiques très lentes (> 12 mois). Il est aussi influencé par la composition du vin en ions, polyphénols et polysaccharides. Pour éviter ce problème, des tests et traitements efficaces mais non spécifiques sont appliqués avant embouteillage. Il en résulte une diminution de la qualité organoleptique du vin ainsi qu'une perte non négligeable de produit.L'objectif des travaux présentés dans cette thèse est de progresser dans l'identification des mécanismes physico-chimiques impliqués dans le développement de troubles protéiques. Pour cela, les expérimentations ont été réalisées sur des systèmes modèles et des systèmes réels (vin) dans différentes conditions de température, pH et force ionique. Les résultats ont permis de mettre en évidence les protéines impliquées dans le trouble ainsi que le rôle déterminant du pH et de la force ionique sur les mécanismes d'agrégation, les caractéristiques des agrégats et le trouble final. Les polysaccharides du vin modulent le phénomène d'agrégation mais ne le préviennent pas. Par ailleurs, des modifications de la conformation des protéines du vin induites par le pH ont été mises en évidence. Ces résultats permettent d'apporter des informations supplémentaires pour le développement de tests et de traitements alternatifs plus spécifiques. / In enology, the haze formation in white wine is a visual defect, related to the presence of proteins. This problem is inacceptable for the consumer. It is attributed to a slow unfolding of protein conformation (in white wine at a concentration ranging from 15 to 330 mg.L-1), leading to their aggregation. This phenomenon is accelerated by an exposure to excessive temperature during the storage or the transport. It can also develop on conventional storage conditions but following very slow kinetics (> 12 months). It is influenced by the wine composition in non proteinaceous compounds such as ions, polyphenols and polysaccharides. To prevent this problem, some tests and treatments are used before bottling. However, even if they are efficient, they are non specific to proteins and lead to a diminution of wine organoleptic quality and a non negligible loss of product. The aim of this work is to progress on the identification of physico-chemical mechanisms involved in aggregation. To this end, experiments were performed on model systems and wine, at different conditions of temperature, pH, ionic strength. Results evidenced that specific wine proteins were involved in haze formation whereas others were not. The main role played by pH and ionic strength on aggregation mechanisms, aggregates characteristics and final haze was highlighted. The impact of wine polysaccharides was studied. They modulated the aggregation phenomenon but did not prevent it. Moreover, conformational modifications induced by low pH of some wine proteins were highlighted. These results give some supplementary information for the development of news tests and treatments alternatives, more specific.

Cette thèse apporte une nouvelle vision de la structure des réseaux lamellaires gélifiés. Les systèmes étudiés, choisis pour des applications cosmétiques, sont basés sur des mélanges d’alcools cétéaryliques, de tensioactifs esters de phosphate et d’eau. À l’aide de nombreuses méthodes analytiques, nous avons prouvé que la formation d’une structure lamellaire est possible à des forces ioniques allant jusqu’à 2.2 mol∙L-1. Pour la première fois, un comportement de percolation élastiqueest rapporté en fonction de la concentration en alcools gras et tensioactifs. Le seuil au-dessus duquel un réseau percolé apparaît est ici à 3 % et est indépendant de la force ionique et de la présence de longues chaînes d’oxyde de polyéthylène ancrées dans les bicouches. Au-dessus de 3 %, les systèmes passent de structures vésiculaires unilamellaires à des paquets plans de lamelles, qui forment un réseau tridimensionnel pouvant contenir d’importantes quantités de solution aqueuse. L’impact de la force ionique, de la présence d’oxyde de polyéthylène et de la nature des contre-ions sur lespropriétés rhéologiques et sur la stabilité de la formulation est ensuite étudié. Une augmentation inhabituelle du module élastique et de l’énergie de cohésion est observée lorsque la force ionique est accrue. L’addition d’oxyde de polyéthylène, à l’inverse, diminue d’un ordre de magnitude les valeurs du module élastique du réseau. Les systèmes étudiés sont stables à l'échelle macroscopique et on peut distinguer dans le gel, selon sa mobilité : l’eau fixée entre lamelles, l’eau restreinte en troisdimensions et l’eau libre, extractible par ultracentrifugation. / This Ph.D. brings new insights into the structure of lamellar gel networks. The systems studied are relevant for cosmetic applications and based on a mixture of cetearyl alcohols, phosphates esters surfactants and water. Using several analytical methods, we show that the formation of a lamellar gel structure is possible up to the ionic strength of 2.2 mol∙L-1. For the first time for such systems, an elastic percolation behavior as a function of the concentration of fatty alcohols and surfactants isreported. The threshold above which a percolated network is formed is found here at 3 % and appears to be independent of the ionic strength and of the presence of long polyethylene oxide chains between the bilayers. Above 3 %, the systems transform from unilamellar vesicle-like structures towards planar stacks of lamellae, connected together in a three dimensional network,that can hold large amounts of aqueous solution. The impact of the ionic strength, of polyethylene oxide chains and of the nature of the counterions on the rheological properties and on the stability of the formulation is then investigated. When the ionic strength is raised, an unusual increase of the elastic modulus and of the cohesive energy of the network is observed. At the opposite, the addition of polyethylene oxide chains decreases of one order of magnitude the values of the elastic modulus,leading to much softer networks. All systems studied are macroscopically stable and one finds in the gel, according to water mobility: interlamellar fixed water, water restricted in three dimensions and free water, drainable by ultracentrifugation.

Les particules colloïdales transportées dans la zone non saturée du sol facilitent le transport des contaminants vers les eaux souterraines. Dans cette thèse, l'intérêt est porté sur la mobilisation in-situ et le transport des particules naturellement présentes dans des colonnes de sol non remaniées, et ceci sous des conditions non saturées d'écoulement. L'étude soulève la problématique de la disponibilité et de la possibilité de régénération ou d'épuisement du stock (« pool ») de particules mobilisables. L'objectif de la thèse est d'étudier l'évolution temporelle du stock de particules que ce soit pendant l'événement pluvieux ou pendant la durée d'interruption de pluie (la pause) qui sépare deux événements pluvieux successifs.<br><br>En s'appuyant sur les données expérimentales, un modèle de mobilisation et de transport préférentiel des particules dans des lysimètres (70 cm hauteur, 25 cm diamètre) a été élaboré. Le modèle utilise l'approche des ondes cinématiques dispersives pour décrire le transfert de l'eau, et l'équation convection dispersion avec un terme source/puit pour décrire la mobilisation et le transfert des particules. L'idée de base du modèle est de prendre en compte la possibilité d'une évolution temporelle du stock de particules mobilisables pendant l'événement pluvieux. Ceci est fait à travers une cinétique de détachement (source) de premier ordre ayant un coefficient de détachement variable avec le temps. Quant au terme puit, il est décrit par une cinétique d'attachement de premier ordre ayant un coefficient d'attachement constant avec le temps. Le modèle reproduit avec satisfaction les tendances des particulogrammes pour différentes conditions physico-chimiques expérimentales.<br><br>L'évolution temporelle du pool de particules mobilisables pendant la pause qui sépare deux événements pluvieux est étudiée expérimentalement. Ceci est fait en observant l'impact de la durée de pause sur la mobilisation ultérieure de particules. Pour cela, une large gamme de durées de pauses (allant d'une heure à un mois et demi) est essayée sur deux sols différents et avec deux forces ioniques et deux intensités de pluie différentes. Les pauses sont imposées dans un ordre croissant, régulier ou irrégulier. Les résultats montrent que la mobilisation de particules durant la pause dépend de sa durée. Le comportement de mobilisation observé est assez particulier : la masse de particules mobilisées par événement pluvieux augmente, passe par un maximum puis diminue pour des pauses croissantes. Les forces capillaires semblent être le mécanisme responsable de la mobilisation de particules durant la pause.<br><br>L'application du modèle de transport de particules sur tous les particulogrammes résultant de l'étude de l'effet de pause sur la mobilisation ont permis de lier le paramètre décrivant le détachement par accélération du flux d'eau à une condition expérimentale : la durée de pause.

Ubiquistes, dynamiques et caractérisés par d'importantes capacités de complexation de surface, les colloïdes sont supposés jouer un rôle majeur dans la mobilisation des éléments traces dans les eaux et les sols. Cette étude a pour objectif d'améliorer la compréhension du rôle des colloïdes dans la mobilisation des éléments traces en définissant (a) l'impact de paramètres physico-chimiques sur la composition élémentaire et colloïdale de la phase dissoute d'un sol de zone humide, (b) les modes de genèse de ces colloïdes, ainsi que leur rôle de phases porteuses et vectrices d'éléments traces dans les eaux et les sols. Les différents travaux accomplis mettent en avant un contrôle colloïdal pour de nombreux éléments traces présents dans la solution de sol. Ainsi, certains éléments sont fortement complexés par le compartiment colloïdal (Al, Cr, U, Mo, Pb, Ti, Th, Fe, et les REE), d'autres le sont plus modérément (Cu, Cd, Co, et le Ni) et une autre partie ne réagit pas avec les colloïdes (Li, B, K, Na, Rb, Si, Mg, Sr, Ca, Mn, Ba et le V). Le pH apparaît être un facteur majeur de contrôle de la composition élémentaire de la phase dissoute ; un changement du pH, à la hausse ou à la baisse impactant fortement les concentrations et la composition colloïdale et élémentaire de la solution de sol. De plus, le pH apparaît un acteur non négligeable de la conformation des substances humiques, principales molécules organiques actives dans la mobilisation des éléments traces dans le milieu naturel, impactant ainsi leur mobilité et celles des éléments associés. Les résultats ont confirmé la présence d'associations supramoléculaires de petites molécules organiques au sein des substances humiques, ainsi que la présence de nanoparticules de Fe intimement liées à la matière organique, et pouvant mobiliser certains éléments traces comme le Pb ou le Ti. De plus, ce travail a permis de mesurer l'impact des substances humiques sur la vitesse d'oxydation-hydrolyse du Fe, et sur la taille des oxyhydroxydes formés. Les substances humiques tendent ainsi à ralentir et à diminuer les réactions d'oxydation-hydrolyse du Fe, et impactent directement la taille des oxydes de Fe. Le Fe est ainsi présent soit sous forme ionique et complexé aux substances humiques, soit sous forme de nanoparticules et inclus dans la matrice organique. La biodisponibilité de ces nanoparticules de Fe à être utilisée comme accepteur d'électrons par des bactéries Schewanella putrefaciens a ensuite été testée en comparaison de celle de particules de Fe formées en absence de substances humiques. Les résultats évoquent une biodisponibilité accrue des nanoparticules de Fe associées aux substances humiques lors de la bioréduction. Ce résultat prouve que les colloïdes mixtes Fematière organique représentent dans les zones humides, un stock majeur de fer régulièrement sollicité par la microfaune, bien plus accessible que celui du fonds géochimique.

La sûreté du stockage des déchets radioactifs repose en grande partie sur la capacité de confinement du conteneur et de l’ouvrage qui lui sont dédiés. Dans le cas des déchets radioactifs de Faible et Moyenne Activité à Vie Courte (FMA-VC), cette propriété de confinement, assurée par des matrices solides à base de matériaux cimentaires, est mesurée sur la base d’un essai de diffusion naturelle, consistant à faire traverser un traceur, de type radioactif, dans un échantillon représentatif, duquel on retire, a posteriori, un coefficient de diffusion. L’évolution de ces matériaux et les améliorations apportées à la fabrication de nouvelles enveloppes de confinement induisent des durées d’essai pouvant atteindre plusieurs années.L’objectif premier de ce travail consiste en la détermination du coefficient de diffusion effectif d’une espèce de référence, qui sera dans notre cas l’eau tritiée, dans un intervalle de temps réduit. L’approche théorique repose sur la compréhension du phénomène de transport d’espèces ioniques en solution soumises à un champ électrique. Sur les bases d’un protocole expérimental clairement établi et de la définition du facteur de formation, caractéristique topologique intrinsèque du réseau poreux, il a été possible de déterminer le coefficient de diffusion effectif de l’eau tritiée d’une gamme de bétons et de mortier d’intérêt, et cela en seulement quelques heures.Dans un second temps, la comparaison de l’essai de migration sous champ électrique constant, développé dans ce travail, avec l’essai classique de diffusion naturelle à l’eau tritiée a mis en exergue deux points cruciaux. La non-prise en compte de la décroissance radioactive du tritium dans l’interprétation de l’essai de diffusion naturelle à l’eau tritiée amène une sous-estimation non-négligeable de la valeur du coefficient de diffusion. La conservation, lors de leur phase de maturation, des matériaux d’essais dans des conditions inadaptées, induit des mesures selon la technique de migration sous champ électrique constant disparates et non répétables.Dans un dernier temps, la validation complète de la technique électrocinétique, sujet initial de ce travail, repose sur la vérification des hypothèses théoriques énoncées au préalable. Le facteur de formation, et a fortiori le coefficient de diffusion effectif, est une grandeur indépendante de la force ionique de la solution porale du matériau considéré, cela pour une gamme de solution courante dans le domaine des matériaux cimentaires. Le facteur de formation s’avère aussi indépendant de l’amplitude du champ électrique appliqué, aussi pour une gamme et des durées d’essai adaptées aux conditions de mesures définies dans le protocole. Enfin, lorsque les valeurs de coefficients de diffusion effectifs obtenues en migration et diffusion naturelle à l’eau tritiée sont comparées sur plusieurs formulations maîtrisées de matériaux cimentaires / The safety and the reliability of a radioactive waste repository rely essentially on the confinement ability of the waste package and the storing structure. In the case of the low-level and intermediate level short-lived radioactive waste, the confinement property, relying on solid matrices made of cement-based materials, is assessed through a natural diffusion test, using a radioactive tracer, from which an effective diffusion coefficient is deduced. The evolution of the materials and more particularly the enhancement of the confinement properties of cement-based materials lead to test duration from a couple of months to a couple of years.The main objective of the present work involves the determination of the effective diffusion coefficient of reference chemical species, in our case the tritiated water, within a shorter time. The theoretical foundation is based on the description of ionic species mass transfer under the effects of an electrical field. With the definitions of a precise experimental protocol and of a formation factor, considered as an intrinsic topological feature of the porous network, it is possible to determine the effective diffusion coefficient of tritiated water for various types of concretes and mortars, and this within a few hours only.The comparison between the developed accelerated test, based on the application of a constant electrical field, and the normed natural diffusion test, using tritiated water, underlined two critical issues. First, omitting the impact of the radioactive decay of tritium during a natural diffusion test, leads to a non-negligible underestimation of the effective diffusion coefficient. Second, maintaining samples in high relative humidity conditions after casting is essential in order to avoid contrasted and unrelated results when performing the electrokinetic tests.Eventually, the validation of the electrokinetics technique, main objective of this work, rests on the assessment of the theoretical hypothesis previously formulated. The formation factor, as well as the effective diffusion coefficient, does not depend on the ionic strength of the material pore solution, this being validated for solutions of different composition encompassing the cement materials pore solution diversity. The formation factor also does not vary when the amplitude of the applied electrical field varies, provided both the test duration and the electrical field amplitude are kept within acceptable boundaries. Finally, the comparison between the values of the effective diffusion coefficient obtained with both the constant field migration test and the natural diffusion techniques, for perfectly conditioned and prepared materials, leads us to invalidate the assumption that the effects of the double electrical layer are negligible

L’objectif de cette thèse est d’étudier les interactions entre polyélectrolytes (PE) de charges opposées par analyse frontale continue en électrophorèse capillaire (FACCE) et par titration calorimétrique isotherme (ITC), en fonction de la force ionique du milieu et des paramètres physico-chimiques relatifs aux deux partenaires (taux de charge chimique, masse molaire, ramification). Un copolymère statistique d’acrylamide et de 2-acrylamido-2-méthyl-propane sulfonate (PAMAMPS) de taux de charge variant entre 15% et 100% a été synthétisé et caractérisé pour cette étude. En tant que polycation modèle, la poly(L-lysine) a été retenue, sous sa forme linéaire (PLL) ou ramifiée / hyperbranchée (DGL). Des mesures par turbidimétrie ont permis d’étudier la stabilité des complexes de polyélectrolytes (PEC) en fonction de la force ionique du milieu. La détermination de la stœchiométrie des PEC par 1H-RMN a permis d’établir une règle générale pour prédire les stœchiométries de charge des PEC. Les paramètres thermodynamiques d’interactions (constantes et stœchiométries d’interaction, contribution entropique et enthalpique) ont été déterminés, par le tracé systématique des isothermes d’adsorption, en considérant le modèle d’interactions des sites indépendants de même énergie. Une dépendance linéaire entre le logarithme des constantes d’interactions et le logarithme de la force ionique a été observée. Cette dépendance en force ionique confirme le caractère entropique des interactions entre PE de charges opposées. Elle permet aussi de quantifier le nombre de contre-ions relargués lors de la formation du PEC. Cette quantité de contre-ions libérés a pu être comparée à la quantité totale de contre-ions condensés. Cette modélisation permet, en outre, de prédire les constantes d’interaction pour des taux de charge intermédiaires et à différentes forces ioniques. / The aim of this thesis is to study the interactions between oppositely charged polyelectrolytes (PE) by frontal analysis continuous capillary electrophoresis (FACCE) and isothermal titration calorimetry (ITC) as a function of the ionic strength of the medium and the physico-chemical properties related to the two partners (chemical charge density, molar mass, ramification). Statistical copolymers of acrylamide and 2-acrylamido-2-methyl-propane sulfonate (PAMAMPS) with chemical charge densities varying between 15% and 100% were synthesized and characterized for this study. Poly(L-lysine) under their linear (PLL) or ramified/hyperbranched (DGL) forms were used as model polycations. Turbidity measurements allowed the study of the stability of the polyelectrolyte complexes (PEC) as a function of the ionic strength of the medium. PEC charge stoichiometries were measured by 1H-NMR, and a general predictive rule that estimates the PEC charge stoichiometry was enounced. The thermodynamic binding parameters (binding constant, stoichiometry, enthalpic and entropic contributions) were determined, by systematically plotting the isotherms of adsorption, and using the model of independent and identical interacting sites. A linear dependence between the logarithm of the binding constants and the logarithm of the ionic strength was observed. This linear dependence confirmed the entropic character of the interactions between oppositely charged PE and allowed quantifying the number of released counter-ions that were compared to the total number of condensed counter-ions. Furthermore, this modelling allowed predicting the binding constants for intermediate chemical charge densities and at different ionic strengths.

L’utilisation de nanoparticules (NPs) dans divers domaines industriels est de plus en plus fréquente ce qui génère leur propagation dans l’environnement. Selon leur persistance, mobilité, bioaccumulation et toxicité, des risques inconnus pour la santé et pour des écosystèmes peuvent en résulter. En effet, la caractérisation et la quantification sont des défis analytiques très complexes en raison de la nature dynamique (petite taille, grande réactivité et instabilité) des nanomatériaux. L'objectif de cette étude est donc de caractériser par ultracentrifugation analytique (AUC) des nanoparticules polymériques (Allosperse® dites allosphères) qui sont destinées à des fins agricoles. Pour y parvenir, différentes NPs métalliques (argent, quantum dot), oxydes métalliques (dioxyde de titane, oxyde de zinc) et NPs de polystyrène ont d’abord été mesurés par AUC à l’aide des différents systèmes de détection (absorbance, fluorescence et interférence). Dans le cas des allosphères, un grand nombre d'essais préliminaires ont été réalisés afin d'optimiser la vitesse d'ultracentrifugation, le temps d'ultracentrifugation, le nombre de numérisations et la concentration de l'échantillon. Un protocole optimisé a été utilisé pour la détermination du diamètre hydrodynamique (dh) des NPs. Les différentes analyses qui ont été réalisées dans cette étude révèlent que l’AUC permet de déterminer la taille de très petites NPs. Par ailleurs, une étude du comportement de ces allosphères pour des pH entre 4-8, des forces ioniques de 0 à 500 mM, en présence ou absence de matière organique naturelle a été entreprise. Les travaux ont montré que le dH était d’environ 7,0 nm avec de petites augmentations à faible pH, ou à très grande force ionique ou dureté. Ces résultats indiquent la grande stabilité physique et chimique des allosphères qui auront, ainsi, une grande mobilité dans les sols. La diffusion de lumière dynamique et la spectroscopie de corrélation de fluorescence ont été utilisées afin de valider les résultats obtenus par l’AUC. / The use of nanoparticles (NPs) in numerous industrial fields is becoming more common, which increases their propagation in the environment. Their generally unknown persistence, mobility, bioaccumulation and toxicity all contribute to increased risks to human health and to ecosystems. Unfortunately, their characterization and quantification are complex analytical challenges due in large part to their dynamic nature (small size, high reactivity and instability). The objective of this study was to characterize polymeric nanoparticles (Allosperse®), which are intended for the dispersion of the nanopesticides using analytical ultracentrifugation (AUC). To achieve this goal, the sizes of various metallic nanoparticles (nAg, QD), metallic oxides (nTiO2, nZnO) and polystyrene nanoparticles (nPS) were first determined by AUC using different detectors (absorbance, fluorescence and interference). In the case of polymeric nanoparticles, a number of preliminary tests were carried out in order to optimize the speed and duration of the ultracentrifugation, the number of scans and the concentration of the NPs for the determination of their hydrodynamic diameter (dh). The analysis indicated that the AUC was able to measure the sizes of the smallest nanoparticles. In addition, evaluations of the behavior of these nanoparticles between pH 4-8, ionic strengths from 0 to 500 mM, in the presence and absence of natural organic matter (NOM) showed that they had a dh of about 7.0 nm with small increases at low pH or for large ionic strengths or hardness. These results strongly demonstrated a high physical and chemical stability of allosphères, which implied that they would have a high mobility in soils. Dynamic light scattering (DLS) and fluorescence correlation spectroscopy (FCS) were used to validate the results obtained by the AUC.

La NADPH cytochrome P450 réductase (CPR) est une flavoprotéine multidomaines appartenant à la famille des diflavines réductases et un des composants essentiels du système redox des cytochromes P450. La CPR est formée de deux domaines catalytiques contenant des groupements prosthétiques FAD et FMN et d'un domaine de connexion. Le domaine FAD reçoit deux électrons du NADPH et les transfère un par un au domaine FMN, qui, à son tour, les transfère aux accepteurs. Le transfert d’électron du FMN vers les accepteurs nécessite un déplacement du domaine FMN par rapport au reste de la molécule. Au fils des années, les études structurales menées sur la CPR ont mis en évidence la réorganisation structurale et l’arrangement des domaines dans cette protéine. Cependant, les résultats de ces analyses ne fournissent pas d’informations concernant la vitesse à laquelle les mouvements des domaines de la CPR s’effectuent et n’incluent toujours pas les paramètres qui induisent le changement conformationnel ainsi que l'influence de ces changements sur l’activité catalytique de la CPR.Le projet de cette thèse a consisté à apporter de nouveaux éléments de compréhension sur la relation entre les changements conformationnels de la CPR et son cycle catalytique. La première partie de ce travail a porté sur le développement de stratégies de préparation au marquage des domaines catalytiques de la CPR, destinés à l’étude dynamique de cette protéine par le FRET. Différentes stratégies ont été envisagées parmi lesquelles l’incorporation de p-acétyle phénylalanine sur des positions définies dans la CPR. La deuxième partie de ce travail est consacrée à l’étude dynamique de la CPR via des techniques de RMN et SAXS combinées à des approches biochimiques. Les expériences menées ont permis de caractériser en solution et en absence de NaCl, la présence d’un état rigide, globulaire en conformation fermée dans laquelle les domaines FMN et FAD sont maintenus « verrouillés » par des interactions à l’interface entre ces deux domaines. L’augmentation de la concentration en NaCl permet une transition de cet état « verrouillé » vers un état plus ouvert pour lequel il n’y a plus d’interface entre les domaines FAD et FMN. L’état « déverrouillé » de la CPR correspond à un équilibre dynamique entre un ensemble de conformations en échange rapide. Cet équilibre est contrôlé par la force ionique et l’activité catalytique de la CPR est maximale lorsque les états verrouillés et déverrouillés sont également peuplés. Le modèle cinétique proposé par nos études a permis de mettre en évidence un lien direct entre la dynamique des domaines et l’activité du transfert d’électron au cours de cycle catalytique de la CPR. / NADPH cytochrome P450 reductase (CPR) is a multidomain flavoprotein that belongs to the diflavines reductase family. It is an essential component of redox system delivering electrons for cytochrome P450. CPR is composed of two catalytic domains containing FAD and FMN prosthetic groups and a connecting domain. FAD domain receives two electrons from NADPH and transfers them one by one to the FMN domain, which in turn transfers them to the acceptor. The electron transfer from FMN to the acceptor requires a large domain movement. Over the years, structural studies of CPR have highlighted the reorganization and arrangement of domains in this protein. However, the results of these analyses do not provide any information about how fast the domains movements takes place in CPR, and do not always include the parameters that induce conformational change as well as influence of those changes on the catalytic activity of the CPR. This thesis aims to bring new elements of comprehension on the relationship between conformational changes in CPR and its catalytic cycle. The first part of the work concerned the development of strategies to label the catalytic domains of CPR, a prerequisite for the dynamic study of this protein by FRET. Different strategies have been proposed including the incorporation of p-acetyl phenylalanine at defined positions in CPR. The second part of this work is devoted to the dynamic study of CPR through a combined SAXS, NMR and biochemical approaches. The experiments conducted allowed to characterize the presence of a rigid and globular state of closed conformation for CPR, in solution and in the absence of NaCl. In this conformation the FMN and FAD domains are kept "locked" by interface interactions between these two domains. Increasing the NaCl concentration permits the transition from the "locked" stats to an open conformation in which there is no more interface between the FAD and FMN domains. The "unlocked" state of CPR is a dynamic equilibrium between ensembles of conformations in fast exchange. This equilibrium is controlled by the ionic strength and CPR presents its maximum catalytic activity when the locked and unlocked states are equally populated. We proposed a kinetic model which allows demonstrating a direct link between the domain movement and electron transfer activity during the catalytic cycle of CPR.