La photodégradation du bêta-estradiol (E2), un perturbateur chimique endocrinien, est réalisée en présence d'un complexe de fer, d'argiles et d'un oxyde de fer. L'impact d'un agent complexant du fer l'acide éthylénediamine-N,N'-disuccinique (EDDS) est aussi étudié. Après la détermination des propriétés physico-chimiques du complexe Fe(III)-EDDS, les rendements quantiques de formation des °OH et de dégradation de E2 ont été évalués en fonction de différents (pH, [O2], [Fe(III)-EDDS], [Fe(III)]. Pour la première fois, les rendements quantiques de production d'°OH ont été mesurés via la photolyse du complexe Fe(III)-EDDS en utlilisant l'acide téréphtalique comme sonde. Dans une seconde partie, les processus d'adsorption et de dégradation photocatalytique de E2 dans des suspensions de Montmorillonite KSF, de Montmorillonite naturel et de Goethite sont étudiés. L'adsorption de E2 sur les minéraux est rapide et faible. La vitesse de photodégradation de E2 est influencée par la concentration en minéraux et le pH. Le processus de dégradation photocatalytique de E2 dans ces systèmes a par la suite été étudié en présence d'EDDS. Dans les trois suspensions et en présence d'EDDS, la photodégradation de E2 augmente significativement dans la zone de pH neutre et basique (de 5,0 à 9,0). Au contraire, sans EDDS le pH optimal est limité aux pHs acides ( entre 3,0 et 4,0). Les cinétiques de dégradation de E2 suivent une loi de vitesse du modèle Langmuir-Hinshelwood pour les trois systèmes. Sur la base de nos résultats, il est possible de conclure que les systèmes EDDS-Fe(III)/minéraux sont photocatalytiquement efficaces pour l'élimination de polluants dans l'eau

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Les procédés dits d'oxydation avancés (POA) permettent la dégradation totale (minéralisation) en milieu aqueux des polluants organiques persistants et/ou toxiques pour l'homme et pour l'environnement. Cette étude porte sur l'application de deux POA principaux : électro-Fenton et photo-Fenton, au traitement des eaux polluées par des colorants de textile. La particularité de ces procédés tient à la génération dans le milieu d'entités oxydantes très réactives, les radicaux hydroxyles (●OH) qui sont capables d'oxyder n'importe quelle polluant organique ou organométallique jusqu'au stade ultime d'oxydation, c'est-à-dire la minéralisation (transformation en CO₂ et H₂O). Dans le cas des colorants étudiés (BB41, BR46 et BY28), il a été montré que le taux de minéralisation par le procédé électro-Fenton dépend des paramètres expérimentaux tels que la concentration du catalyseur, l'intensité du courant appliqué, le pH du milieu, etc.. Cette étude a montré que l'électrolyse du colorant suit une cinétique de pseudo premier ordre. Dans les conditions expérimentales optimales (I = 225 mA et [Fe³⁺]₀ = 0,1 mM), les taux de minéralisation obtenus pour des solutions aqueuses des trois colorants étudiés étaient de 93, 82 et 73% pour le BB41, BR46 et BY28 respectivement après 6 h de traitement. Le taux de minéralisation par le procédé photo-Fenton (UV/Fe³⁺/H₂O₂) est fonction des doses des réactifs utilisés et des rapports R = [H₂O₂]/[Fe³⁺] et R' = [Fe³⁺]/[substrat]. Ainsi, les taux de minéralisation obtenus sont de l'ordre de 93% pour le BB41, 85% pour le BR46 et de 95% pour le BY28 pour une durée de traitement de 5 heures avec des rapports R = 10 et R' = 40. L'étude de la dégradation du colorant BB41 sur une unité pilote utilisant le rayonnement solaire a montré que le procédé hélio-photo-Fenton est très efficace. Ce procédé s'inscrit dans une perspective de développement durable et son fonctionnement est basé sur une énergie renouvelable. Une comparaison des performances de minéralisation d'un mélange de colorants par les deux procédés étudiés par l'estimation de l'énergie électrique consommée a montré que les procédés photo-Fenton et électro-Fenton permettent d'atteindre des taux de minéralisation très importants et que le procédé électro-Fenton semble être favorisé avec non utilisation de réactifs chimiques et une faible consommation d'énergie électrique / Advanced oxidation processes (AOPs) permit the total degradation (mineralization) in aqueous solutions of hazardous organic molecules for human being and for the environment. This study concerns the application of two main AOPs: electro-Fenton, and photo-Fenton, to treatment of wastewater containing toxic and/or persistent organic pollutants such as textile dyes. The characteristic of these processes is due to the generation of very reactive and highly oxidizing species, hydroxyl radicals (●OH) which are able to oxidize any organic pollutant until the ultimate oxidation stage, i.e. mineralization (transformation into CO₂ and H₂O).In the study the aqueous solutions of dyes BB41, BR46 and BY28 have been treated by two selected AOPs. It has been shown that the mineralization rate by electro-Fenton process depends on operating parameters such as catalysis concentration, applied current intensity, pH, etc. It was also observed that e dyes degradation obeys to a pseudo first-order reaction. Under the optimal operating conditions ([Fe³⁺] = 0.1mM, I = 225 mA, pH = 3), electro-Fenton process can lead to an almost mineralization of dyes solutions: 93, 82 and 73% of TOC abatement are obtained for BB41, BR46 and BY28 respectively.The rate of mineralization by the photo-Fenton (UV/Fe³⁺/H₂O₂) is a function of used reagents doses, the ratio R = [H2O2]/[Fe³⁺] and R' = [Fe³⁺]/[substrate]. Thus, mineralization rates obtained are around 93% for the BB41, 85% for BR46 and 95% for BY28 for a treatment time of 5 h with a ratios R = 10 and R' = 40. The study of the degradation of the dye BB41 on a pilot plant using solar radiation showed that the process Helio-photo-Fenton is very effective. This process is part of a sustainable development perspective and its operation is based on renewable energy.A comparison of the mineralization performances of different studied processes in terms of mineralization degree and energy efficiency showed that photo-Fenton and electro-Fenton processes permit to reach high mineralization rate and that the electro-Fenton process can be considered the more efficient technique with no use of chemicals and low energy consumption

L’infarctus du myocarde (IDM) est une cause majeure de mortalité dans le monde. La stratégie thérapeutique actuelle repose sur la reperfusion précoce du myocarde qui contribue largement à l’amélioration du pronostic des malades. Les investigations menées chez des modèles d’ischémie/reperfusion (I/R) cardiaque ont montré que l’apoptose des cardiomyocytes était contrôlée en partie par les protéines de type Bcl-2. La production de radicaux libres (RL), en particulier par la nicotinamide adénine dinucléotide phosphate (NADPH) oxydase, contribue aussi à l’altération de la fonction cardiaque. Récemment, les effets observés de l’érythropoïétine (Epo) sur l’I/R, sont principalement liés à ses effets anti-apoptotiques, anti-inflammatoires et à son rôle dans l’angiogénèse et le remodelage vasculaire. Ces propriétés suggèrent le potentiel de l’Epo dans la cardioprotection suite à un IDM. Dès lors, les objectifs de cette thèse ont été : 1) de confirmer les effets cardioprotecteurs d’un analogue de l’Epo, la darbepoétine-a (DA), chez un modèle d’I/R chez le rat; 2) d’étudier les voies de signalisation impliquées dans ses effets anti-apoptotiques et ; 3) de caractériser les effets antioxydants de la DA médiée par l’hème-oxygénase-1 (HO-1), et ; d’étudier le rôle de la NADPH oxydase. Dans la 1ère étude, le traitement par DA a permis de diminuer significativement la taille de l’infarctus, la production de RL et l’apoptose. La DA a activé la voie des protéines Jak2/Akt, augmenté l’expression des protéines P-Bad et P-GSK3ß et anti-apoptotiques, Bcl-2 et Bcl-xL. Ces mêmes effets bénéfiques ont été confirmés à plus long terme avec la réduction des lésions fibrotiques et l’augmentation du nombre da capillaires sanguins, suggérant une meilleure perfusion du ventricule gauche. La seconde étude, a confirmé les effets cardioprotecteurs de la DA. Parallèlement, la DA a induit l’expression et l’activité de l’HO-1 et régulé l’expression des sous-unités p47phox et Rac1 nécessaires à l’activation de la NADPH oxydase. Ces résultats sont concordants avec la baisse de la production des RL observés dans le groupe DA. Les effets bénéfiques de la DA ont été annihilés en présence de ZnPP, inhibiteur de l’HO-1. Des essais cliniques sont actuellement en cours pour démontrer que les bénéfices observés chez l’animal, peuvent être retrouvés chez l’homme. / Cardiovascular disease remains a leading cause of mortality in industrialized countries. Loss of cardiomyocytes via apoptosis is believed to contribute to the continuous decline of the ventricular function in heart failure. Several investigations revealed that following ischemia-reperfusion (I/R), cardiomyocytes apoptosis is controlled, at least, by the Bcl-2 proteins family members. The excessive reactive oxygen species (ROS) production, through NADPH oxidase, contributes also to cellular damages and death. Recently, erythropoietin (EPO), a hematopoietic cytokine, has been shown to protect heart exposed to ischemia or ischemia-reperfusion, limiting infarct size and cardiac remodeling. However, to date the precise cellular mechanism of DA-induced cardioprotection remains incompletely understood. Thus, the aims of this work were 1) to assess the short and long term cardioprotective effects of darbepoetin-a (DA), an Epo analog, in an in vivo rat model of I/R ; 2) to investigate the signaling pathway through which DA potentially limits apoptosis and ; 3) to elucidate whether its cardioprotective effect, and more particularly its antioxidative effect, is linked to an HO-1-dependent inhibition of the NADPH activity. In the first study, left ventricle infarct size (LV) was smaller than that in the control rats, in agreement with echocardiographics parameters. DA-treatment activated the JAK2/Akt signaling pathway, lowered cleaved caspase-3 and increased both P-Bad and P-GSK-3ß proteins. This was consistent with the decrease of ROS production and the lowered binding of Bad to Bcl-xL and Bcl-. Similarly, in long term study, histology alterations implicated lower LV cardiac fibrosis and greater capillary density; furthermore both Bcl-xL and Bcl-2 were upregulated. In the second study, both LVSF and LVEF were higher versus control and DA+ZnPP, a heme-oxygenase-1 (HO-1) inhibitor, matching with the decreased LV infarct size in DA rats. DA induced HO-1 and down regulated the expression of p47phox and the activation of Rac1, both regulatory subunits of the NADPH-oxidase. This was consistent with the decrease of ROS production and these DA effects were inhibited by ZnPP. Further experiments in humans are now required to prove benefits effects of DA and to promote the use of EPO as therapeutics in heart infarction.

Préparation et étude de nouveaux dinitroxydes comme agents de polarisation en polarisation dynamique nucléaire (PDN) en phase solide. La principale limite de la RMN, en tant qu'outil de détection ou d'imagerie (IRM), est sa faible sensibilité qui résulte principalement de la faible différence d'énergie entre les états de spin nucléaire entre lesquels on observe la résonance. A l'équilibre thermique, la polarisation nucléaire PI (différence de population entre les états de spin) est très faible et le signal RMN, qui lui est proportionnel, sera peu intense. Le but de la Polarisation Dynamique Nucléaire (PDN) est d'augmenter l'intensité de signaux de RMN, en transférant vers des spins nucléaires de la polarisation de spin électronique PS, plus élevée que celle des spins nucléaires (PS/PI = 658 pour 1H). Depuis une quinzaine d'années, la PDN connaît un regain d'intérêt et un champ de développement exceptionnels. Cette renaissance de la PDN est surtout due aux importants travaux de fond du groupe de R. G. Griffin et ceux plus récents du groupe d'Ardenkjaer-Larsen. Ces travaux ont entre autre montré qu'avec des radicaux trityl ou des dinitroxydes, la PDN pouvait permettre d'atteindre de fortes augmentations du rapport signal sur bruit, en RMN en phases solide et liquide. Les propriétés de l'espèce paramagnétique à partir de laquelle se fait le transfert de polarisation spin électronique - spin nucléaire, jouent un rôle primordial dans l'efficacité de ce transfert. Au cours de notre travail, nous avons réalisé les synthèses de cinq nouveaux biradicaux de la famille des dinitroxides. / Preparation and study of new dinitroxydes as polarizing agents in dynamic nuclear polarization (DNP) in solid state. Nowadays, nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy is one of the most important structure elucidation techniques in chemistry and biochemistry, NMR is also the underlying principle of magnetic resonance imaging (MRI). However, the use of NMR to investigate various materials or biological systems is still limited by its inherent low sensitivity. This arises from the relatively small size of the Zeeman interaction of the nuclear spins with an external magnetic field which leads to small Boltzmann polarizations (PI) and weak NMR signals. Dynamic Nuclear Polarization (DNP) is a prominent process to achieve a high non-equilibrium nuclear spin polarization by transferring to nuclear spins the higher electron spin polarization PS (PS/PI = 658 for 1H)) of unpaired electrons, belonging for example to stable free radicals. The past fifteen years has witnessed a renaissance in the use of DNP. This renewed interest is due to the outstanding work of the R. G. Griffin's group and the more recent work of the Ardenkjaer-Larsen's group. These authors have shown, among other, that with the use of trityl radicals or dinitroxides, PDN allowed to reach impressive signal enhancements for solid state and liquid NMR. The characteristics of the paramagnetic species used as polarizing agent play a pivotal role in the efficiency of a DNP process. In the course of our work we have performed the synthesis of five new dinitroxides, and through collaborations we tested their performance as polarizing agents for solid state PDN at 100 K, 9,4 T [263 GHz (RPE), 400 MHz (RMN)].

Dans cette thèse, nous nous sommes intéressés à divers problèmes mettant en oeuvre des structures algébriques de certains anneaux fonctionnels, en particulier dans l'espace H infini des fonctions holomorphes bornées dans le disque unité, dans l'algèbre de Sarason H infini + C et dans C(X,t)={fEC(X) : fot=f}, avec X un espace compact séparé et t une involution topologique sur X. Plus précisément, nous avons caractérisé les idéaux radicaux finiment engendrés dans H infini + C. En second lieu, nous avons démontré que le rang stable absolu de C(X,t) coïncide avec le rang stable Bass et topologique de cette dernière. En dernier lieu, nous nous sommes intéressés au problème de la couronne généralisé dans H infini / In this thesis, we are interested in various problems of algebraic structures of some functional rings, in particular in the space H infinity of bounded analytic functions in the unit disc, in the Sarason algebra H infinity + C and in C(X,t)={fEC(X) : fot=f} with X compact Hausdorff space and t a topological involution on X. More precisely, we have characterized the finitely generated radical ideals in H infinity + C. Secondly, we have demonstrated that the absolute stable rank of C (X, t) coincides with Bass stable rank and topological stable rank. Finally, we are interested in the generalized corona problem in H infinity

Les composés organiques volatils d’origine biogénique (COVB) contribuent à plus de 90% des émissions des COV dans l'atmosphère. Ces composés sont éliminés de l’atmosphère par réaction avec les photo-oxydants (OH, NO3, Cl et O3) et par photolyse. Ces processus sont gouvernés par un mécanisme en chaîne dont les porteurs sont des radicaux libres tels que les radicaux peroxyles RO2 qui jouent un rôle clé dans la dégradation atmosphérique des COV. Dans ce contexte, cette thèse se concentre d’une part sur l’étude cinétique en température et mécanistique de la réaction d’ozonolyse, la détermination des spectres UV et la photolyse de six COV oxygénés insaturés (trans-2-pentènal, trans-2-hexènal, 2-méthyl-2-pentènal, 1-pentèn-3-ol, cis- 2-pentèn-1-ol et trans-3-hexèn-1-ol), et d’autre part l’étude de la réactivité de trois radicaux peroxyles (CH3OCH2O2, CH3C(O)CH2O2 et (CH3)2C(OH)CH2O2) vis-à-vis des radicaux nitrates à différentes températures. Trois dispositifs expérimentaux sont utilisés : une chambre de simulation atmosphérique couplée à une spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier (FTIR) et à une chromatographie en phase gazeuse associée à une spectrométrie de masse (GC/MS), un dispositif de mesure des spectres UV-Visible et la photolyse laser couplée à une spectrométrie UV-visible et diode laser. Ces dispositifs associés à des méthodes de traitement permettent d'extraire des données cinétiques en température, mécanistiques et spectroscopiques. Les paramètres cinétiques obtenus sont utilisés pour estimer les durées de vie atmosphériques des espèces étudiées. Les résultats mécanistiques sont utilisés pour élaborer les mécanismes d’ozonolyse de ces composés. Toutes ces données permettent d’enrichir les bases de données cinétiques, mécanistiques et spectroscopiques qui alimentent les modèles atmosphériques. / Biogenic volatile organic compounds (BVOC) account for 90% of VOC emissions in the atmosphere. These VOCs can be removed from the atmosphere by reaction with photo-oxidants (OH, NO3, Cl and O3) as well as by photolysis. All these processes are governed by a chain mechanism whose carriers are mainly free radicals such as peroxy radicals RO2. Hence the importance of characterizing the reactivity of these species that play a key role in the atmospheric degradation of VOCs. In this context, this thesis focuses on the determination of the temperature dependent kinetic data as well as the mechanism of the ozonolysis reaction and the UV absorption spectra along the photolysis of six unsaturated oxygenated VOCs (trans- 2-pentenal, trans-2-hexenal, 2-methyl-2-pentenal, 1-penten-3-ol, cis-2-penten-1-ol and trans-3-hexen-1-ol). Likewise, the temperature dependent kinetic parameters of the reaction of three peroxy radicals (CH3OCH2O2, CH3C(O)CH2O2 et (CH3)2C(OH)CH2O2) with nitrate radicals were also determined. Three experimental setups coupled to treatment methods were used to extract these data: an atmospheric simulation chamber coupled to both a Fourier-transform infrared spectroscopy (FTIR) and a gas chromatography connected to a mass spectrometry (GC/MS), a device for measuring UV-Visible spectra and a laser photolysis coupled with UV-visible spectrometry and laser diode spectroscopy. The kinetic parameters were used to estimate the atmospheric lifetimes of the studied species. While the mechanistic data were used to establish their ozonolysis mechanisms. All the collected data enrich kinetic, mechanistic and spectroscopic databases, improving atmospheric models specially those involving VOCs.

Le radical hydroxyle, OH, le radical hydroperoxyle HO2 (HOx) et les radicaux peroxy RO2, jouent un rôle clé dans la chimie troposphérique et sont étroitement liés aux cycles chimiques qui contrôlent la concentration des gaz à effet de serre. Une quantification précise de ces trois radicaux importants sont nécessaires pour une meilleure compréhension des mécanismes chimiques de formation et consommation de ces radicaux dans l'atmosphère. Différents types d'instruments ont été développés et déployés pour quantifier les radicaux HOx sur le terrain tels que le FAGE (Fluorescence Assay by Gas Expansion). Cette technique représente la mesure directe de OH et la mesure indirecte des HO2 en ajoutant NO. Cependant, certains radicaux RO2 peuvent représenter des interférences potentielles pour les mesures de HO2. Pour UL-FAGE, l'efficacité de conversion de plusieurs RO2 en HO2 a été étudiée et il a été démontré que la variation de NO permet de détecter sélectivement HO2 et les RO2 à double liaison. Avec des FAGE similaires, des campagnes sur le terrain ont été menées dans des environnements biogéniques depuis dix ans . Ils ont mis en évidence des interférences non identifiées dans ces mesures. Dans notre laboratoire, nous avons utilisé notre instrument FAGE dans des conditions contrôlées pour rechercher l'origine de l'interférence et nous avons montré que ROOOH, produit de réactions radical-radical dans l'atmosphère, pouvait être responsable. Enfin, l'UL-FAGE dans les deux configurations (quantification et réactivité) a été déployé sur le terrain (LANDEX) en milieu forestier. Une partie de la campagne a été menée pour une comparaison entre les instruments UL-FAGE et LSCE-CRM. / The hydroxyl radical, OH, the hydroperoxyl radical HO2 (known collectively as HOx) and peroxy radicals RO2, play a key role in the tropospheric chemistry and are intricately related to the chemical cycles that control the concentration of greenhouse gases. Accurate quantification of these three important radicals and investigations on the chemical mechanisms that control their formation and removal in the atmosphere are needed to develop a better understanding of the atmospheric chemistry mechanisms. Different types of instruments have been developed and deployed to quantify HOx radicals in the field such as the FAGE (Fluorescence Assay by Gas Expansion). This technique represents direct measurement of OH and indirect measurement of HO2 radicals by adding NO. However, some RO2 radicals can be potential interferences for HO2 measurements. For UL-FAGE, the conversion efficiency of various RO2 species to HO2 has been investigated and it has been shown that variation of NO allows to selectively detect HO2 and double bound RO2. With similar FAGE instruments, field campaigns have been carried out in remote biogenic environments in the last decade. They have highlighted unidentified interferences in these measurements. In our laboratory, we used our FAGE instrument in controlled conditions to investigate the origin of the interference and we have shown that ROOOH, product of radical-radical reactions in the atmosphere may be responsible. Finally, the UL-FAGE in both configurations (quantification and reactivity) was deployed to a field measurement (LANDEX) in forest environment. Part of the campaign was conducted to an intercomparison between UL-FAGE and LSCE-CRM instruments.

Ce travail de thèse est consacré à la synthèse de nouveaux dérivés d'acides pulviniques et à l'évaluation de leurs propriétés antioxydante et radioprotectrice. Cette étude a été réalisée dans le but de développer de nouveaux agents de protection contre les rayonnements ionisants. Une nouvelle voie d'accès à des dérivés d'acides pulviniques a été mise au point en partant du L-tartrate de diméthyle. Elle est basée notamment sur une étape de cyclisation de Dieckmann, une déshydratation et un couplage de Suzuki-Miyaura. Elle permet une préparation efficace et concise de différents dérivés d'acides pulviniques : des dérivés tétroniques comportant un a-hydroxyester, des dérivés pulviniques monosubstitués et des pulvinates de méthyle. Une modification de cette méthode a été réalisée afin de préparer des pulvinones. Cette stratégie conduit en quatre étapes aux pulvinones souhaitées. La rapidité de cette méthode est apportée par un processus tandem, réalisé en dernière étape, mettant en jeu une cyclisation de Dieckmann et une b-élimination. Une synthèse d'acides 3-aryltétramiques a également été mise au point afin de préparer des dérivés azotés d'acides pulviniques. L'activité antioxydante des composés préparés a ensuite été évaluée à l'aide de différents tests : DPPH, ABTS, protection de la thymidine et de l'ADN et étude de la peroxydation lipidique. Ces évaluations ont permis de définir des relations structure-activité intéressantes des dérivés pulviniques. Elles ont montré que plusieurs dérivés possédaient de très bonnes actvités antioxydantes. Enfin, des tests de radioprotection sur des cellules TK6 et des souris ont pu être réalisés sur une sélection de composés.

Les interactions protéine–protéine jouent un rôle essentiel dans le fonctionnement cellulaire et sont impliquées dans diverses pathologies. L'étude de ces interactions est donc primordiale. Nous avons entrepris de développer une méthode de « footprinting » basée sur la différence d'accessibilité à l'eau des acides aminés d'une protéine selon qu'elle est seule ou en interaction. Le principe de cette méthode de caractérisation des zones d'interactions protéine–ligand, est basé sur une étape de génération de radicaux carbo-centrés sur les chaînes latérales des acides aminés de la protéine, et sur une étape de réparation de ces radicaux par un atome de tritium.<br /> <br />La première étape a été de déterminer la réactivité des 20 acides aminés communs vis-à-vis de notre méthode : <br />Lys>Leu>Arg>Ile>Trp>Phe>Val>Cys>Met>His>Tyr>Glu>Thr>Asp><br />Gln>Pro>Ala>Asn> Ser>Gly. Notre méthode ensuite appliquée à l'étude du complexe entre la protéine hAsf11-156 et un fragment de l'histone H3 a permis de caractériser sans ambiguïté les trois résidus principaux de H3 (L126, R129 et I130) impliqués dans cette interaction. De plus, nous avons mis en évidence que notre méthode de caractérisation des interactions protéique est à la fois sensible aux phénomènes d'interaction et de repliement.