Les myopathies sont une maladie rare qui entraine une déficience musculaire. Il apparait que la plupart des myopathies présentent une modification dans la biodistribution et la concentration des collagènes. Le diagnostic actuel de ces maladies repose sur l’étude de protéines déficientes par des outils de biologie moléculaire dont les résultats sont incertains. Nous proposons de développer la spectro-imagerie IRTF pour différencier les cinq principaux types de collagène dans le tissu conjonctif musculaire. Pour cela, nous avons appliqué deux méthodes : la déconvolution spectrale de l’amide I et la détermination des coefficients d’extinction anisotropes des fibres. Nous avons ensuite mis au point une matrice synthétique mimant la composition moléculaire d’un tissu musculaire squelettique d’un muscle de bœuf. Cette matrice a pour but de calibrer la spectro-imagerie IRTF et de quantifier à moyen terme les collagènes dans les tissus. / Myopathies are a rare disease which leads a muscular deficiency. It seems that most of the myopathies present a modification in the biodistribution and in the concentration of collagens. The current diagnosis of these diseases is based on the study of deficient proteins by molecular biology techniques whose the results are uncertain. We suggest developing the spectro-imaging IRTF to differentiate five main types of collagen in the muscular connective tissue. For that, we applied two methods: the spectral déconvolution of the amide I and the determination of the anisotropic extinction coefficient of the fibers. Then, we have set up a synthetic matrix miming the molecular composition of a squeletic muscular tissue of beef muscle. This matrix aims at calibrating the spectro-imaging IRTTF and at quantifying in the medium term the collagen in tissues.

Le travail présenté dans ce manuscrit consiste en une contribution à l'étude de ces structures RTM par microscopie Raman, afin de mesurer certains paramètres tel que la réticulation, l'identification de composés chimiques, les contaminations, l'homogénéité d'additifs… mais aussi sur l'utilisation de ces mesures dans le cadre d'une modélisation numérique de ces structures. Cette Thèse de Doctorat s'inscrit dans un programme pour le remplacement des mesures actuelles intrusives, destructives et indirectes par une mesure in situ via un capteur Raman implanté dans l'outillage et à la construction du système en milieu industriel. Avec comme but d'optimisation par exemple les procédés de fabrication des pales d'éolienne, ponts de bateaux de garantir et valider des critères de qualité des pièces techniques à forte valeur ajoutée et enfin d'optimiser les caractéristiques physico-chimiques liées à la mis en œuvre dans l'outillage / The work presented in this manuscript is a contribution to the study of these structures RTM Raman microscopy, to measure parameters such as curing, the identification of chemical compounds, contamination, uniformity as addenda but ... also on the use of these measures in the framework of a numerical modelling of these structures. This Thesis is a program for replacing the current intrusive, destructive and indirect measurement in-situ Raman via a sensor implanted in the equipment and system construction in an industrial environment. With the aim of optimization processes such as manufacturing wind turbine blades, bridges boat guarantee and quality criteria of technical parts with high added value and to optimize the physical and chemical related to the mission implemented in tooling.

Les composites à matrice céramique SiC/SiC sont des matériaux prometteurs pour le remplacement des superalliages dans les moteurs pour l’aviation civile et militaire. La matrice de SiC des composites est réalisée par dépôt chimique en phase vapeur (CVD). Le précurseur actuellement utilisé à l’échelle industrielle est le méthyltrichlorosilane (MTS, CH3SiCl3) dilué dans le dihydrogène (H2). Ce système chimique peut dans certains cas conduire à des écarts à la stoechiométrie des dépôts ainsi qu’à des gradients de densification au sein du composite final. Deux nouvelles molécules ont été envisagées dans le cadre de la thèse pour remédier aux inconvénients du MTS. Le vinyltrichlorosilane (VTS, C2H3SiCl3), composé d’un groupement vinyle (deux carbones doublement liés), susceptible de stabiliser la liaison Si-C de la molécule et favoriser une réactivité couplée de silicium et du carbone, propice au dépôt de SiC pur. Le méthylsilane (MS, CH3SiH3), qui ne possède pas d’atomes de chlore limitant la réactivité hétérogène. Son utilisation devrait en outre permettre de réduire le traitement des effluents en sortie de réacteur.La pertinence de ces deux précurseurs a été évaluée par une approche expérimentale mettant en évidence les régimes cinétiques associés aux deux molécules et en s’intéressant à la nature du solide déposé. Cette approche est couplée à une modélisation de la phase homogène et à des mesures IRTF des gaz froids sortant du réacteur, dans le but de comprendre les phénomènes chimiques mis en jeu pendant le dépôt.À basse température, la décomposition du VTS produit des hydrocarbures réactifs qui inhibent le dépôt de SiC et conduisent à un large excès de carbone libre. Le solide devient stoechiométrique à température moyenne, au-delà d’un domaine de bi-stabilité de la vitesse de dépôt (R). C2H4 et SiCl4 sont alors majoritairement formés. Les transferts de masse (TM) limitent la vitesse de dépôt à haute température et un léger excès de C réapparait dans le solide, associé à la formation C2H2.Le système MS/Ar réagit à plus basse température que VTS/H2 et le rendement en solide est beaucoup plus élevé (seules des traces de CH4 sont détectées à haute température en sortie du réacteur). Inversement à VTS/H2, le solide est excédentaire en Si à basse température, stoechiométrique à température moyenne et, dans certains cas, riche en C à haute température (R est alors limitée par les TM).La composition, la structure et la texture des dépôts de SiC issus des deux systèmes ont été corrélées avec les conditions expérimentales (température, pression, temps de séjour). Sur substrat dense, les transitions observées traduisent des variations de concentration des précurseurs effectifs de C et de Si, voire des changements du mécanisme de dépôt. L’aptitude à l’infiltration (CVI) a également été jugée à l’aide de substrats poreux modèles. Les profils d’épaisseurs et de composition le long d’un canal traduisent l’effet du temps de diffusion des gaz le long du pore, mais aussi l’appauvrissement local en réactifs. Comparativement au système MTS/H2 testé dans des conditions de référence, des conditions plus favorables à la CVI ont été établies pour les systèmes VTS/H2 et MS/Ar. / The aim of this thesis is to understand the gas-phase mechanisms that occured during the chemical vapor deposition of silicon carbide from two precursors with different chemistry (chlorinated precursor and non-chrloinated one). Thanks to this study, optimal conditions for infiltration with these two precursors should be found.

Le travail présenté dans ce manuscrit consiste en une contribution à l'étude de ces structures RTM par microscopie Raman, afin de mesurer certains paramètres tel que la réticulation, l'identification de composés chimiques, les contaminations, l'homogénéité d'additifs... mais aussi sur l'utilisation de ces mesures dans le cadre d'une modélisation numérique de ces structures. Cette Thèse de Doctorat s'inscrit dans un programme pour le remplacement des mesures actuelles intrusives, destructives et indirectes par une mesure in situ via un capteur Raman implanté dans l'outillage et à la construction du système en milieu industriel. Avec comme but d'optimisation par exemple les procédés de fabrication des pales d'éolienne, ponts de bateaux de garantir et valider des critères de qualité des pièces techniques à forte valeur ajoutée et enfin d'optimiser les caractéristiques physico-chimiques liées à la mis en œuvre dans l'outillage.

L'HexaazahexaNitroIsoWurtzitane (ou HNIW), dérivé hexanitré, encore appelé CL20, est une nouvelle molécule hautement énergétique, qui présente quatre formes polymorphes : α, β, γ et ε. La forme ε est la plus active et la commercialisation stipule de fournir un produit dont la teneur en forme ε soit supérieure à 95%, avec estimation des teneurs des autres formes ainsi que de l'impureté majoritaire (dérivé pentanitré). L'objet du présent travail est d'une part de caractériser les différentes formes polymorphes, et d'autre part de mettre au point, d'optimiser et de valider une méthode d'analyse quantitative du CL20 polymorphe par couplage spectro-métrie IRTF/chimiométrie, respectant les impératifs techniques et commerciaux et transférable sur site industriel. Les méthodes chimiométriques sont utilisées pour concevoir l'expérimentation et traiter l'information expérimentale nécessaire (étalonnage et validation).

Le carcinome hépatocellulaire (CHC) est la 3ème cause de mortalité par cancer dans le monde. L'identification de nouveaux marqueurs sériques est cruciale pour améliorer le pronostic. Dans ce travail, nous avons évalué l'intérêt de la spectroscopie vibrationnelle, infrarouge et Raman, appliquée au sérum pour le diagnostic du CHC. Dans un premier temps, nous avons réalisé 2 études pilotes pour évaluer le potentiel de ces deux approches. L'intérêt de la spectroscopie Raman appliquée au sérum a été évalué chez 37 patients cirrhotiques avec CHC et 34 patients cirrhotiques sans CHC. L'analyse des données spectrales a permis de classer les patients avec un taux d'exactitude diagnostique de 85 à 91%. Nous avons également démontré l'intérêt diagnostique de la spectroscopie IRTF dans une population de 40 patients avec CHC et 39 patients sans CHC. Dans cette étude, le taux d'exactitude diagnostique était de 82 à 86%. Dans un deuxième temps, nous avons mené une étude sur un plus grand nombre de patients afin de valider les résultats obtenus dans l'étude pilote IRTF. Les caractéristiques spectrales IRTF du sérum de 308 patients cirrhotiques avec CHC ont été comparées à celles du serum de 509 patients cirrhotiques sans CHC. L'analyse des données spectrales par deux méthodes de classification supervisée, SVM et PLS-DA, n'a pas permis de confirmer les résultats obtenus dans cette étude pilote. Avec un taux d'exactitude diagnostique entre 50 et 60 %, l'analyse spectrale IRTF du sérum entier n'apparait pas discriminante pour distinguer les patients cirrhotiques avec et sans CHC. Ce résultat souligne la nécessité de confirmer sur un grand nombre de patients les résultats obtenus dans des études pilotes. L'analyse spectrale ciblée sur des fractions du sérum pourrait permettre d'identifier plus efficacement des marqueurs diagnostiques en évitant la superposition des informations spectrales liées aux multiples molécules présentes dans le sérum entier. / Hepatocellular carcinoma (HCC) is the third cause of cancer death in the world. The identification of novel serum markers is crucial to improve the prognosis. In this work, we evaluated the potentiels of vibrational spectroscopy, infrared and Raman spectroscopy, applied to serum to diagnose HCC. On a first step, two pilot studies were conducted to evaluate these two approaches. Raman spectroscopy applied to the serum was tested in 37 cirrhotic patients with HCC and 34 cirrhotic patients without HCC. Analysis of spectral data showed that it was possible to classify patients with a diagnostic accuracy rate of 85 to 91%. We also demonstrated the diagnostic performance of FTIR spectroscopy in a population of 40 patients with HCC and 39 patients without HCC. In this study, the diagnostic accuracy rate was 82 to 86%. In a second step, an FTIR study on a larger number of patients was performed to validate the results obtained in the pilot studiey. FTIR spectral characteristics of 308 serum from cirrhotic patients with HCC were compared with those of 509 cirrhotic patients without HCC. The supervised classification methods, SVM and PLS -DA were applied but did not confirm the results obtained in the pilot study. The diagnostic accuracy was between 50 and 60%, FTIR spectral analysis of whole serum does not appear discriminant enough to differentiate cirrhotic patients with and without HCC. This result highlights the need to confirm on a large number of patients results in pilot studies. Spectral analysis of serum fractions could be an alternative to more effectively identify diagnostic markers avoiding overlapping spectral information related to the complex composition of whole serum.

Les gliomes sont des tumeurs agressives de mauvais pronostic, très angiogéniques et infiltrantes ce qui rend leur exérèse particulièrement difficile. Vu les limites des techniques actuelles d’imagerie, nous avons proposé la spectro-imagerie Infrarouge à Transformée de Fourier (IRTF), d’une résolution spatiale de 6 µm, pour apporter une information moléculaire à l’examen histologique actuel des gliomes. Nos travaux ont été fondés sur la recherche de paramètres moléculaires des vaisseaux sanguins, notamment sur la base des contenus de leur membrane basale. Celle-ci subit des altérations dûes au stress angiogénique tumoral. Nous avons mis en évidence des altérations de la structure secondaire des protéines (tels les collagènes) des vaisseaux sanguins au cours de la croissance de la tumeur. Nous avons aussi évalué les modifications des chaines d’acides gras des phospholipides membranaires, qui révélent un degré d’insaturation plus important pour les vaisseaux tumoraux. Ensuite, sur un modèle de gliome murin, nous avons établi une méthode efficace de classification des capillaires sanguins sur la base d’absorptions de leurs contenus glucidiques et lipidiques, permettant de discriminer totalement les capillaires sains et tumoraux. La combinaison de ces paramètres a été mise à profit pour assurer une histopathologie moléculaire des gliomes humains. Nos résultats ont démontré qu’il est possible de différencier entre la vasculature saine et tumorale sur ces gliomes humains, ce qui permet une bonne délimitation des zones tissulaires correspondantes. Cette technique pourrait devenir un outil analytique fiable, rapide d’une durée compatible avec la chirurgie et donc très utile pour les neurochirurgiens. / Malignant gliomas are very aggressive tumors with poor prognosis, highly angiogenic and invasive into the surrounding brain parenchyma, making their resection very difficult. Regarding the limits of current imaging techniques, we have proposed Fourier Transform Infrared (FTIR) spectro-imaging, with a spatial resolution of 6 µm, to provide molecular information for the histological examination of gliomas. Our work was based on the research of molecular parameters of blood vessels, notably on the basis of the contents of their basement membrane, which undergoes changes due to tumor angiogenic stress. We have identified alterations of the secondary structure of proteins (such as collagen) in blood vessels during tumor growth. We have also assessed the changes in fatty acyl chains of membrane phospholipids, which revealed a higher unsaturation level in tumor vessels. Then, on a murine glioma model, we have established an efficient method of blood vessels classification based on their carbohydrates and fats contents, allowing the differentiation between healthy and tumor blood vessels. The combination of these parameters was used to provide a molecular histopathology for the study of human gliomas. Our results have demonstrated the feasibility of differentiating between healthy and tumor vasculature in these human gliomas, which help delimitating areas of corresponding tissue. This technique could become a reliable and fast analytical tool, with duration compatible with the surgery and thus very useful for neurosurgeons.

Les contaminations par les moisissures représentent un problème majeur au sein de l'industrie agroalimentaire, pharmaceutique, cosmétique, et dans le secteur médical. Actuellement, l'identification des champignons filamenteux est basée sur l'analyse des caractéristiques phénotypiques, nécessitant une expertise et pouvant manquer de précision, ou sur les méthodes moléculaires, coûteuses et fastidieuses. Dans ce contexte, l'objectif de cette étude a consisté à développer un protocole simple et standardisé à l'aide de la spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier (IRTF) combinée à une méthode d'analyse chimiométrique, proposant une méthode alternative pour l'identification rapide des moisissures. Au total, 498 souches de champignons filamenteux (45 genres et 140 espèces) ont été analysées à l'aide d'un spectromètre IRTF à haut débit. L'analyse discriminante des moindres carrés partiels (PLS -DA), méthode chimiométrique supervisée, a été appliquée à chaque spectre dans les gammes spectrales 3200-2800 et 1800-800 cm-1. Différents modèles de calibration ont été construits à partir de 288 souches, ceci en cascade de la sous-division jusqu'à l'espèce en se basant sur la taxonomie actuelle. La prédiction des spectres en aveugle, obtenus à partir de 105 souches, au niveau du genre et de l'espèce est respectivement de 99,17 % et 92,3 %. La mise en place d'un score de prédiction et d'un seuil a permis de valider 80,22 % des résultats. L'implémentation d'une fonction de standardisation (SF) a permis d'augmenter le pourcentage de spectres bien prédits, acquis sur un autre instrument, de 72,15 % (sans fonction) à 89,13 %, validant la transférabilité de la méthode. Puisqu'une biomasse mycélienne suffisante peut être obtenue après 48h de culture et que la préparation des échantillons implique l'utilisation d'un protocole simple, la spectroscopie IRTF combinée à la PLS-DA apparaît comme une méthode rapide et peu coûteuse, ce qui la rend particulièrement attractive pour l'identification des champignons filamenteux au niveau industriel. Les résultats obtenus placent la spectroscopie IRTF parmi les méthodes analytiques prometteuses et avant-gardistes, possédant un haut pouvoir discriminant et une forte capacité d'identification, en comparaison avec les techniques conventionnelles. / Mold contaminants represent a major problem in various areas such as food and agriculture, pharmaceutics, cosmetics and health. Currently, molds identification is based either on phenotypic characteristics, requiring an expertise and can lack accuracy, or on molecular methods, which are quite expensive and fastidious. In this context, the objective was to develop a simple and standardized protocol using Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy combined with a chemometric analysis, allowing to implement an alternative method for rapid identification of molds. In total, 498 fungal strains (45 genera and 140 species) were analyzed using a high-throughput FTIR spectrometer. Partial Least Squares Discriminant Analysis (PLS-DA), a supervised chemometrics method, was applied to each spectrum in the spectral ranges 3200-2800 and 1800-800 cm-1 for the identification process. Using 288 strains, different calibration models were constructed in cascade and following the current taxonomy, from the subphylum to the species level. Blind prediction of spectra from 105 strains at the genus and species levels was achieved at 99.17 % and 92.3% respectively. The establishment of a prediction score and a threshold permitted to validate 80.22% of the obtained results. The implementation of a standardization function (SF) permitted to increase the percentage of well predicted spectra from strains analyzed using another instrument from 72.15% (without SF) to 89.13% and permitted to verify the transferability of the method. Since sufficient mycelial biomass can be obtained at 48h culture and sample preparation involved a simple protocol, FTIR spectroscopy combined with PLS-DA is a very rapid and cost effective method, which could be particularly attractive for the identification of moulds at the industrial level. The results obtained places FTIR spectroscopy among the avant-garde promising analytical approaches, with high discriminant power and identification capacity, compared to conventional techniques.

La principale propriété des amines est leur basicité. Nous avons donc mesuré un type de basicité des amines non encore réellement étudié à ce jour, leur basicité de liaison H. Nous l'avons fait par la détermination des paramètres thermodynamiques, ∆G, ∆H et ∆S, de la réaction de formation de liaison H entre le 4-fluorophénol, et une centaine d'amines. Nous avons également déterminé l'échelle spectroscopique de basicité de liaison H, ∆ν(OH) et montrons que chacune des échelles ∆G, ∆H et ∆ν(OH) apporte sa contribution à la connaissance de la basicité des amines. L'étude de différents descripteurs empiriques (effets de substituants) et théoriques (potentiel électrostatique, variation d'énergie électronique par complexation) de la basicité de liaison H est réalisée. La lipophilie d'environ 150 bases azotées est modélisée avec succès à partir de seulement deux paramètres structuraux : le volume molaire et l'énergie de Gibbs de liaison H. Nous montrons également que l'échelle de basicité de liaison H est différente des échelles de basicité de Brönsted pKa en solution aqueuse ou GB en phase gazeuse. Dans ce contexte nous avons étudié l'aptitude de la nicotine et la nornicotine à former des liaisons H et à se protoner en phase gazeuse. En effet la nicotine possède une riche activité biologique et son pharmacophore est constitué d'un azote amino protoné et d'un azote pyridinique accepteur de liaison H. Nous montrons que l'azote sp3 est un second site accepteur de liaison H, pour la nicotine et la nornicotine, expliquant la lipophilie de ces bases. Le site de protonation de la nornicotine en phase gazeuse est l'azote sp2, très favorisé par une liaison intramoléculaire CHLN. Par contre les basicités protoniques des deux azotes de la nicotine semblent très peu différentes.

Cette étude porte sur la cristallochimie du manganèse dans les silicates ferromagnésiens, clino-amphiboles et phyllosilicates 2:1, abordée par voie expérimentale en milieu hydrothermal, sous différentes conditions de température, de pression, et de fugacité d'oxygène qui conditionnent ses états de valence. La caractérisation des phases et assemblages obtenus a été réalisée par diffraction des rayons X, microsonde électronique, microscopie électronique à balayage, absorption optique, analyses thermogravimétriques, spectrométries infrarouge et Raman, et spectrométrie d'absorption X (EXAFS).<br /><br />Le manganèse, qui possède plusieurs états de valence, se traduisant par des valeurs de rayon ionique variées, est susceptible d'occuper différents sites dans les silicates ferromagnésiens, comme dans les oxydes et bien d'autres composés.<br /><br /> Dans les clino-amphiboles, de type trémolite, et de type richtérite prise comme modèle des clino-amphiboles sodi-calciques, comme dans les phyllosilicates 2:1, talc, phlogopite et clintonite, l'importance des contraintes stériques sur la capacité d'incorporation du manganèse et sa possible distribution dans les différents sites des structures concernées a été démontrée. La multiplicité des sites aptes à accueillir le manganèse permet sa distribution sur l'ensemble des sites octaédriques M1,2,3 et antiprisme pseudo-cubique M4 des clino-amphiboles, comme des phyllosilicates 2:1 en sites M1 et M2 et potentiellement en position interfoliaire. <br /><br /> Cette étude montre que le manganèse divalent peut effectivement se distribuer sur l'ensemble des sites M dans la manganocummingtonite, équivalent manganifère de la trémolite. Dans les clino-amphiboles de type richtérite, synthétisées en conditions oxydantes, la présence du manganèse en sites octaédriques M1,2,3 provoque un changement d'état de valence 2+ ® 3+, qui entraîne une non-protonation locale voire totale de l'amphibole, comme dans la ungarettiite, NaNa2( )Si8O22O2, décrite dans le milieu naturel, et dont les conditions de stabilité ont été déterminées au cours de ce travail.<br /><br />De même, dans les phyllosilicates, on montre la possibilité d'occupation de différents sites par Mn2+, les sites M, mais aussi le site interfoliaire dans la clintonite. Dans le talc, le remplacement de Mg2+ par Mn2+ est restreint à moins de 20%, pour des raisons d'adaptation dimensionnelle entre couches tétra- et octaédriques. Par contre, la souplesse structurale des micas permet une incorporation plus élevée de Mn2+. L'association du manganèse divalent avec des éléments de plus faible taille, tels que l'aluminium, le magnésium ou le zinc, dans les micas de type phlogopite, permet, pour des raisons stériques, de stabiliser leur structure. En conditions oxydantes, Mn3+, de plus faible rayon ionique que Mn2+, contribue aussi à cette adaptation, comme dans la norrishite, K( Li)Si4O12, ce qui entraîne, comme dans les amphiboles, une non-protonation.