L’accident de Fukushima a montré que sous certaines conditions, un accident de fusion du cœur (jugé hautement improbable) peut survenir et engendrer des conséquences dramatiques en termes de rejets de produits radioactifs dans l’environnement. La mise en place d’adsorbants poreux type zéolithe dans les filtres d’éventage constitue une solution prometteuse afin de limiter la dissémination de produits radioactifs notamment les espèces iodées volatiles, vers l’environnement. Dans cette étude, nous avons cherché à évaluer dans quelle mesure les propriétés structurales et chimiques d’adsorbants poreux essentiellement des zéolithes à l’argent, pouvaient affecter leurs performances vis-à-vis de la rétention d’I2 et de CH3I. Dans ce but, nous avons mis en relation les données issues de la caractérisation des différentes formulations zéolithiques (DRX, ATR/IR, DRIFTS du CO adsorbé, MEB, MET, et DR-UV-Vis) avec les données recueillies lors des tests dynamiques d’adsorption en phase gazeuse (capacités d’adsorption, facteurs de décontamination, stabilité thermique du piégeage). Ensuite, le comportement des zéolithes dans des conditions plus représentatives d’un accident grave (hautes températures, présence d’inhibiteurs, irradiation…) a été étudié pour les adsorbants les plus intéressants. Nous avons également cherché à mieux élucider les mécanismes de piégeage en utilisant à la fois une approche expérimentale (spectroscopie in situ) et théorique (DFT). D’une manière générale, nous avons trouvé que les capacités d’adsorption pour CH3I dépendent surtout de la quantité des sites argent présents à l’état dispersé dans la charpente sous forme de cations Ag+ et de petits clusters, mais également de paramètres structuraux tels que la taille des pores. D’autre part, une méthodologie particulière a été développée afin de quantifier les différentes formes piégées et ainsi de mieux comprendre l’effet des paramètres structuraux sur la stabilité thermique du piégeage, notamment sous forme de précipités AgI. Il a été montré que la stabilité du piégeage est fortement influencée par le taux d’échange et par la nature de la structure zéolithique. La combinaison des techniques spectroscopiques in situ infrarouges et UV-Vis a été également utilisée dans le but d’élucider le mécanisme de piégeage de CH3I par les zéolithes à l’argent. D’une part, la réactivité des espèces d’argent ainsi que leur transformation en AgI a été suivie par DR-UV-Vis. D’autre part, les schémas réactionnels mettant en jeu la partie carbonée ont été établis en utilisant la spectroscopie IR à la fois en phase adsorbée (DRIFTS) et en phase gazeuse (FTIR). La formation des précipités AgI est initiée à 100°C par la dissociation de CH3I (partielle à cette température) sur les sites acides de Brönsted de la zéolithe et les sites argent. Ensuite, des espèces moléculaires AgI puis des clusters (AgI)n sont formés dans les supercages de la structure faujasite. En présence d’humidité ou à des températures plus élevées, certains précipités AgI peuvent former des entités plus larges sur la surface externe (phase AgI détectée en DRX après test). D’autre part, la décomposition thermique et catalytique des espèces méthoxy donne lieu à la formation de nombreux sous-produits (MeOH, MeOMe, alcanes, alcènes…). Parmi tous les adsorbants testés, les zéolithes échangées Ag/Y ont affiché les meilleures performances de rétention. Des résultats encourageants en présence d’inhibiteurs, sous irradiation et aux faibles concentrations ont été également obtenus pour les zéolithes faujasites argentées (type Y). L’ensemble des résultats obtenus permet d’envisager l’utilisation de certaines formulations dans une application nucléaire type accident grave, mais également de développer de nouvelles connaissances notamment en ce qui concerne d’autres nouveaux adsorbants (Metal Organic Framework MOF et silices mésoporeuses argentées ou fonctionnalisées) / A severe nuclear accident (as Fukushima) may induce dramatic consequences in terms of radiological releases into the environment. The combination of current filtration devices (such as aqueous scrubbers and sand bed filters) with an additional filtration stage made of inorganic porous adsorbent (zeolite) constitute a promising solution in order to avoid the release of radioactive iodine species. The present study aims to establish some correlations between chemical and structural parameters of porous adsorbents mainly silver-zeolites, on the one hand, and adsorption properties towards I2 and CH3I on the other hand. The role played by various zeolitic parameters was assessed by combining adsorption data in gaseous phase (adsorption capacity, decontamination factors, trapping stability) together with physico-chemical data obtained from characterization studies (XRD, ATR/IR, DRIFTS of adsorbed CO, SEM, TEM and DR-UV-Vis). Then, the effect of adsorption temperatures, potential inhibitors and irradiation was also discussed for the most interesting adsorbents in order to extrapolate to severe accidental conditions. The trapping mechanism was also investigated using in-situ spectroscopic accessories as well as theoretical calculations by DFT. It was shown that CH3I adsorption capacities are mainly dependent on the amount of silver that could be deposited in dispersed form (as Ag+, and small clusters) within the internal framework, as well as structural parameters such as pore size. On the other hand, a specific methodology was applied in order to quantify the different forms of stored iodine and therefore to better assess the influence of structural parameters on the trapping thermal stability. It was found that the trapping stability is mainly dependent on silver exchange level and on the nature of zeolitic structure. For the first time, the combination of several spectroscopic techniques was also implemented. On the one hand, in situ Diffuse Reflectance UV-Vis Spectroscopy (DRS-UV-Vis) was employed in order to monitor the evolution of silver species during exposure to gaseous methyl iodide. On the other hand, the time- and temperature-evolution of organic species was investigated using in situ Diffuse Reflectance Infrared Fourier Transformed Spectroscopy (DRIFTS) combined with gas-phase reactor measurements. The first step is the dissociation of some CH3I molecules, which is catalyzed by the acidic and silver sites of the zeolite. The dissociated I is then captured by silver to form molecular and clustered AgI entities within the zeolite supercages, which can coalesce and sinter on the external surface upon prolonged exposure to humidity to form silver iodide precipitates (detected by XRD). On the other hand, the carbonaceous part of the CH3I molecules undergo successive catalytic transformations at medium temperatures with zeolite active sites, to yield different by-products (MeOH, DME, higher alkanes, alkenes…). Among all the investigated sorbents for iodine species retention, Ag/Y zeolites have displayed the best retention performances. Promising results were also found in the presence of inhibitors, under irradiation and for low concentrations. The obtained results allow to consider using some of the tested formulations for a nuclear severe accident application, but also to give insights about the behavior of other new adsorbents (Metal Organic Framework MOF and silver-impregnated or functionalized mesoporous silica)

Dans la première partie du travail, nous avons étudié l’expression génique dans les cancers thyroïdiens survenus après l’explosion de la centrale nucléaire de Tchernobyl. L’incidence des cancers thyroïdiens papillaires a fortement augmenté après l’accident de Tchernobyl chez les enfants, offrant l’opportunité exceptionnelle d’étudier les caractéristiques moléculaires des cancers thyroïdiens radioinduits. Contrairement aux études précédentes qui comportaient toutes des facteurs confondants, nous avons pu investiguer l’expression des ARN messagers des tumeurs et de leurs tissus contra-latéraux normaux de patients exposés et de patients non exposés aux retombées radioactives, en utilisant une cohorte de patients appariés pour l’âge et l’ethnicité. L’irradiation d’une population conduit au développement de cancers dans une fraction de cette population. Les individus atteints peuvent l’avoir été de manière stochastique, ou à cause d’une prédisposition ou sensibilité particulière à l’irradiation. La comparaison des tumeurs exposées et non exposées permet d’étudier l’effet de l’irradiation, et celle des tissus normaux contralatéraux offre la possibilité d’étudier la susceptibilité aux radiations dont les implications sont nombreuses en médecine (radio-diagnostic, cancers secondaires) et en radioprotection. L’expression génomique complète a été analysée sur puces Affymetrix pour les tissus de 45 patients. Vingt-deux de ces patients ont été exposés aux retombées de Tchernobyl, vingt-trois autres, appariés selon l'âge et résidant dans les mêmes régions de l'Ukraine, n'ont pas été exposés à l’irradiation. Notre travail a mis en évidence l’existence d’une signature transcriptionnelle permettant de différencier les tissus normaux exposés des non exposés, les gènes qui composent cette signature ayant trait à la prolifération ;nos résultats suggèrent qu’un niveau plus élevé de prolifération dans les tissus normaux pourrait être associé aux cancers radioinduits, soit en tant que facteur prédisposant au cancer, soit en tant que conséquence de la radiation.<p><p>La deuxième partie du travail a été consacrée à la caractérisation in vitro de différentes lignées cellulaires humaines de cancers thyroïdiens. Ces lignées sont souvent employées comme modèles pour l’étude et le développement d’approches thérapeutiques pour ces cancers mais notre laboratoire a démontré que ces lignées s’étaient dédifférenciées au cours de leur propagation in vitro et que leurs profils transcriptionnels se rapprochaient essentiellement des tumeurs les plus dédifférenciées, les cancers anaplasiques. Nous avons tenté de ré-induire dans ces lignées l’expression des marqueurs de différenciation de la thyroïde au moyen d’agents épigénétiques, l’idée étant que ces gènes dont l’expression est caractéristique de la thyroïde ne s’expriment plus suite à l’action de mécanismes épigénétiques comme la méthylation au niveau de leurs promoteurs. Les cancers thyroïdiens dédifférenciés étant les plus agressifs et ayant perdu l’expression des facteurs de différenciation dont le transporteur sodium/iodure (NIS), ils sont inaccessibles au traitement par l’iode radioactif I131. La réexpression des marqueurs de différenciation thyroïdienne permettrait d’une part d’employer plus adéquatement les lignées comme modèle d’étude des cancers différenciés, et d’autre part d’envisager l’emploi de(s) substances(s) qui ont permis cette réexpression en tant que médicaments pour les cancers dédifférenciés. Nos travaux montrent que les traitements épigénétiques des lignées cancéreuses ne permettent pas une réinduction significative de la différenciation mais tendent à démontrer que l’inactivation épigénétique provoque dans ces lignées la perte de l’expression de gènes n’ayant aucun rôle utile pour la cellule au cours des milliers de réplications in vitro / In the first part of the work, we studied gene expression in thyroid cancers following the explosion of the Chernobyl nuclear power plant. The incidence of thyroid papillary cancers rose sharply after the Chernobyl accident in children, providing an exceptional opportunity to study the molecular characteristics of radiation-induced thyroid cancers. Unlike previous studies that included confounding factors, we were able to investigate the expression of messenger RNA from tumors and their normal contra-lateral tissue of patients exposed and not exposed to the fallout using a cohort of patients matched for age and ethnicity. The irradiation of a population leads to the development of cancer in a fraction of the population. Affected individuals may have been stochastically, or because of a particular predisposition or susceptibility to irradiation. Comparison of tumors exposed and unexposed allows to study the effect of irradiation, and the contra-lateral normal tissue offers the possibility to study the susceptibility to radiation whose implications are numerous: medical (radio - diagnosis, secondary cancers ) and radiation protection. The complete gene expression was analyzed on Affymetrix for tissues of 45 patients. Twenty- two of these patients were exposed to fallout from Chernobyl, twenty-three, matched for age and residing in the same regions of Ukraine have not been exposed to radiation. Our work has demonstrated the existence of a transcriptional signature allowing to differentiate exposed and unexposed normal tissues, and the genes that compose the signature are related to proliferation; our results suggest that a higher level of proliferation in normal tissues may be associated with radiation-induced cancers, either as a predisposing factor for cancer,or as a result of the radiation.<p><p>The second part was devoted to the in vitro characterization of different human cell lines of thyroid cancer. These lines are often used as models for the study and development of therapeutic approaches for these cancers, but our laboratory has demonstrated that these cell lines dedifferentiated during their in vitro propagation and their transcriptional profiles are essentially closer to the most dedifferentiated tumors, the anaplastic cancers. We tried to re- induce in these lines the expression of differentiation markers of thyroid using epigenetic agents, the idea being that these genes whose expression is characteristic of thyroid are no longer expressed due to epigenetic mechanisms such as methylation of their promoters. Dedifferentiated thyroid cancers are more aggressive and have lost the expression of differentiation factors including sodium/iodide transporter(NIS), they are inaccessible to treatment with radioactive iodine I131. Re-expression of thyroid differentiation markers could allow in one hand to use more adequately cell lines as models to study differentiated cancers, and secondly to consider the used substances that helped this re-expression as drugs for the dedifferentiated cancers. Our work shows that epigenetic treatments for cancer cell lines do not allow a significant re-induction of differentiation but tend to demonstrate that the epigenetic inactivation in these cell lines causes the loss of expression of genes that have no useful role in the cells over thousands of replication in vitro .<p><p> / Doctorat en Sciences biomédicales et pharmaceutiques / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Le 11 mars 2011, le Japon a subi un séisme suivi d’un tsunami aux conséquences terribles. Dans la centrale de Fukushima Dai-ichi s’est produit un accident nucléaire de niveau 7 (le plus élevé) sur l’échelle internationale, qui a marqué les esprits comme celui de Tchernobyl en 1986. Cet accident a laissé le monde en émoi face à ces nouvelles formes de menaces, d’autant que l’exploitant TEPCO n’a pas su maitriser la situation ni tirer les leçons du passé. Depuis Fukushima, l’échelle des fondamentaux en Europe et dans le monde a donc été bouleversée et la question de la sûreté et de la sécurité des centrales se pose avec une acuité renforcée, qui a nécessité de redéfinir en droit et en pratique certaines normes et principes au niveau national, européen et international en concordance avec ces nouvelles menaces extérieures, vers le plus haut niveau de sûreté. Mais les révisions entreprises nécessitent d’être plus ambitieuses. L’avenir du nucléaire implique dès lors : au niveau européen, une révision plus ambitieuse de la directive sûreté; la mise en place d’une autorité de réglementation indépendante de jure ; la définition d’un droit de la responsabilité civile harmonisé au sein de l’UE en faveur des victimes dans l’hypothèse d’un accident. Au niveau international, la gouvernance s’impose comme étant le vecteur d’une commune culture de sûreté et de sécurité nucléaires ; bien que la diversité des modèles nationaux de gestion et de contrôle de l’industrie nucléaire paraisse rendre a priori difficile l’évolution vers des règles communes. De même au niveau européen, dans ce même esprit, l’écriture d’un texte unique en droit de la réparation des dommages serait nécessaire. La révision de la Convention sûreté nucléaire est également un chantier important pour l’avenir. Dans l’immédiat, l’harmonisation concerne de nombreux domaines dont, pour l’essentiel : la gestion de crise pendant et après un accident nucléaire ; la mise en place des principes de sûreté et de sécurité les plus performants et les plus élevés, de la conception au démantèlement d’une installation ; la maîtrise d’une interaction adaptée entre sûreté et sécurité nucléaires. Il conviendra, par ailleurs, de veiller à l’intégration du public au processus décisionnel dans les domaines du nucléaire, condition nécessaire à l’acceptabilité de cette énergie. / On March 11, 2011, the Japan suffered an earthquake followed by a tsunami to the terrible consequences. In nuclear power plant Fukushima Dai-ichi happened a nuclear accident of level 7 (highest) on the international scale, which marked the spirits such as rivaled that of Chernobyl in 1986. This accident left the world agog with these new forms of threats, especially since the TEPCO operator did not master the situation or learn the lessons of the past. Since Fukushima, the fundamentals in Europe and worldwide has so upset been turned upside-down and this raises the question of safety and security of power plants with renewed acuity, which necessitated. It is imperative to redefine in law and in practice some standards and principles at the national, European and international level in accordance with these new threats to the highest level of safety. But the legal revisions need to be more ambitious. The future of nuclear power suggest therefore: at the European level: a more ambitious revision of the directive on nuclear safety; the establishment of a regulatory body with effective independence de jure ; the definition of a liability law harmonised throughout the EU and the IAEA for victims in the event of an accident. At the international level: the governance is necessary as a vector of a common safety culture and security culture ; although the diversity of national models of management and control of the nuclear industry appears a priori difficult to move towards common rules. As well as at the European level, the writing of a single text entitled to the repair of damages would be necessary for the same reasons already stated. The revision of the Convention on nuclear safety is also as important crucial for the future. For immediate harmonization concerns many fields, for the most part: during and after a nuclear accident crisis management; the implementation of the principles of safety and security at the most efficient and highest level from the conception to the dismantling of an installation; strengthening interaction adapted between nuclear safety and nuclear security ; but also the integration of the population in the decision-making process in the areas of nuclear is mandatory for the acceptance of nuclear energy.

Tous les États sans discrimination ont un droit inaliénable de développer les utilisations de l'énergie nucléaire à des fins civiles, à condition de ne pas détourner ces utilisations pacifiques vers des armes nucléaires. Cependant, il est accordé à cinq pays le droit de posséder ces armes, à savoir les États-Unis, la France, la Russie, la Chine et le Royaume-Uni. Autour de cette position, un vif débat à la fois juridique et éthique a été soulevé. En effet, pour ses opposants, le nucléaire représente un risque durable et non maîtrisable par la science. Les accidents nucléaires majeurs, les déchets radioactifs et le détournement du nucléaire à des fins militaires sont des risques ingérables et d‟une gravité exceptionnelle. En revanche, les défenseurs de cette énergie la présentent comme sûre, voire partie prenante du développement durable. Selon eux, le nucléaire est un moyen fiable de lutter contre le réchauffement climatique et aussi une solution à la pénurie énergétique à laquelle le monde est confronté. En examinant et analysant la fiabilité et la crédibilité de tous les arguments allant à l‟encontre et en faveur de cette industrie, on constate que la licéité et la légitimité du recours à l'énergie nucléaire sont mal fondées. Par conséquent, nous estimons qu‟il est nécessaire de dépasser le nucléaire par la conclusion d'une convention internationale posant l'interdiction progressive mais complète du nucléaire. / All states without discrimination have an inalienable right to develop the uses of nuclear energy for civilian purposes, provided they do not divert these peaceful uses to nuclear weapons. However, five states have been granted the right to possess these weapons, that is : United-States, France, Russia, China and United-Kingdom. Around this position a fierce debate, both legal and ethical, has been raised. Indeed for its opponents nuclear represents a persistent risk that is non controllable by science. Major nuclear accidents, radioactive wastes and the use of nuclear for military purposes are unmanageable risks of exceptionnal serious gravity. On the other hand, the proponents of this energy present it as safe, even as part of sustainable development. According to them, nuclear is a reliable means to fight global warming and is also a solution to the energy shortage the world is facing. When analyzing the reliability and the credibility of all arguments for and against this industry, it can be noticed that the lawfulness and legitimacy of the use of nuclear energy are ill-founded. Therefore, we believe there is a need to go beyond nuclear with the conclusion of an international convention dealing with the progressive but comprehensive nuclear ban.