L'association entre un métal de transition et des cyclodextrines est d'un grand intérêt pour développer de nouveaux catalyseurs, mimes enzymatiques, capteurs ou fils moléculaires. L'interaction entre un complexe métallique et une cyclodextrine ouvre de nouvelles opportunités dans la chimie de coordination où de nouvelles réactivités et sélectivités sont attendues. Dans ce contexte, plusieurs composés totalement originaux de type cobalt(II)-cyclodextrines et cuivre(II)-cyclodextrines ont été synthétisés et caractérisés par voie électrochimique. La réactivité des espèces bas-valentes électrogénérées a été également étudiée vis-à-vis de dérivés halogénés alkyles et aromatiques. Il a été démontré que la dualité stabilité / réactivité des espèces transitoires pouvait être modulée en fonction de la nature du ligand greffé sur la cyclodextrine. Des études spectrophotométriques UV-Visible et spectroscopiques on été associées à ce travail, afin d'étudier la structure en solution d'un de ces complexe métallo-cyclodextrines. Ce travail original ouvre de nouvelles opportunités dans l'utilisation d'effets supramoléculaires biomimétiques dans les processus catalytiques afin de les rendre plus efficaces et sélectifs aussi bien en solvants organiques qu'en milieu aqueux (chimie verte).

Les préoccupations de la population mondiale à l’égard des problèmes de pollution des cours d’eau et de l’environnement en général datent de longtemps et ne cessent de prendre de plus en plus d’ampleur dans le monde actuel. Bien que plusieurs recherches aient été menées en vue [de] cerner la problématique, Santé Canada et l’U.S. EPA (United States Environment Protection Agency) ont souligné le besoin de surveiller les polluants émergents, dans les effluents et les boues d'épuration des eaux usées, dans les lixiviats de sites d'enfouissement et dans les eaux réceptrices situées en aval des stations d’épuration des eaux usées (STEP). C'est dans cette optique que l’étude présente, qui vise à simuler le transport in situ de polluants émergents et de métaux traces dans un cours d’eau, en aval de l’exutoire d'une STEP municipale à l’aide du modèle hydrodynamique-environnemental Delft3D, a été élaborée. L'étude porte spécifiquement sur le plastifiant bisphénol A (BPA), 22 molécules pharmaceutiques et 6 métaux traces (Cu, Pb, Mn, Mo, V, Fe). Les données requises pour caler et valider le modèle hydrodynamique ont été mesurées in situ dans le bief étudié de la rivière Coaticook (Qc, Canada). Quant aux concentrations des substances visées requises pour la modélisation de qualité, elles ont été analysées à l’aide d’un Ultra Performance Liquid Chromatography couplé à un spectromètre de masse en tandem (UPLC/MS-MS) pour le cas du BPA et des pharmaceutiques et d’un Induced Coupled Plasma couplé à un spectromètre de masse (ICP/MS) pour le cas des métaux traces. Dans le cas du BPA et des molécules pharmaceutiques, les concentrations dans les échantillons de l’effluent de la STEP, de l’eau de surface et des sédiments étaient inférieures à leurs limites de quantification (évaluées respectivement à 3.5ppb et 10ppt). Seul l’ibuprofène a été retrouvé avec une concentration de 10ppt dans l’effluent de la STEP. Pour ce qui est des métaux traces, les concentrations respectives du Mn, V et Fe étaient de 12.9ppb, 0.15ppb et 1303ppb dans l’effluent de la STEP et de 3.3±0.6ppb, 0.06±0.04ppb, 381±65ppb dans l’eau de surface. Les concentrations du Pb et du Mo dans l’effluent et dans l’eau de surface se sont avérés inférieures à leurs LDQ. Dans les sédiments, seuls le Mn et le Fe ont été retrouvés avec des concentrations de 2261+ 967 mg/kg et de 15664+ 6040 mg/kg respectivement. Ainsi, seul le Fe et le Mn se sont avérés problématique pour la modélisation de qualité vu que les résultats d’analyse des autres substances étaient soit peu pertinents, soit en dessous des LDQ ou soit inférieurs aux critères de qualité des sédiments d'Environnement Canada et du MDDEFP. Les résultats de la modélisation ont montré qu’il existe une bonne concordance entre les résultats de modélisation de qualité et ceux observés in situ. Les erreurs relatives moyennes dans le bief étudié ont été évaluées à 27.3% (r² = 0.7) pour les hauteurs d’eau et 32.5% (r² = 0.66) pour les vitesses moyennes lors de la modélisation hydrodynamique et à 7.4 % (R² = 0.95) et de 16.10 % (R² = 0.88) respectivement sur les concentrations de Mn dans l’eau de surface et dans les sédiments lors de la modélisation de la qualité de l’eau.

Lorsque leurs dimensions deviennent nanométriques, les matériaux présentent généralement des propriétés bien différentes de celles mesurées aux échelles supérieures. Ainsi, concernant les propriétés mécaniques, il est, par exemple, souvent fait état d’une résistance accrue à la déformation plastique. Toutefois, une majorité des travaux dans ce domaine concerne des systèmes à une dimension, tels que les nanofils et les nanopiliers. Nos connaissances des propriétés mécaniques d’un autre type de système ’nano’, à savoir les nanoparticules, restent actuellement limitées, ce qui est surprenant en regard de leur immense champ d’applications.Les travaux ici présentés portent sur les propriétés mécaniques de nanoparticules sphériques de matériaux métalliques de structure cubique à faces centrées (aluminium, nickel, cuivre). Ils ont été conduits à l’aide de simulations de dynamique moléculaire de compression uniaxiale.Ces dernières permettent d’analyser finement les mécanismes de plasticité à l’échelle atomique.Deux axes principaux d’étude ont été retenus : l’influence de la taille des nanoparticules et géométrie de la surface de contact dans la gamme de taille étudiée (4-80 nm) lors des premiers stades de déformation plastique. Nous montrons ainsi que cette dernière influe sur la limite d’élasticité, ainsi que sur le mode de déformation plastique, tel que le maclage. / When characteristic dimensions decrease to nanometer, materials often exhibit different properties than those measured at higher scales. So, in terms of mechanical properties,increased resistance to plastic deformation is often reported. However, most research works in this domain focused on one dimensional systems like nanowires and nanopilars. Our knowledge concerning mechanical properties for another type of ’nano’ system, nanoparticles, are in fact much more limited. This is surprising, since they can be used in immense field of applications.The work presented here deals with the mechanical properties of spherical nanoparticles of face centered cubic metallic materials (aluminium, nickel, copper). They were conducted using molecular dynamics simulations under uniaxial compression. These last ones allow to analyze finely the mechanisms of plasticity at the atomic scale. Two main areas of study were selected :the influence of nanoparticle size and the orientation of the compression axis. Our results highlight the predominant role of contact surface geometry in the size range studied (4-80 nm) during the early stages of plastic deformation. We thus show that the latter influences the yield strength, as well as the plastic deformation mode, such as smearing.

La simulation numérique du soudage peut être améliorée par une meilleure connaissance des propriétés thermophysiques des métaux à l’état liquide. Un approfondissement de cette connaissance requiert un dispositif capable de conditionner ces métaux à de très hautes températures en vue de les caractériser. Après un état de l’art sur les techniques de caractérisation adaptées à ces échelles de températures (chapitre 1), ce manuscrit détaille les travaux, principalement expérimentaux, dédiés aux développements d’un dispositif capable d’élever des métaux jusqu’à 2 500 °C (chapitres 3 et 4) et d’un pyromètre à cinq longueurs d’onde pour mesurer cette température (chapitres 2, 4 et 5). Le dispositif chauffe par induction une tour en graphite, le creuset étant placé en son centre, et a été dimensionné via une simulation magnéto-thermique 2D axisymétrique à l’aide du logiciel Comsol Multiphysics®. Parallèlement, le pyromètre a été développé dans le but de mesurer simultanément la température et l’émissivité. En l’absence de corps noir à hautes températures, plusieurs expériences ont été menées pour étalonner ce dernier ; elles ont été basées sur la mesure de la température de fusion/solidification de corps purs. En fonction de leur tenue et pour couvrir la plus large gamme de température possible, les métaux choisis sont le fer, le chrome, ou encore le niobium. Les expériences ont montré l’efficacité du pyromètre et la capacité maximale du dispositif hautes températures lors de la fusion du niobium à environ 2 500 °C. Enfin, le pyromètre a été utilisé lors d’une opération de soudage à l’arc, au cours de laquelle la température a été estimée sur une gamme de 1 000°C – 2 500°C. / Welding simulation can be improved by a better knowledge of molten metals thermophysical properties. This improvement requires characterization using a very high temperature apparatus. After portraying a state of the art on characterization technics adapted to this temperature range (chapter 1), this manuscript details works, principally experimental, dedicated to the developments of a device able to heat metals up to 2 500 °C (chapters 3 and 4) and of a five wavelengths pyrometer in order to measure this temperature (chapters 2, 4 and 5). The device heats by induction a graphite tower, the crucible being placed at its center, and has been dimensioned by a magneto-thermal 2D axisymmetric simulation using the Comsol Multiphysics® software. In parallel, the pyrometer has been developed in order to measure both temperature and emissivity. In the absence of a high temperature blackbody, several experiments were carried out for the calibration of it; they were based on the use of the luminance of pure metals at their melting point. In order to cover the largest temperature range possible, chosen metals were iron, chromium, and even niobium. These experiments showed the efficiency of the pyrometer and the maximal ability of the high temperature device during the niobium melting around 2 500 °C. Finally, the pyrometer has been used on an arc welding process, in which temperature has been evaluated over a 1 000 °C – 2 500 °C temperature range.

Ces dernières années, les agrégats d’hélium superfluides ont fait l’objet de nombreuses études aussi bien expérimentales que théoriques. Le fruit de ces études a permis le développement de méthodes spectroscopiques innovantes (HENDI) utilisant les nanogouttes d’hélium comme l’ultime matrice, exploitant ainsi la très faible température de ce milieu particulier et sa faible interaction avec les dopants pour une meilleure résolution spectrale. Cependant, un nombre important de questions subsiste quant aux agrégats d’hélium dopés, particulièrement, ceux dopés par les alcalino-terreux. En effet, la position d’une impureté au sein de la gouttelette d’hélium est loin d’être un problème trivial pour certaines espèces telles les alcalino-terreux. Ceci est particulièrement vrai dans le cas où l’impureté est l’atome de magnésium. Des preuves expérimentales d’un état solvaté du magnésium sont annoncées dans la littérature tandis que de récentes expériences laissent penser à une position plutôt surfacique du magnésium dans les agrégats d’hélium. Du point de vue théorique, la même ambiguïté persiste quant à la position de Mg dans la nanogoutte d’hélium. Dans le but de contribuer à une meilleure compréhension des clusters d’hélium dopés par les métaux alcalino-terreux (Mg et Ca), nous avons, au cours de ce travail, dû déterminer avec précision les énergies d’interactions des états fondamentaux des systèmes van der Waals CaHe et MgHe. Pour ce faire, des méthodes ab initio telles les approches des clusters couplés (CC) mais aussi perturbationnelles (MP2 et MP4) ont été appliquées à ces deux systèmes avec succès. Les meilleurs potentiels d’interaction ont été utilisés par la suite comme potentiels d’interactions de paire dans l’approche Monte Carlo à diffusion (DMC) en combinaison de deux types de potentiel d’interaction pour l’hélium. Aussi bien pour CaHen que pour MgHen, des simulations DMC ont été produites depuis n = 1 jusqu’à n = 220, le résultat principal en est une position surfacique de l’impureté quelque soit l’alcalino-terreux considéré. Dans le cas particulièrement délicat des clusters d’hélium dopés par le magnésium, des calculs de DMC avec des contraintes géométriques montrent que le potentiel radial effectif de Mg dans He20 et He50 est plutôt plat. Enfin, sont présentés également les résultats concernant la recombinaison dynamique de deux atomes de magnésium à l’intérieur d’un agrégat d’environ 2000 atomes d’hélium utilisant une méthode basée sur un potentiel effectif pour l’interaction He-He / During the last decades, superfluid helium clusters have been widely studied both experimentally and theoretically. As a result of the latter studies, a new spectroscopic domain has emerged (HENDI) where helium nanodroplets are used as ultimate matrices for accurate spectroscopic measurements, taking advantage of their very low temperature and their weak interaction with the impurity. However, many questions still are remaining about the helium nanodroplets, especially those doped with alkaline-earth atoms. In fact, the simple position of an impurity in this medium is far from being trivial for some doping species like the alkaline-earth atoms. This is particularly true when the impurity is the magnesium atom. Experimental evidence of a completely Mg solvated state is announced in the literature whereas very recent experiments advance the opposite situation for the Mg atom (near the surface). From the theoretical point of view, the position of the Mg atom in the helium droplet still remain ambiguous in the actual literature. In order to contribute to a better understanding of the alkaline-earth (Mg and Ca) doped helium clusters, we have determined, in this work, accurate interaction energies for both CaHe and MgHe van der Waals systems. For this aim, ab initio methods such as the coupled clusters (CC) as well as Møller-Plesset approaches (MP2 and MP4) have been successfully applied to both systems. The best interaction potentials have been then used as pair interactions for the diffusion Monte Carlo (DMC) approach in combination with two accurate helium pair interactions. For both CaHen and MgHen, DMC calculations have been carried out for n = 1 up to 220, the result was a surface location of the dopant whatever the latter is. In the particularly delicate case of Mg doped helium clusters, constrained DMC calculations have been performed for He20 and He50. The results were a very flat energy profile in both cases. Finally, results concerning the dynamics of recombination of two Mg atoms based on an effective potential for helium inside an almost 2000 helium atom cluster are given

This work deals with the damage due to the simultaneous presence of hydrogen in atomic form and stress – straining.<p>The aim of this work is twofold: to better understand the hydrogen embrittlement mechanisms and to translate the acquired knowledge into a more appropriate qualification test. <p>The phenomena of hydrogen entry and transport inside the metals, together with the different types of damages due to the presence of hydrogen, are presented.<p>The analysis of the most important models proposed up to now for hydrogen embrittlement (HE) indicated that the slow dynamic plastic straining is a key factor for the embritteling process. There is a synergistic effect of hydrogen – dislocations interactions: on one hand hydrogen facilitates the dislocations movement (according to the HELP mechanism) and on the other hand dislocations transport hydrogen during their movement when their velocity is lower than a critical value. <p>This work is focused on supermartensitic stainless steels, base and welded materials. The interest on these materials is due to their broad use in offshore oil production. <p>First, the material’s characterisation with regards to hydrogen content and localisation was performed. This was conducted in charging conditions that are representative of industrial applications.<p>Because of previous industrial experience it was necessary to find a more appropriate qualification test method to asses the risk of HE. <p>In this work we proposed the stepwise repeated slow strain rate test (SW R – SSRT) as a qualification test method for supermartensitic stainless steels. <p>This test method combines hydrogen charging, test duration, plastic, dynamic and slow strains. Thus, this test method is coherent with both the model HELP proposed for hydrogen embrittlement and the observations of industrial failures. <p>The stepwise repeated slow strain rate test (SW RSSRT) is interesting not only as a qualification test of martensitic stainless steels, but also as a qualification test of conditions for using these materials (type of straining, range of strain and stress, strain rate, hydrogen charging conditions, etc.).<p><p><p><p>Ce travail se rapporte à l’endommagement provoqué par la présence simultanée de l’hydrogène sous forme atomique et une contrainte (appliquée où résiduelle). <p>Ce travail a comme but une meilleure compréhension du mécanisme de la fragilisation par l’hydrogène (FPH) et la recherche d’un essai de qualification qui soit cohérent avec ce mécanisme. <p>Les phénomènes liés à l’entrée et au transport de l’hydrogène au sein des métaux, ensemble avec les différents types d’endommagements dus à la présence de l’hydrogène, sont présentés.<p>L’analyse des modèles proposés jusqu’au présent pour la fragilisation par l’hydrogène (FPH) suggère que la déformation lente plastique dynamique est le facteur clé pour le processus de la fragilisation. Il y a un effet synergétique des interactions entre l’hydrogène et les dislocations: d’un coté l’hydrogène facilite le mouvement des dislocations (d’après le modèle HELP) et d’un autre coté les dislocations transportent l’hydrogène pendant leur mouvement, pourvu que leur vitesse soit en dessous d’une valeur critique. <p>Le travail a été conduit sur des aciers supermartensitiques, matériau de base et soudé. L’intérêt pour ces matériaux réside de leur large utilisation dans la production du pétrole en offshore. <p>D’abord, le matériau a été caractérisé du point de vu de la teneur et de la localisation de l’hydrogène. Les essais ont été conduits dans des conditions représentatives pour les cas industriels. <p>L’expérience industrielle d’auparavant indique qu’il est nécessaire de trouver un test de qualification plus approprié pour estimer la susceptibilité à la fragilisation par l’hydrogène. <p>Dans ce travail on propose un essai de traction lente incrémentée (SW R – SSRT) comme méthode de qualification pour les aciers supermartensitiques. <p>L’essai combine le chargement en hydrogène, la durée d’essai, la déformation lente, plastique et dynamique. Donc, cette méthode d’essai est cohérente avec le modèle HELP proposé pour FPH et les observations des accidents industriels. <p>Cet essai est intéressant pas seulement comme essai de qualification pour les aciers supermartensitiques, mais aussi comme essai de qualification pour les conditions d’utilisation des ces matériaux (type de déformation, niveau de déformation et contrainte, vitesse de déformation, conditions de chargement en hydrogène, etc.).<p> <p><p><p><p><p><p><p> / Doctorat en sciences appliquées / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Les ions métalliques sont essentiels pour le vivant. Une machinerie complexe tant au niveau cellulaire qu’au niveau de l’organisme entier permet de réguler finement leurs concentrations. Un dérèglement de leur homéostasie est souvent associé à des maladies. Afin de mieux comprendre les processus biologiques dans lesquels ces métaux sont impliqués, il est important de pouvoir les détecter, les suivre et les quantifier. Le but de ma thèse a été de synthétiser des sondes luminescentes pour la détection sélective du Zn2+ et du Cu+ au sein de cellules. Nous avons préparé et caractérisé des macromolécules sophistiquées présentant les qualités requises pour un tel objectif. Ces molécules sont synthétisées par méthode convergente mettant en jeu différentes ligations chimio sélectives.Nous avons développé une famille de sondes sélectives de Zn2+, intensiométriques ou ratiométriques et émettant dans le visible ou dans le proche infrarouge. En vue de réaliser des sondes pour l’imagerie cellulaire par microscopie confocale, nous avons mis au point une méthode de synthèse pour ajouter différentes séquence de pénétration à ces sondes. Elles ont été ensuite testées in cellulo. Bien qu’elles ne permettent pas la détection du zinc, elles ont néanmoins permis d’identifier une séquence de pénétration permettant une internalisation cellulaire. Nous avons ensuite développé une sonde incorporant deux complexes de lanthanides (terbium et europium) pour la détection du Cu+. Cette sonde répond parfaitement à la présence de Cu+ avec un signal ratiométrique. Son comportement contre intuitif a été étudié grâce à la synthèse et la caractérisation de différents « mutants ». / Metal ions are essential for life. Complex machineries at both the cellular and the whole organism levels regulate finely their concentrations. A disruption of their homeostasis can lead to disorders and serious diseases. In order to better understand the biological processes involving these metals, it is important to be able to detect, track and quantify them. The aim of my PhD was to develop luminescent probes for the detection of Zn2+ and Cu+. We prepared and characterized sophisticated molecules exhibiting the qualities required for this goal. These molecules were synthesized by convergent methods involving various chemoselective ligations. We developed a family of selective zinc probes, inensiometric or ratiometric, which emitted in the visible or near infra red. In order to elaborate probes for cellular imaging by confocal microscopy, we designed a synthetic pathway to add different penetrating peptides to these probes. They were tested in cellulo. Although they didn’t demonstrate zinc detection, they allowed identification of the penetrating sequence which permitted the cellular internalisation. We then developed a probe which incorporated two lanthanide complexes (terbium and europium) for the Cu+ detection. This probe responds perfectly to the presence of Cu+ with a ratiometric signal. Its counter-intuitive behaviour was studied thanks to the synthesis and the characterisations of different « mutants ».

La pollution des eaux usées par les éléments métalliques présents à l’état de traces et les cholorophénols pose un problème majeur pour l’environnement et la santé humaine. Cette étude concerne la synthèse d’argiles organophiles et de zéolithes à partir d’argiles naturelles prélevées en Tunisie et leurs applications pour l’adsorption respectivement des chlorophénols et des cations métalliques (Pb2+, Cd2+).Sur le plan de la synthèse d’argiles organophiles, une argile de type smectitique a été modifiée en utilisant le tensio-actif HDTMA. Cette argile organophile a été utilisée pour l’adsorption du 3-chlorophénol et du 4-chlorophénol. L’étude des isothermes et de la calorimétrie d’adsorption ont prouvé l’efficacité de cette argile organophile pour l’adsorption des deux chlorophénols.Des zéolithes ont été préparées à partir d’une argile naturelle composée de kaolinite, d’illite et de quartz. Ces zéolithes ont été utilisées pour l’adsorption des éléments métalliques tels que la cadmium (Cd2+) et le plomb (Pb2+) . Les cinétiques et les isothermes d’adsorption de Cd2+ et Pb2+ sur les zéolithes synthétisées (CAN, ANA, mélange Faujasite (FAU), néphéline et quartz), une cancrinite naturelle, une zéolithe commerciale (FAU 13X) et l’argile de départ ont été étudiées à 25°C en utilisant la méthode des restes. Une étude calorimétrique a été faite pour mieux comprendre les phénomènes mis en jeu lors de l’adsorption. La cinétique d’adsorption est très rapide. Une meilleure affinité est obtenue pour les zéolithes. / This study concerns the synthesis of zeolites and organophilic clays from clay and their applications for the adsorption of metallic elements (Pb2+, Cd2+) and chlorophenols.In terms of the synthesis of organophilic clays, a smectite clay was modified using the HDTMA surfactant. This organophilic clay was used for the adsorption of 3-chlorophenol and 4-chlorophenol. The study of isotherms and adsorption calorimetry have proved the effectiveness of this organophilic clay for the adsorption of the two chlorophenols.By hydrothermal high-pressure synthesis of zeolites, from natural clay composed of a fraction of kaolinite, illite and quartz, two types of zeolites were synthesized with good purity, a cancrinite (CAN) type zeolite and the other analcime (ANA) type; other type of zeolite was synthesized such as faujasite 13X but the purity and reproducibility was limited.These three types of zeolite (CAN, ANA and FAU 13X) were tested for the adsorption of Pb (II) and Cd (II). A better affinity of the zeolites synthesized than the starting clay with respect to the two metallic cations (Pb (II) and Cd (II)). The study of the adsorption kinetics of Pb (II) and Cd (II) showed rapid adsorption of the two metallic cations studied on the different types of zeolites. The results proved that the synthesized zeolites were a very promising materials for the adsorption and removal of heavy metals in water.

Les travaux de recherche de ce mémoire portent sur l’utilisation de résines échangeuses d’ions afin de séparer les actinides (thorium et uranium) des lanthanides (éléments de terre rare). Puisque cette méthode est versatile,elle a été employée dans deux domaines distincts : le domaine minier ainsi que le domaine nucléaire.La problématique visée dans le contexte minier consiste en la séparation du thorium de lixiviats de minerais d’éléments de terre rare (ÉTR). En raison de leurs propriétés physiques similaires aux ÉTR, le thorium et l’uranium sont retrouvés à l’intérieur de la maille cristalline de divers minerais d’ÉTR. N’étant pas désiré dans la production d’ÉTR, ces métaux radioactifs doivent être retirés du lixiviat. De ce fait, la séparation du thorium parrésines échangeuses d’ions a été étudiée sur des lixiviats de minerais d’ÉTR. Un lixiviat en milieu sulfurique provenant de Search Minerals a été utilisé ainsi qu’un lixiviat en milieu nitrique issu d’essais en laboratoire. Deux procédés préliminaires ont émergé des résultats obtenus : l’un permettant la séparation successive des différents éléments et l’autre l’extraction sélective du thorium en mode continu.La problématique visée par le domaine nucléaire traite de la récupération de l’uranium hautement enrichi contenu dans divers déchets nucléaires. Ces déchets proviennent de la production d’isotopes médicaux des Laboratoires de Chalk River (LCR). Lors de la production, près de 90% de l’uranium n’est pas consommé.L’uranium se retrouve alors dans les déchets cimentés ou liquides. Afin de récupérer l’uranium contenu dans les déchets cimentés, l’échange ionique a été testé sur différents lixiviats sulfuriques de déchets solides synthétiques imitant les déchets cimentés réels. En ce qui a trait aux déchets liquides, les expériences d’échange ionique ont été faites sur une solution synthétique imitant la solution réelle. Deux procédés ont été développés pour chaque type de déchet. / This thesis investigates the use of ion exchange resins to separate actinides (thorium and uranium) from lanthanides (rare earth elements). This versatile method was used in two distinct areas : the mining sector and the nuclear field. The problem encountered in the mining sector consists in the separation of thorium from leachates of rare earth elements (REE) ores. Due to their physical properties similar to REE, thorium and uranium are found within themineral lattice of various REE ores. These radioactive metals are considered by the REE producers as impuritiesand must therefore be removed from the leachate. As a result, the separation of thorium by ion exchange resinshas been studied on REE leachates. A sulfuric acid leachate provided by Search Minerals and a nitric leachate produced from laboratory tests were used. Two preliminary processes emerged from the results : a process allowing the successive separation of thorium, heavy REE, and light REE in sulfuric leachate and a process allowing the selective and continuous extraction of thorium in nitric leachate.The problem encountered by the nuclear field deals with the recovery of highly enriched uranium contained indifferent nuclear waste. This waste comes from the production of medical isotopes from Chalk River Laboratories(LCR). During production, almost 90% of the uranium is not consumed. The unused uranium is then found in the cemented and liquid wastes. In order to recover the uranium contained in the cemented waste, the ionexchange methods has been tested on various sulfuric leachates of synthetic cemented waste simulating the radioactive cemented waste. For the liquid waste, the ion exchange experiments were done on a synthetic solution mimicking the nitric solution contained in the fissile solution storage tank. Two processes have been developed for each type of waste.

L'utilisation de stents urétéraux (endoprothèses urétérales) pour soulager l'obstruction des voies urinaires est toujours entravée par le problème de l'infection, de l'incrustation et de la compression, qui nécessitent une procédure de retrait. Un nouveau type de stents urétéraux biodégradables en matér iaux polymères a été proposé pour surmonter ces problèmes. Des travaux récents ont proposé des métaux biodégradables à base de magnésium, comme nouveaux matériaux offrant à la fois résistance et biodégradation. Ce travail propose des alliages à base de zinc dont la cytocompatibilité avec les cellules urothéliales humaines normales a été évaluée par des tests 2D et 3D. Pour ce faire, les cellules ont été exposées à différentes concentrations d'extraits de métaux, 15 mg/ml de ZM21, 10 mg/ml de Zn-1Mg et 8,75 mg/ml de Zn-0,5Al. La mort cellulaire a été observée après 24 h, quoique en proportion différente pour chaque métal. Des modifications du cytosquelette des cellules a également été observée par immunofluorescence contre les cytokératines cependant, un processus de récupération des cellules a été noté au jour 3. La toxicité directe sur les cellules a été évaluée sur une construction de tissu urétéral 3D non tubulaire. Le résultat a montré que les cellules urothéliales pouvaient former un urothelium présentant des couches similaire à un tissu natif. Les protéines telles que la jonction serrée ZO-1 au niveau des couches superficielles et la laminine au niveau de la lame basale montre que le tissu reste sain au voisinage des disques métalliques après 7 jours de traitement. L'observation par MEB a montré que les cellules basales étaient attachées à la surface des métaux et observées dans un état d'étalement naturel, montrant que les pseudopodes et la morphologie fusiforme indiquent que les échantillons de métal sont non toxiques. / The use of ureteral stents to relieve urinary tract obstruction is still challenged by the problem of infection, encrustation and compression leading to the need for removal procedure. A new type of biodegradable ureteral stents made of polymeric materials has been proposed to overcome the problems. Recent works proposed magnesium-based biodegradable metals as new materials offering both biodegradation and strength. This work proposes zinc-based alloys by firstly evaluating their cytocompatibility toward normal human urothelial cells using 2D and 3D assays. Cells were exposed by different concentration of metals extracts, 15 mg/ml of ZM21, 10 mg/ml of Zn-1Mg and 8.75 mg/ml of Zn-0.5Al. Induction of cell death was observed after 24 h, resulting in reduced cell viability at different percentages for each metal. The cytoskeleton of cells was also affected as observed by immunofluorescence of cytokeratins however, the recovery process of cells was noted at day 3. Direct cell toxicity was evaluated on a non-tubular 3D ureteral tissue construct. The results showed that urothelial cells could form a multilayered urothelium as in a native tissue, with the presence of tight junction ZO-1 in superficial layer and laminin in the basal layer indicating that the tissue is healthy in the presence of the metal disks even after 7 days of treatment. SEM observation showed basal cells were found attached to the metal surface and seen as in a natural spreading state, showing pseudopodia and fusiform morphology indicating that the metal specimens are non-toxic.