Cette thèse porte sur l’étude de la production de surface des ions négatifs (IN) pour des applications dans la fusion thermonucléaire. Ce travail a été réalisé à l'aide d'une source plasma PHISIS. Les IN formés en surface de l'échantillon sont collectés et analysés avec un spectromètre de masse (SM). La fonction de la distribution en énergie des ions négatifs FDEIN est mesurée. Dans cette thèse, une technique de polarisation DC pulsée est introduite pour permettre l'étude de la production d'IN en surface sur des échantillons isolants comme le diamant. Un modèle qui calcule le taux de changement de la variation de la tension sur une surface isolante polarisée en mode pulsé est développé. De façon surprenante, la production d’IN en surface sur un diamant dopé au bore ou non dopé est beaucoup plus élevée en mode pulsé qu'en mode continu. Il est traité également la production d’IN en surface dans les conditions de faible tension de polarisation. Le meilleur rendement d’IN mesuré à faible polarisation est obtenu avec du diamant dopé au bore (BDD) et il est 2 fois plus élevé que celui mesuré sur HOPG (high oriented pyrolitic graphite). L'analyse de la production d’IN en surface à différents polarisations pour différents matériaux a été effectuée afin de corréler l'évolution du rendement d’IN aux changements d'état de surface. Une étude approfondie de la production en surface d'IN a été réalisée sur la surface de Nanoporous 12 CaO. 7Al2O3 electride surface. L'influence des conditions expérimentalles sur le rendement en IN a été étudiée. Dans cette contribution, nous montrons que ce matériau pourrait potentiellement être utilisé dans les sources d'ions négatifs sans césium / This thesis deals with negative ions (NI) surface production for applications in thermonuclear fusion. This work was conducted using a plasma source PHISIS. NI formed on a negatively biased sample surfaceare collected and analyzed with energy mass spectrometer (MS). Negative ion distribution function NIEDF is measured. A SIMION calculation was done to have a complete idea about MS transmission effect on the NIEDF. In the course of this thesis, a DC pulsed bias technique is introduced to enable the study of negative ion surface production on insulating samples as non-doped diamond layers. A model that calculate the rate of change of bias on insulator surface biased in pulsed mode is developed. Surprisingly, negative-ion surface production on boron-doped or non-doped diamond is much higher in pulsed mode than in continuous mode. This thesis deals also with negative ion surface production in low bias condition. The best NI yield measured at low bias is obtained with Boron doped diamond (BDD) ant it is 2 times higher than the one measured on HOPG (highly oriented pyrolytic graphite) surface. Analysis of NI surface production at different surface bias for different material were performed in order to correlate the NI yield evolution to the surface state changes.An extensive study of NI surface production was performed on Nanoporous 12CaO.7Al2O3 electride surface. The influence of surface temperature, bias and plasma exposure time on negative-ion yield was investigated. In this contribution, we show that the electride material has potentials to be used as a production surface in negative ion sources devoted to nuclear fusion application

Le médicament prophylactique qui a drastiquement réduit l’impact et la sévérité du tétanos sur les populations humaines est le vaccin antitétanique. Son principe actif appelé anatoxine tétanique résulte de l’inactivation au formaldéhyde de la toxine tétanique. Cette détoxification chimique est une étape critique qui détermine la sécurité, l’antigénicité et l’immunogénicité du vaccin. Pour une meilleure compréhension de ce processus chimique, à l’échelle moléculaire, nous avons dans un premier temps caractérisé l’anatoxine tétanique par chromatographie liquide couplée à la spectrométrie de masse en tandem haute résolution (LC-MS/MS) afin d’identifier et de localiser exhaustivement l’ensemble des modifications induites par le formaldéhyde sur la structure tridimensionnelle de la protéine vaccinale. Dans un second lieu, pour un meilleur suivi qualité du procédé industriel de fabrication de l’anatoxine tétanique, nous avons développé des méthodes uniques d’expertise in vitro par LC-MS/MS pour réaliser la quantification relative et/ou absolue de la toxine tétanique, de l’anatoxine tétanique, ainsi que pour effectuer la quantification relative des fragments de toxine chimiquement modifiés par le formaldéhyde. Ces outils de caractérisation sont complémentaires aux méthodes de contrôles qualités existantes et contribuent actuellement à un meilleur suivi de la reproductibilité des lots de vaccins antitétaniques / The prophylactic drug, which has drastically reduced the impact and severity of tetanus on human populations, is the tetanus vaccine. Its active ingredient called tetanus toxoid results from the inactivation of tetanus toxin with formaldehyde. This chemical detoxification is a critical step, which determines the safety, antigenicity and immunogenicity of the vaccine. For a better understanding of this chemical process, at the molecular level, we first characterized tetanus toxoid by liquid chromatography coupled with high-resolution tandem mass spectrometry (LC-MS/MS) in order to fully identify and map all the modifications induced by formaldehyde on the three-dimensional structure of the vaccine protein. In a second step, for a better quality control of the industrial process of manufacturing tetanus toxoid, we developed in vitro expertise methods by LC-MS/MS to perform the relative and/or absolute quantification of tetanus toxin, tetanus toxoid, and to carry out the relative quantification of the toxin fragments chemically modified with formaldehyde. These characterization tools are complementary to existing quality control methods and currently contribute to better monitoring the reproducibility of tetanus vaccine batches

Les moisissures d’altération sont à l’origine de pertes alimentaires et économiques importantes et certaines espèces peuvent présenter un danger pour la santé humaine et animale avec la production de mycotoxines. Dans ce contexte, la maîtrise de la qualité et de la sécurité des aliments passe par une bonne connaissance des espèces impliquées. Cette connaissance repose sur une identification fiable et rapide et l’obtention d’informations sur les facteurs abiotiques impactant leur développement, tels que les conservateurs, largement utilisés dans l’industrie. Dans ce cadre, les objectifs de thèse étaient de développer l’utilisation de la spectrométrie de masse MALDI-TOF pour l’identification des moisissures et d’évaluer son application à la résolution de complexe d’espèces et au typage, et enfin d’évaluer la néphélométrie laser pour mesurer en haut-débit leur croissance en présence de conservateurs. Dans un premier temps, une base de données robuste a été construite avec près de 6500 spectres correspondant à 136 espèces fongiques. Dans un deuxième temps, la technique MALDI-TOF a été appliquée avec succès à la différenciation de 23 espèces du complexe Aspergillus section Flavi et a permis de différencier des isolats de Penicillium roqueforti appartenant à 3 populations génétiquement différenciées. Enfin, la néphélométrie laser a permis un suivi haut-débit de la croissance de 14 espèces fongiques d’altération en présence de 3 conservateurs et ainsi d’obtenir des informations sur les concentrations minimales inhibitrices de ces derniers. Ces travaux ont démontré l’applicabilité de techniques alternatives permettant d’identifier et de caractériser les moisissures d’altération. / Spoilage fungi represent a major cause of food and economic losses and certain species, which may produce mycotoxins, may also pose a threat to human and animal health. Thus, food safety and quality management relies notably on a good knowledge of the involved species. This knowledge is notably based on their fast and reliable identification and on the study of abiotic factors affecting their growth such as food preservatives, which are commonly used in the food industry. In this context, the objectives of this PhD. thesis were to develop MALDI-TOF mass spectrometry for mold identification and to evaluate its potential for species complex differentiation and strain typing, and finally, to evaluate the use of laser nephelometry to monitor fungal growth in the presence of food preservatives.First, a robust database was developed with 6500 spectra corresponding to 136 spoilage fungi. Then, MALDI-TOF MS was successfully applied to differentiate 23 species of Aspergillus section Flavi and Penicillium roqueforti isolates belonging to 3 genetically distinct populations.Finally, in 14 fungal species, laser nephelometry allowed a high-throughput monitoring of their growth after exposition to 3 different food preservatives and the determination of their associated minimal inhibitory concentrations.Overall, the obtained results demonstrate the usefulness of alternative techniques for identification and characterization of food spoilage fungi.

A cascade of metabolomic studies have been developed in the recent decade. The application of metabolomics in the clinical field has been shown to be promising since even subtle physiological changes can be revealed by a metabolomic study which determines variations in the metabolome.Personalized clinical care is currently proposed for almost all the diseases, however, it is still difficultto be executed for the scarce of clinical biomarkers. This thesis work concerns the applications of both ¹H NMR-based and MS-based metabolomics in the determination of potential serumbiomarkers which help to improve personalized diagnosis and prognosis. It is composed by twoprincipal parts. The first part of the work aims to find out metabolite biomarkers predicting themortality of septic shock before clinical intervention and first 12 hours after hospitalization using NMR-based and LC-MS-based metabolomic methods respectively. The goal of the second part of the work is to seek potential biomarkers predicting the recurrence of HCC before and after RFA treatment. Our findings not only show that both the two applied techniques were useful for the discovery of novel clinical biomarkers, but also show that the two techniques are complementary / De nombreuses études métabolomiques a été développée au cours de la dernière dizaine année.L'application de la métabolomique dans le traitement clinique s'est révélée prometteuse puisque même des faibles modifications physiologiques peuvent être révélées par une étude métabolomique. Des soins cliniques personnalisés sont actuellement proposés pour presque toutes les maladies, mais il est encore difficile de les réaliser à cause du manque de biomarqueurs cliniques. Ce travail de thèse a pour le but de la détermination de biomarqueurs cliniques par la spectroscopie RMN et par la spectrométrie de masse. Il est composé de deux parties : la première partie du travail vise à déterminer les biomarqueurs des métabolites prédisant la mortalité du choc septique avant l'intervention clinique et les 12 premières heures après l'hospitalisation en utilisant respectivement des méthodes métaboliques basées sur la RMN et la LC-MS. L'objectif de la deuxième partie du travail est de rechercher des biomarqueurs potentiels prédisant la récidive du CHC avant et après le traitement RFA. Nos résultats montrent non seulement que les deux techniques appliquées ont été utiles pour la découverte de nouveaux biomarqueurs cliniques, maismontrent également que les deux techniques sont complémentaires.

Les carbohydrates font partie des trois grandes classes de biopolymères présents dans la nature. Ils représentent 75% de la biomasse. Les glycosaminoglycanes font partie des carbohydrates, ils sont présents à la surface des cellules et sont responsables de la signalisation cellulaire. Ils sont importants dans de nombreux processus biologiques. Vu leur importance en biologie et en santé, il est nécessaire de comprendre leur fonctionnement. Dans cette thèse nous avons étudié deux types de tétrasaccharides de glycosaminoglycanes (chondroïtine sulfate et dermatane sulfate) avec une nouvelle méthode qui couple la spectrométrie de masse à la spectroscopie vibrationnelle (MS/IR). Nous avons montré qu’avec cette méthode la signature de l’empreinte OH fonctionne pour les glycosaminoglycanes qui présentent des groupements Coo- et des groupements sulfate contrairement aux oses simples. Cette méthode a également validé la pertinence du séquençage pour l'élucidation de profils de sulfate et la nature de l’hexuronique dans les oligosaccharides de glycosaminoglycanes. L’approche du séquençage améliore considérablement la résolution structurelle par rapport à la simple analyse spectroscopique de l'ion précurseur. Elle permet d’avoir plus d’information sur les oligosaccharides. Et pour finir nous avons proposé un protocole pour l’analyse de mélanges afin de déterminer le ratio des différents éléments présents dans le mélange / Carbohydrates are among the three major classes of biopolymers found in nature. They represent 75% of the biomass. Glycosaminoglycans are carbohydrates, they are present on the surface of cells and are responsible for cell signaling. They are important in many biological processes. Given their importance in biology and health, it is necessary to understand their mechanism. In this thesis we studied two types of glycosaminoglycan tetrasaccharides (chondroitin sulfate and dermatan sulfate) with a new method that combines mass spectrometry with vibrational spectroscopy (MS / IR). We have shown that with this method the signature of the OH-fingerprint works for glycosaminoglycans which have COO- groups and sulfate groups in contrast to simple carbohydrates. This method also validated the relevance of sequencing for the elucidation of sulfate profiles and the nature of hexuronic in oligosaccharides of glycosaminoglycans. The sequencing approach significantly improves the structural resolution compared to the simple spectroscopic analysis of the precursor ion. It provides more information on oligosaccharides. And finally we proposed a protocol for the analysis of mixtures to determine the ratio of the different elements present in the mixture

Le carbure de silicium est un matériau bien connu à ce jour, mail il y a des aspects lors de sa fabrication qui sont mal compris. Le but de ce travail est de contribuer à la compréhension des échanges de matière via la phase gazeuse lors de la fabrication de composants en SiC. La procédure expérimentale utilisée est le suivi in situ de l'évolution des pressions de vapeur ou celle des flux évaporés par spectrométrie de masse et de comparer la morphologie et la structure des poudres avant et après les traitements par différents moyens de caractérisation dont la spectrométrie Raman et les observations MEB et FEG.. Une étude thermodynamique du système SiC-SiO2 précède et encadre l'expérimentale et le calcul des limites de la transition de l'oxydation passive-active du SiC sont effectués. L'influence des paramètres clefs comme la pollution par l'oxygène et les rampes de température sur les pressions partielles de SiO(g) et CO(g) a été observé et relié aux structures obtenues.

Les cosmonucléides produits in-situ résultent de l'interaction des particules énergétiques issues du rayonnement cosmique avec les minéraux exposés à la surface de la terre. Le nucléide cosmogénique 10Be (T½=1,5Ma) a été utilisé dans ce travail afin d'étudier les modes de développement des latérites et de quantifier les processus les affectant. Au cours de cette étude, différents systèmes latéritiques ont ainsi été échantillonnés aussi bien en Afrique qu'au Brésil. La distribution des concentrations en 10Be mesurées par spectrométrie de masse par accélérateur dans des quartz issus de filons et prélevés dans des profils de sols permet 1/ de déterminer l'origine autochtone ou allochtone des matériaux lors de la mise en place des séquences étudiées, 2/ de quantifier les taux d'érosion ou d'enfouissement affectant ces surfaces, et 3/ de mettre en évidence et d'estimer l'extension de l'activité biologique. L'examen de l'évolution de la concentration en 10Be le long de "stone-lines" permet de préciser sans ambiguïté leur origine allochtone ou autochtone et, dans ce dernier cas, deux types de modèles développés au cours de ce travail permettent alors d'estimer la vitesse des déplacements latéraux superficiels des sols.<br /><br /><br />Mots clés : Béryllium 10 cosmogénique, latérites, spectrométrie de masse par accélérateur, <br />"stone-line", érosion, enfouissement, sol.

La spectrométrie de masse haute température a été utilisée pour analyser les vapeurs simulant la réaction entre l'iode et les produits de fissions issus d'un accident grave de réacteur nucléaire à eau pressurisée. Deux voies principales ont été explorées, -(i) l'analyse thermodynamique des processus de vaporisation de CsOH, CsI et des mélanges CsI-CsOH. - (ii) la conception d'un réacteur spécifique pour l'analyse de la cinétique de recombinaison d'atomes pour former des molécules stables. La présente étude a confirmé l'existence de la molécule mixte Cs2IOH(g). Les pressions de vapeurs CsOH(g), Cs2O2H2(g) et Cs2IOH(g) ont été déterminées. Les paramètres moléculaires de la molécule mixte ont été estimés sur la base des dimères purs Cs2O2H2(g) and Cs2I2(g) et l'enthalpie de formation proposée. L'acquisition de données cinétiques nécessite un réacteur dédié dont la conception est présentée dans ce travail ainsi que les tests de qualifications associés.

L'étude de la vaporisation et de la décomposition thermique du PDMAT sous vide a été réalisée par spectrométrie de masse avec cellule d'effusion et cellules tandem respectivement. La conception et la validation du réacteur, spécifique à l'étude par spectrométrie de masse des molécules organométalliques très réactives au contact de l'air, réalisé au cours de cette thèse, sont exposées. En parallèle des premiers dépôts ALD de TaN à partir de PDMAT et NH3 ont été réalisés sur le réacteur ALD en cours d'optimisation et caractérisés par microscopie électronique et XPS. La confrontation de ces deux résultats permet de proposer des schémas de réactions se produisant lors du dépôt de TaN dans un réacteur ALD et de déterminer les propriétés structurales et thermodynamiques des molécules identifiées. Ces données sont utilisées dans différentes approches de modélisations thermodynamiques du procédé de croissance à partir de la phase gazeuse.

Dans le but de mieux comprendre les mécanismes de transferts d'amines catalysés par des métaux et la nature des espèces actives impliquées, nous avons synthétisé un complexe binucléaire à fer non hémique possédant un substrat interne de nature aromatique. La réactivité de ce complexe vis-à-vis d'un donneur d'amine ArINTs se traduit par la formation de deux produits résultant d'une mono et d'une double amination aromatique. Par l'emploi de différentes techniques chimiques et spectroscopiques, nous avons résolu l'ensemble du mécanisme de la réaction. Des études de marquage isotopique couplées à la spectrométrie de masse et à une quantification des produits formés par HPLC nous ont permis de mettre en évidence le passage par deux intermédiaires réactionnels, l'un de nature FeIIIFeIV(=NTs) et l'autre de nature FeIVFeIV(=NTs)(-NHTs) analogue à l'intermédiaire Q de la MMO.<br />La deuxième partie de ce manuscrit est dédiée à un complexe binucléaire à fer à valence mixte possédant une branche aniline. En présence de base, ce complexe subit une déprotonation du ligand aniline induisant une inversion de valence des ions métalliques et un changement de couleur de la solution visible à l'œil nu. Cette réaction réversible est le premier cas d'inversion de valence induit par une réaction acido-basique. Ce complexe possède la capacité de détecter des amines en solution organique et en phase solide.