Thèse numérisée par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

Le principal objectif de ce travail de thèse était d'imaginer, de synthétiser et de caractériser de nouveaux chromophores "push-pull" pour finalement évaluer leurs propriétés photovoltaïques en cellules solaires à colorant. Deux approches distinctes ont été développées : i) la première consiste en l'élaboration de chromophores tout-organiques de type " push-pull " basés sur un motif électro-donneur carbazole à potentiel d'oxydation élevé. Ces nouveaux colorants ont été conçus dans le but d'être utilisés avec des électrolytes à potentiel standard supérieur à celui du couple rédox I-/I3- ; ii) la seconde approche est basée sur un nouveau concept de chromophores organométalliques de type ruthénium-acétylure. Ces chromophores ont été développés dans le but de combiner à la fois les propriétés avantageuses d'une structure de type " push-pull " et les transferts de charges (MLCT) impliquant le motif [Ru(dppe)2], également connu pour constituer un excellent relai électronique.

L’objectif de cette thèse est de préparer et caractériser de nouveaux agents théranostiques potentiels à base de complexes de ruthénium portant des molécules biologiquement actives. Pour évaluer potentiel théranostique des nouveaux composés les propriétés de luminescence et la cytotoxicité ont été considérées. Quatre nouveaux ligands portant des substituants a activité biologique: 5-(4-4’-methyl-[2,2’-bipyridine]-4-ylbut-1-yn-1-yl)pyridine-2-carbaldehyde semicarbazone (L1), 3-(5-4’-methyl-[2,2’-bipyridine]-4-ylpentyl)imidazolidine-2,4-dione (L2), 5,5-dimethyl-3-(5-4’-methyl-[2,2’-bipyridine]-4-ylpentyl)imidazolidine-2,4-dione (L3) and [1-(5-4’-methyl-[2,2’-bipyridine]-4-ylpentyl)-2,5-dioxoimidazolidin-4-yl]urea (L4) ont été prepares, caractérisés et engagés dans la synthese des complexes de ruthénium correspondants. Six complexes ont été obtenus a partir du ligand L1 ([Ru(bpy)2(L1)]2+, [Ru(Mebpy)2(L1)]2+, [Ru(tBubpy)2(L1)]2+, [Ru(Phbpy)2(L1)]2+, [Ru(dip)2(L1)]2+, [Ru(SO3dip)2(L1)]2-) et trios a partir de L2, L3 and L4 ([Ru(bpy)2(L2)]2+, [Ru(bpy)2(L3)]2+, [Ru(bpy)2(L4)]2+) (bpy = 2,2’-bipyridine, Mebpy = 4,4’-dimethyl-2,2-bipyridine, tBubpy = 4,4’-tert-butyl-2,2’-bipyridine, Phbpy = 4,4’-diphenyl-2,2-bipyridine, dip = 4,7-diphenyl-1,10-phenantroline and SO3dip = 4,7-di-(4-sulfonatophenyl)-1,10-phenantroline). Les propriétés spectroscopiques et photophysiques des composés ont été étudiées. La présence des ligands L1-L4 conduit a une décroissance du rendement quantique et de la durée de vie de l’état excité en comparaison des complexes non substitués [Ru(bpy)3]2+. Des calculs DFT montrent que les ligands L1-L4 n’influencent pas la géométrie du complexe mais accroissent le niveau énergétique de la HOMO induisant des band gap HOMO-LUMO plus faibles. Les interactions entre les complexes et l’human serum albumin (HSA) ont été étudiées. Tous les complexes préparaés montrent une tres forte affinité pour HSA – La constante d’association 105 M-1s-1 témoigne de la formation d’adduits Ru-HSA stables. Il a aussi été démontré que les complexes de ruthénium se lient préférentiellement a la poche hydrophobe des protéine, située dans le site 1 de Sudlow dans le sous domaine II A. Des études préliminaires ont montré que les complexes de ruthénium préparés presentent une activité cytotoxique vis-à-vis de diverses lignées de cellules cancéreuses. Cette activité associée aux bonnes propriétés de luminescence (rendement quantique, durée de vie) fait des nouveaux complexes des candidats potentiels pour les applications théranostiques / The main goal of this thesis was synthesis and preliminary characterization of novel ruthenium(II) polypyridyl complexes bearing biologically active molecules as potential theranostic agents. Luminescence for the diagnostic applications, and cytotoxicity for the anticancer, therapeutic applications are considered as the theranostic properties. Four new ligands containing biologically active moieties - 5-(4-4’-methyl-[2,2’-bipyridine]-4-ylbut-1-yn-1-yl)pyridine-2-carbaldehyde semicarbazone (L1), 3-(5-4’-methyl-[2,2’-bipyridine]-4-ylpentyl)imidazolidine-2,4-dione (L2), 5,5-dimethyl-3-(5-4’-methyl-[2,2’-bipyridine]-4-ylpentyl)imidazolidine-2,4-dione (L3) and [1-(5-4’-methyl-[2,2’-bipyridine]-4-ylpentyl)-2,5-dioxoimidazolidin-4-yl]urea (L4) were synthesized and characterized. The ligands were used to obtain nine novel ruthenium(II) polypyridyl complexes. Six complexes were synthesized with ligand L1 ([Ru(bpy)2(L1)]2+, [Ru(Mebpy)2(L1)]2+, [Ru(tBubpy)2(L1)]2+, [Ru(Phbpy)2(L1)]2+, [Ru(dip)2(L1)]2+, [Ru(SO3dip)2(L1)]2-) and three with ligands L2, L3 and L4 ([Ru(bpy)2(L2)]2+, [Ru(bpy)2(L3)]2+, [Ru(bpy)2(L4)]2+) (bpy = 2,2’-bipyridine, Mebpy = 4,4’-dimethyl-2,2-bipyridine, tBubpy = 4,4’-tert-butyl-2,2’-bipyridine, Phbpy = 4,4’-diphenyl-2,2-bipyridine, dip = 4,7-diphenyl-1,10-phenantroline and SO3dip = 4,7-di-(4-sulfonatophenyl)-1,10-phenantroline). The spectroscopic and photophysical properties of those complexes were determined. The presence of ligands L1-L4 in the structure of the complex decreased luminescence quantum yield and luminescence lifetime in comparison with unmodified [Ru(bpy)3]2+ complex. The theoretical calculations have shown that ligands L1-L4 do not have influence on ruthenium core geometry. However, they increased the energy of the HOMO that resulted in a shorter band gap. The simulated electronic absorption spectra were in a good agreement with the experimental data. The interactions between the studied ruthenium complexes and human serum albumin (HSA) were investigated. All studied Ru(II) complexes exhibited strong affinity to HSA with the association constant 105 M-1s-1, which suggests formation of Ru complex-HSA adducts. It was also determined that ruthenium complexes most likely bind to the hydrophobic pocket of protein, located in Sudlow’s site I in the subdomain II A. Preliminary cytotoxicity evaluation for the studied ruthenium complexes showed their cytotoxic activity towards cancer cell lines. Those results, together with good luminescence properties of the studied ruthenium complexes (luminescence lifetimes and luminescence quantum yield) make them interesting candidates for potential theranostic applications

Le laboratoire de Chimie Organique et Photochimie de l’ULB s’est intensivement impliqué dans la recherche portant sur le développement et l’étude de complexes polyazaaromatiques de ruthéniumII. En utilisant des ligands π-déficients tels que le 1,4,5,8-tétraazaphénanthrène (TAP) chélatés au centre métallique de RuII, des propriétés d’oxydo-réduction particulières à l’état excité du complexe peuvent être obtenues. Cette recherche s’est principalement focalisée sur l’étude de complexes de RuII photoréactifs dans un cadre biologique puisque ces complexes sont capables de photoréagir avec le matériel génétique ou les protéines par l’intermédiaire d’un transfert d’électron photo-induit (PET). Cependant, il existe un obstacle majeur à l’utilisation thérapeutique des complexes polyazaaromatiques de RuII, à savoir leur incapacité à traverser d’eux-mêmes la membrane des cellules vivantes. Ce projet vise à développer une stratégie ciblée de vectorisation de ces complexes, ce qui pourrait permet d’administrer l’agent thérapeutique uniquement aux cellules « malades ». Le ciblage de récepteurs surexprimés par les cellules endothéliales néo-formées, tels que l’intégrine αvβ3, a été envisagé dans le cadre de ce travail grâce à un ligand peptidique c(RGDfK). Ce ciblage associé à l’utilisation d’un complexe photoréactif de RuII permettrait un contrôle du type cellulaire, par la reconnaissance des intégrines αvβ3, ainsi qu’un contrôle temporel de l’activité thérapeutique du complexe, par l’illumination. De manière à combiner ces agents de ciblage et l’agent thérapeutique (complexe de RuII), des plateformes moléculaires de deux types ont été utilisées et comparées entre elles, à savoir le cyclodécapeptide RAFT et un calix[4]arène. La synthèse des conjugués RuII-RAFT-[c-(RGDfK)]4 et le RuII-calix[4]arène-[c-(RGDfK)]4 a donc été réalisée avec succès et leurs propriétés photophysiques et photochimiques ont été étudiées de manière à vérifier que la présence de la plateforme ne modifie pas les propriétés des complexes de RuII ancrés. Enfin, la pénétration des conjugués a également été évaluée et ce, sur différentes lignées cellulaires, de manière à mettre en évidence la spécificité du ciblage pour les récepteurs membranaires αvβ3. / Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Les complexes polyazaaromatiques de RuII sont conçus et étudiés pour être exploités dans<p>de nombreux domaines. Dans, le présent travail, nous avons combiné l’utilisation conjointe de ces<p>complexes et de biomolécules en vue de leur utilisation dans différents domaines liés à la biologie.<p>Les trois premiers chapitres sont consacrés à l’étude de la photoréaction entre les complexes<p>[Ru(TAP)3]2+ et [Ru(TAP)2(phen)]2+ en présence des acides aminés tryptophane et tyrosine. Ces<p>études ont permis d’améliorer la compréhension des processus photo-induits entre le complexe<p>de RuII et le tryptophane, menant notamment à la mise en évidence d’une réaction de fuite au<p>transfert d’électron en retour entre les deux espèce radicalaires photo-produites. Cette réaction a<p>pu être identifiée comme étant le processus de dimérisation de deux unités tryptophanes. Cette<p>dimérisation ainsi que la formation de double photo-adduit impliquant deux tryptophanes et un<p>complexe de RuII ont été mises en évidence et étudiées en utilisant un support oligonucléotidique<p>double brin sur lequel sont attachées les espèces réactives.<p>Le quatrième chapitre concerne l’étude d’un conjugué formé entre le complexe de RuII ,<p>[Ru(TAP)2(phen)]2+, et le peptide de transfection TAT. La photoréactivité de cette entité a<p>été examinée et confirmée en présence de l’acide aminé tryptophane et de la base guanine. Pour<p>cette dernière, une étude plus poussée a été réalisée afin de caratériser au mieux l’interaction<p>existant entre le conjugué Ru-TAT et un oligonucléotide comportant une guanine. Cette étude<p>rassemble des observations expérimentales et une approche théorique par modélisation moléculaire.<p>Le cinquième chapitre consiste en l’étude du comportement photophysique du complexe<p>[Ru(TAP)2(pytz)]2+ sous illumination en présence de la base guanine. Cette étude vise à déterminer<p>si ce complexe possède les qualités d’agent photo-oxydant satisfaisantes pour envisager<p>son ancrage sur diverses biomolécules. L’étude a permis de montrer que l’utilisation du ligand pytz<p>comme point d’ancrage du complexe de RuII est partiellement compromise à cause de l’instabilité<p>du complexe sous illumination.<p>Le sixième et dernier chapitre résume les efforts effectués dans le cadre de la synthèse d’un<p>complexe de RuII ,le [RuII(phen”-ODN)3] devant mener à la formation de réseaux tridimensionnels<p>mixtes ADN-complexes. Bien qu’une caractérisation complète de ce produit n’ait pu être réalisée,<p>certaines mesures indiquent que ce complexe pourrait avoir été obtenu. / Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Diverses nanostructures de dioxyde de ruthénium ont été synthétisées par oxydation locale du ruthénium massif et de films minces de ruthénium au moyen de plasmas micro-ondes Ar-O2 en post-décharge à la pression atmosphérique. Ces revêtements ont été déposés préalablement par pulvérisation magnétron. Une étude approfondie a été réalisée pour déterminer l’évolution radiale de la température de surface qui évolue typiquement entre 530 K et 900 K. L’utilisation d’un plasma permet un abaissement de la température d’oxydation par rapport à des conditions thermiques dans la mesure où l’oxygène moléculaire est excité ou dissocié, ce qui fournit des espèces plus réactives comme l’oxygène singulet ou l’oxygène atomique. Suivant le substrat utilisé et les conditions opératoires, des structures en lamelles distantes de 20-50 nm, des micro-oursins localisés, des nanofils longs et denses et des microcristaux peuvent être formés. Les nanostructures obtenues ont été caractérisées par différentes techniques (microscopies électroniques, diffraction des rayons X ou spectrométrie de masse des ions secondaires). Les analyses MET ne révèlent pas d’orientation privilégiée des nanofils qui sont généralement monocristallins. Des mécanismes de croissance des nanostructures très différents ont été observés et identifiés. S’il apparaît qu’il est impossible sur substrat massif de ruthénium d’obtenir des nanostructures uniformément réparties, il en va autrement avec des substrats recouverts d’une couche mince de ruthénium qui permettent de former de véritables tapis de nanofils. La possibilité de localiser la croissance des nanofils par ajout de sels alcalins a été étudiée / Various ruthenium dioxide nanostructures were locally grown by the oxidation with an atmospheric pressure Ar-O2 microwave micro-afterglow of bulk ruthenium samples or thin films previously deposited by magnetron sputtering on silicon and silica. A special attention was paid to the distribution of the surface temperature of the sample which evolves typically between 530 K and 900 K. The use of plasma discharges allows a lowering of the temperature compared with the thermal oxidation conditions, given that molecular oxygen is excited or dissociated, which provides more reactive species such as singlet oxygen or atomic oxygen. According to the substrate used and the operating conditions, different nanostructures can be formed: lamellae separated by 20–50 nm, localized nano-sea urchins, high density of long nanowires and microcrystals. Nanostructures obtained were characterized by various techniques (electron microscopy, X-ray diffraction or secondary ion mass spectrometry). The grown RuO2 nanowires were determined to be generally single-crystalline with random crystallographic orientations. Very different growth mechanisms were observed and identified. Although it seems impossible to obtain uniformly distributed nanostructures on bulk ruthenium substrates, it is possible from substrates coated by a thin layer of ruthenium, which allows the formation of nanowire carpet. The possibility to localize the growth of nanowires by adding alkali salts has been studied. However, if the use of NaCl or KCl crystals locally enhances the nanowire density, they do not ensure systematically the growth of nanowires

La thérapie photodynamique (PDT) est utilisée actuellement pour traiter certains cancers accessibles par irradiation laser. Son principe repose sur l'action combinée de la lumière et d'un principe actif nommé photosensibilisant (PS). La molécule photosensible génère des espèces réactives de l'oxygène sous l'action d'un rayonnement spécifique. Ces espèces sont fortement réactives et entrainent la mort des cellules alentour. Plusieurs facteurs limitent cependant l'efficacité de ce traitement. Dans cette optique, l'encapsulation d'un PS de seconde génération, le Foscan®, a conduit à la formation de nanoparticules qui ont été caractérisées et dont l'effet PDT a été étudié sur des cellules gliomales C6. Les nanoparticules présentent l'avantage de contrôler la solubilité du système, d'affiner le ciblage des traitements et de pouvoir adapter les doses de traitement. Le confinement du PS au sein de la nanoparticule peut permettre de réduire des effets secondaires et d'augmenter la concentration en principe actif au sein des tissus tumoraux. Par la suite, des nanoparticules chargées en complexes de ruthénium(II) ont été caractérisées. Ces complexes présentent des propriétés optiques adéquates pour de telles applications. De plus, une excitation biphotonique est réalisable, permettant d'augmenter la sélectivité et la profondeur du traitement. Des études préliminaires de l'effet PDT par excitation biphotonique ont été effectuées. / Photodynamic therapy (PDT) is currently used to treat certain cancers accessible by laser irradiation. Its principle is based on the combined action of light and a drug called photosensitizer (PS). The photosensitive molecule generates reactive oxygen species through the action of a specific radiation. These species are highly reactive, entailing the death of surrounding cells. However, several factors limit the effectiveness of this treatment. In this context, the encapsulation of a second-generation PS, Foscan®, led to the formation of nanoparticles that have been characterized and whose PDT effect was studied on C6 glioma cells. The nanoparticles have the advantage of controlling the solubility of the system, better targeting of treatment and to adjust the dose of treatment. Containment of the PS inside nanoparticles can reduce side effects and increase the concentration of active drug in tumor tissues. Thereafter, the nanoparticles loaded with ruthenium(II) complexes have been characterized. These complexes show optical properties suitable for such applications. In addition, a two-photon excitation is possible, improving the selectivity and increasing the depth of treatment. Preliminary studies of the effect of PDT photon excitation were performed.

Les laccases sont des enzymes de type oxydase, réalisant de manière efficace la réduction du dioxygène en eau. Des études réalisées au laboratoire ont permis de montrer que l’irradiation sous atmosphère inerte d’un système de type, EDTA/[Ru(bpy)3]2+/laccase, conduisait à la photoréduction de l’enzyme via la formation d'une espèce [Ru(bpy)3]2+*. La substitution de l’EDTA par un alcène de type p-styrène sulfonate conduit également à la photoréduction de l’enzyme. L'ouverture à l'air du système permet une consommation d’oxygène concomitante à la détection par RMN de produits d’oxydation tels que l’époxyde, le diol et le p-benzaldéhyde sulfonate. L’influence de la concentration des différents partenaires, de la source d’irradiation et du pH sur l’efficacité de cette réaction a été évaluée. D’autres alcènes tels que le styrène, le cyclohéxène ou le cyclooctène sont également substrats. Le marquage isotopique en présence soit d'H218O soit d'18O2 ainsi que l’utilisation de générateurs d’espèces réactives de l’oxygène, ont permis de proposer un mécanisme majoritaire où l’espèce RuIII, photoproduite avec l'assistance de la laccase, pourrait arracher un électron du substrat qui à son tour réagirait avec le dioxygène présent dans le milieu pour conduire aux produits observés. D’autres complexes photoactivables à base de ruthénium ou de manganèse ont également été employés. Afin d’aborder le contrôle de la réactivité, le greffage covalent d’un photosensibilisateur à base de ruthénium sur une lysine unique à proximité du site d'oxydation des substrats de l'enzyme a été effectué. / Laccases are oxidases that efficiently perform the reduction of dioxygen into water. Studies in the laboratory have allowed to show that irradiation under inert atmosphere of a EDTA/[Ru(bpy)3]2+/laccase system, lead to the photoreduction of the enzyme via the irradiation of [Ru(bpy)3]2+*. The substitution of EDTA by the alkene p-styrene sulfonate results similarly in a photoreduction of the enzyme. Opening the system to air allows a dioxygen consumption with a simultaneous detection of oxidation products such as the epoxide, diol and p-benzaldehyde sulfonate detected by NMR. The influence of the concentration of the partners, the irradiation source and pH on the efficiency of the reaction was evaluated. Other alkenes such as styrene, cyclohexene and cyclooctene are also substrates. Isotopic labeling experiments in the presence of either H218O or 18O2, as well as the use of reactive oxygen species generators, allowed us to propose a main mechanism where the laccase assisted RuIII photogenerated specie would withdraw an electron from the substrate which in turn would react with dioxygen to yield the products observed. Other ruthenium and manganese photosensitizers were also used. To address the control of the reactivity, a covalent grafting of a ruthenium photosensitizer, on a unique lysine nearby the substrate oxidation site of the laccase was done.

Aujourd’hui le combustible nucléaire usé est retraité via le procédé PUREX afin de récupérer l’uranium et le plutonium. La séparation de ces actinides des produits de fission repose sur différentes étapes d’extraction liquide-liquide avec le tri-n-butyl-phosphate (TBP) comme extractant. Un modèle a été conçu pour décrire précisément les différentes étapes du retraitement afin d’en optimiser le fonctionnement. Mais les mécanismes à l’échelle moléculaire sont encore mal décrits notamment pour le ruthénium qui est partiellement extrait et retenu en phase organique. Les études précédentes concernant le comportement du ruthénium dans le procédé ont montré que sa chimie était complexe et se sont principalement appuyées sur des données macroscopiques telles que les coefficients de distribution ou des constantes cinétiques. Des lacunes demeurent quant au mode de coordination avec le TBP, la structure et la stabilité des espèces extraites en phase organique, ou encore par rapport à la spéciation dans les conditions de faible acidité (CHNO3aq < 3 M).Une analyse de la spéciation du ruthénium en phase aqueuse et en phase organique a donc été entreprise au cours de ce travail. Elle s’appuie sur la combinaison d’outils spectroscopiques (FTIR et EXAFS) et sur l’utilisation de références solides caractérisées par DRX monocristal, FTIR et EXAFS. Cette méthodologie a été développée afin d’améliorer l’interprétation des signaux enregistrés sur les solutions aqueuses et organique de ruthénium.La méthode de couplage entre les données FTIR, les résultats de dosages potentiométriques en phase aqueuse et les informations obtenues lors de l’ajustement des spectres EXAFS nous a permis d’obtenir des structures moyennes des espèces [RuNO(NO3)x(OH)y(H2O)5-x-y]3-(x+y)+ présentes tant en phase aqueuse qu’en phase organique. Elle a permis de démontrer que dans les conditions d’extraction du procédé, les complexes identifiés en phase aqueuse sont extraits en phase organique sans modification de la sphère de coordination. L’hypothèse d’une coordination directe entre le TBP et le ruthénium a pu être exclue. L’influence de la concentration en acide nitrique ainsi qu’en ions nitrates, sur la spéciation du ruthénium dans les phases aqueuses et organiques a été mise en évidence. Différents équilibres d’extraction sont mis en œuvre selon les conditions chimiques. Pour les solutions à forte acidité (CHNO3aq = 4 M), des complexes de ruthénium non-hydrolysés avec un nombre de ligands nitrates proche de 3 ont identifiés (2 < x < 4 et z = 0). Au contraire à faible acidité (CHNO3aq = 1 M), une forme hydrolysée des complexes du ruthénium, présente en solution aqueuse, est extraite par le solvant. Cette espèce hydrolysée s’avère être un complexe bimétallique de la forme [(RuNO)2(NO3)2x(H2O)9-2x(µ-OH)](5-2x)+.Enfin l’étude du vieillissement des phases organiques a permis de mettre en évidence des échanges entre les ligands liés au ruthénium et l’acide nitrique solubilisé en phase organique. Ces processus, relativement lents pour une phase organique isolée, sont accélérés lorsque les mesures sont effectuées en présence d’une phase aqueuse, ce qui engendre une augmentation du coefficient de distribution du ruthénium. Ces échanges de ligands dans la sphère de coordination du ruthénium et les variations importantes de spéciation en fonctions des conditions chimiques (CH+ et CNO3-) pourraient être à l’origine du phénomène de rétention du ruthénium observé au sein du procédé. Finalement cette étude offre des voies d’amélioration pour une meilleure prise en compte de la diversité des équilibres impliquant le ruthénium au sein des modèles thermodynamiques, et soutient ainsi le développement de modèles prédictifs des procédés industriels de séparation. / Currently, used nuclear fuel is reprocessed using the PUREX process to isolate uranium and plutonium. Separation of these actinides is achieved through multiple steps of liquid-liquid extraction using tri-n-butyl-phosphate (TBP) as the extractant. Work aiming to develop a precise model of the fuel retreatment process in order to optimize it fails to accurately reproduce the ruthenium partial extraction and its retention in organic phase. Molecular mechanisms are still badly understood and hinder these developments. Previous studies had shown that ruthenium chemistry is complex but they mostly rely on macroscopic information as distribution coefficients or rate constants. Deficiencies remain about the coordination mode between TBP and ruthenium, about the structure and stability of extracted species or about the speciation for solutions at low acidities (CHNO3aq < 3 M).Ruthenium speciation analysis was undertaken during this work. It relies on the combination of different spectroscopic techniques (FTIR and EXAFS) and on the use of solid reference compounds fully characterized by single crystal XRD, FTIR and EXAFS. This method was developed in order to improve the interpretation of spectroscopic results for ruthenium aqueous and organic phases.This method coupling FTIR analysis, potentiometric determination in aqueous phase and fit results of EXAFS experimental data allowed us to obtain average structure for [RuNO(NO3)x(OH)y(H2O)5-x-y]3-(x+y)+ species in solution. It was demonstrated that ruthenium coordination sphere was not modified during extraction in process conditions. The hypothesis of a direct link between ruthenium and TBP was excluded. Influence of the nitric acid and nitrate concentrations was highlighted for ruthenium speciation in both aqueous and organic phases. Separate equilibria should be implemented to describe ruthenium extraction depending on chemical conditions. At high acidity (CHNO3aq = 4 M), non-hydrolyzed ruthenium complexes with an average nitrate number close to 3 were identified (2 < x < 4 et z = 0). Conversely, at low acidity (CHNO3aq = 1 M), a hydrolyzed ruthenium compound, observed in aqueous phase, is extracted into the organic phase. This compound was shown to be a bimetallic complex which could be written as [(RuNO)2(NO3)2x(H2O)9-2x(µ-OH)](5-2x)+.Finally the ageing study of organic phase allowed us to highlight exchanges between the ruthenium ligands and solvated nitric acid. These phenomena are relatively slow for isolated organic phases but are accelerated in the presence of an aqueous phase. An increase of ruthenium distribution coefficient was also observed. These ligand exchanges in ruthenium coordination sphere and the large fluctuations of speciation depending on chemical conditions (CH+ et CNO3-) may cause the ruthenium retention noticed in the process.This study offers opportunities to improve ruthenium extraction equilibria coverage in thermodynamic models and support the development of predictive models for industrial separation processes.