Cette thèse est fondée sur le développement de nouvelles méthodes de criblage et d’analyse appliquées aux extraits naturels. Le premier axe de ce travail a consisté à isoler une molécule très minoritaire dans un mélange réactionnel de synthèse biomimétique en utilisant entre autre la chromatographie de partage centrifuge (CPC) en mode pH-zone refining. Nous avons pu isoler la nitrarine avec un rendement de 0,04% en permettant de valider le mécanisme proposé pour sa synthèse biomimétique.Le deuxième axe de ce projet est consacré à l’identification par fractionnement bioguidé, dans les graines de Mucuna pruriens (une plante de la pharmacopée traditionnelle indienne), des molécules responsables de la synergie thérapeutique antiparkinsonienne mise en évidence dans la littérature par des essais in vivo et cliniques. L’extrait hydro-alcoolique de graines de Mucuna pruriens a été fractionné par chromatographie sur colonne de gel de silice, puis les fractions obtenues ont été évaluée in vitro sur plusieurs cibles biologiques : enzymes de dégradation de la dopamine (MAO, COMT), et une enzyme de sa synthèse endogène (DDC). Nous avons développé une méthodes de détection d’une activité d’inhibition de ces enzymes par spectrométrie de masse. À partir des fractions identifiées comme étant actives, nous avons isolé et identifié une vingtaine de molécules, parmi lesquelles une dizaine sont nouvellement décrites. Il a été nécessaire de synthétiser certaines d'entre elles en raison de la quantité nécessaire aux essais biologiques. Certaines de ces molécules ont montré une activité inhibitrice intéressante sur la COMT / This thesis is based on the development of new methods of screening and analysis applied to natural extracts.The first axis of this work consisted in isolating a minoritary molecule in a reaction mixture of a biomimetic synthesis using different techniques including centrifugal partition chromatography (CPC) in pH-zone refining mode. We were able to isolate the nitrarine with a yield of 0.04%, thus allowing to validate the proposed mechanism of its biomimetic synthesis.The second axis of this project is dedicated to the identification in the seeds of Mucuna pruriens (a plant of Indian traditional pharmacopoeia), by bioguided fractionation, the molecules responsible for the antiparkinsonian synergy demonstrated by in vivo studies and clinical trials. For this purpose, the hydroalcoholic extract of M. pruriens seeds was fractionated by chromatography on a silica gel column and the obtained fractions were evaluated in vitro on various biological targets: the dopamine-degrading enzymes (MAO, COMT) and an enzyme implicated in its endogenous synthesis (DDC). Moreover, we have developed a method to detect by mass spectrometry fractions or compounds having an inhibitory activity on these enzymes. From fractions identified as active, we isolated and identified about twenty molecules, from which a dozen are newly described. On the other hand, it was necessary to synthetize some of them due to the amount required by bioassays. Some of these molecules have shown an interesting inhibitory activity against the COMT enzyme

Le mildiou de la vigne, causé par le pathogène Plasmopara viticola, est une maladie cryptogamique pouvant causer de sérieux dégâts sur les récoltes. Pour éviter ces pertes, il est nécessaire de recourir à des produits phytosanitaires. Outre leur coût financier, les questions sur la santé des viticulteurs et des populations vivant à proximité des vignobles, ainsi que la protection de l’environnement ne peuvent être ignorées. Cependant, toutes les variétés de vigne ne présentent pas la même sensibilité au pathogène. En effet, bien qu’elles soient moins appréciées pour leurs qualités organoleptiques, les variétés américaines sont résistantes à cette maladie. Les combiner par croisement variétal avec des espèces européennes peut constituer une alternative viable aux traitements antifongiques. Cependant, pour piloter effacement ces problèmes de sélection variétal, il est nécessaire de mieux appréhender la relation « hôte-pathogène ». C’est dans ce but que l’analyse par spectrométrie de masse a été employée sous différents aspects / Downy mildew, caused by the Plasmopara viticola pathogen, is a fungal disease which can induce serious harvest damages. To avoid these losses, it is necessary to use phytosanitary treatments. In addition to their financial cost, winegrower’s health issues and the environment protection cannot be ignored. However, all grapevine varieties do not present the same sensitivity to the pathogen. Indeed, despite of poor organoleptic qualities, American varieties are resistant to this disease. Combining them with European species by varietal crossing may be a viable alternative to these treatments. However, to lead efficiently these cross breeding programs, it is necessary to know more about the relationship "host-pathogen". In this context, analysis by mass spectrometry has been used under different aspects

Le lien étroit existant entre la masse d'un noyau et son énergie de liaison fait de la masse un observable incontournable pour enrichir notre compréhension de l'évolution de la structure nucléaire dans des régions de la carte des noyaux éloignées de la vallée de la stabilité. Dans cette thèse deux régions présentant d'importants changements structurales sont étudiés à travers des mesures de masses de haute précision effectuées à ISOLDE/CERN avec le spectromètre ISOLTRAP. De nombreux résultats de spectroscopie nucléaire indiquent que la chaîne isotopique du chrome présente les changements structurales les plus importants dans toute la région de déformation nucléaire observée au sud du nickel 68. Cette thèse présente les premières mesures de haute précision des isotopes 58-63Cr grâce à des techniques de spectrométrie de masse de pointe faisant appel à l'utilisation d'un piège de Penning ainsi qu'à un spectromètre en temps de vol de type MRToF-MS. Les mesures ainsi obtenues sont jusqu'à 300 fois plus précises que celles disponibles dans la littérature actuelle. Au contraire des résultats précédents, ces nouvelles mesures suggèrent une évolution progressive de l'état fondamental des chromes vers la déformation aux abords de N=40. La question de la persistance de la fermeture de couche à N=28 dans la chaine de l'argon est aussi abordée dans le cadre de cette thèse de doctorat à travers la mesure des isotopes 46-48 de l'argon. Les résultats d'une précision améliorée confirment la présence d'une forte fermeture de couche à N=28 dans l'argon. Pour chaque jeu de données la procédure d'analyse est détaillée. L'implication pour la physique nucléaire des résultats expérimentaux obtenus sont discutés de manière phénoménologique ainsi qu'à travers des modèles représentant l'état de l'art de la recherche en physique nucléaire théorique. / Due to their inherent relationship with the binding energy, nuclear masses are the fingerprint of all the interactions taking place within the nucleus. As such, precise and accurate mass values are an essential ingredient to the comprehensive understanding of nuclear phenomena in exotic regions of the chart of nuclides. In this thesis, two key regions exhibiting dramatic structural evolution are investigated by means of high precision mass measurements performed with the online mass spectrometer ISOLTRAP at ISOLDE/CERN. Numerous spectroscopy results indicate that the chromium isotopic chain exhibits the most dramatic structural changes within the region situated south of 68Ni. This thesis reports on the first high-precision mass measurements of the neutron-rich 58-63Cr isotopes using the well established Penning trap mass spectrometry technique as well as the MRToF-MS technique pioneered at ISOLTRAP in recent years. The obtained mass values are up to 300 times more precise than the ones currently available in the literature. At odds with previous results, the new mass values exclude a sudden onset of ground-state collectivity rather favouring a smooth transition towards deformation approaching N=40. The question of the persistence of the N=28 shell closure in the Argon chain is also studied in this PhD work through the measurement of the neutron-rich 46-48Ar isotopes. The results of improved precision confirm the presence of a strong N=28 shell closure in the Argon chain. For both datasets, the detailed data analysis procedure will be presented. The implication of the obtained mass values for nuclear structure will be discussed through a phenomenological discussion of the binding energy trend. The results will also be discussed in the light of state of the art nuclear models including results from the promising valence-space formulation of the ab-initio IM-SRG formalism.

L'assurance de la sécurité sanitaire des aliments vis-à-vis des contaminants chimiques est un enjeu en constante évolution en raison des sources multiples de contamination (pesticides, mycotoxines, néoformés indésirables, et migrants des matériaux au contact entre autres). Actuellement, l'évaluation complète de la qualité sanitaire d'un aliment nécessite la multiplication de méthodes analytiques dites « ciblées » ayant un coût important. De plus, malgré la multiplication des méthodes ciblées, tout contaminant non recherché ne sera pas détecté. Il apparaît nécessaire aujourd'hui de faire évoluer ces méthodes vers des approches analytiques « non-ciblées » susceptibles, via l'analyse d'empreintes chimiques, d'évaluer la présence d'une gamme aussi large que possible des contaminants dans une matrice alimentaire. Les travaux de thèse ont porté sur l'utilisation de la spectrométrie de masse haute résolution (LC-HRMS) et de la chimiométrie pour développer une méthode capable de caractériser la qualité sanitaire des aliments. La matrice de développement est le thé, choisi pour sa complexité d’analyse, sa large consommation et les alertes sanitaires récurrentes à son sujet. Une première preuve de concept de la méthode a été mise en place sur un thé vert de référence et un panel de 32 contaminants choisis pour leur diversité de sources et structures chimiques, puis des situations plus complexes ont été investiguées : application à d’autres types de thé, analyse simultanée d’échantillons de marques et d’origines géographiques distinctes, et enfin application en aveugle à des situations de contamination complexes avec la présence de plusieurs schémas de contamination au sein du même jeu d’échantillons. L’utilisation d’outils de traitement de données libres et ouverts a permis de développer un processus de traitement des données unifié pour deux plateformes analytiques LC-HRMS de technologies et de marques différentes (ToF et Orbitrap), ce qui n’a jamais été réalisé pour l’étude de la sécurité sanitaire chimique des aliments. Par ailleurs, le développement de ce processus a été l’occasion de réaliser une étude méthodologique du comportement de certains outils pour les approches non-ciblées de détection des contaminants de l’aliment / Ensuring food safety, especially toward chemical contaminants, is an issue in constant evolution due to multiple sources of contamination (pesticides, mycotoxins, neoformed contaminants, migrants from packaging among others). Currently, several targeted analyses are needed to fully assess the chemical safety of foods, generating high cost. Moreover, despite the number of analyses performed, a contaminant not targeted is not detected. Therefore, it is necessary to develop new methods based on non-targeted approaches able to assess, through analysis of chemical fingerprints, the occurrence of as many contaminants as possible in a food matrix. The main purpose of this work lies in the use of high resolution mass spectrometry (LC-HRMS) and chemometrics in order to develop a method capable of assessing food safety. Tea has been chosen as a development product for its analytical complexity, its broad consumption and its safety issues. A first proof-of-concept of the method has been set up on a reference green tea with a pool of 32 representative food contaminants, chosen for their diversity in terms of sources and chemical structures. More complex situations were further investigated with different types of tea, several brands considered at once and, last but not least, with the application to blind detection of contaminants in complex cases. Free and open-source data analysis tools were used to build a unified data treatment process to analyze data from two LC-HRMS analytical platforms of different technologies (ToF and Orbitrap), which is new for food safety studies. The development of this process also enabled a methodological study of the behavior of several tools used in untargeted approaches for food safety.

Dans cette thèse, nous présentons une étude de l'ionisation multiphotonique ou tunnel de certains atomes et molécules dans un régime intermédiaire d'intensité (~10¹³-10¹⁴ W/cm²) en utilisant des impulsions provenant d'un laser ultra rapide Ti:saphir. En étudiant l'ionisation à deux couleurs de Ar et de Xe, nous présentons un modèle pour quantifier les contributions tunnel quasi-statique et multiphotonique. La dépendance du taux d'ionisation de Ar et de Xe sur l'angle entre les vecteurs de polarisation de deux impulsions ([omega] et 2 [omega] est mesurée. L'ionisation de cinq molécules organiques, C₆H₆, C₅NH₅, C₃H₆, C₂H₄, et C₂H₂, est étudiée. Deux phénomènes sont observés. La première observation montre que la probabilité d'ionisation jusqu'à un état uniquement chargé (+1) est supprimée en comparaison avec des atomes fictifs ayant le même potentiel d'ionisation. La seconde montre que l'ionisation double de ces molécules se produit principalement par un processus non séquentiel. Ces molécules présentent une probabilité relative énorme pour l'ionisation non séquentielle, qui est attribuée à la suppression de l'ionisation multiphotonique ou tunnel d'un ion de charge +1. Finalement, pour une application de spectroscopic laser, les spectres de masse de deux isomères de butène, 1-butène et cis-2-butène ionisés par des impulsions laser femtosecondes intenses sont comparés. On montre que la différence entre ces deux spectres est beaucoup plus prononcée que celle qu'on observe sur des spectres obtenus par collisions d'électrons de 100 eV. Notre observation suggère l'application possible de l'ionisation multiphotonique dissociative par des impulsions d'un laser ultrarapide pour la spectroscopic de masse de haute performance pour distinguer des molécules similaires.

La recherche en protéomique s' est développée en étant intimement liée à l' apparition d' outils analytiques sophistiqués et à haut débit tels que les spectromètres de masse (MS). Cependant, des méthodes permettant l'analyse rapide et efficace de ces données, telle que l'analyse multivariée, pourrait procurer des outils intéressants pour tout laboratoire de bioprocédés se spécialisant dans la production de protéines recombinantes. Ces travaux représentent une percée technologique en suivi et contrôle de bioprocédé. En effet, l'emploi de l'analyse multivariée sur des données de chromatographie liquide couplée à un spectromètre de masse (LCMS) afin d'identifier des isoformes protéiques et de suivre la production de protéines constitue une innovation significative pouvant mener à de nombreuses applications industrielles. Ces techniques procurent de nouvelles avenues pour l' optimisation et le contrôle de qualité pour des procédés de production de protéines recombinantes par culture cellulaire. Trois modèles expérimentau, x furent employés et analysés pour cette thèse. Des albumines purifiées de différentes origines animales ayant des similarités de séquence variant de 69,6 % à 92,4% et des masses moléculaires à l'intérieur de marges de ± 0,7% furent employées afin de démontrer la capacité de l'analyse multivariée à correctement distinguer des isoformes. Le suivi d'une culture cellulaire (HEK293) infectée par un adénovirus (Ad5- CMV-GFPsg25) par analyse multivariée des signaux LCMS fut aussi exécuté. Ce suivi permit d'identifié automatiquement les protéines produites au cours du processus et d'effectuer directement leur quantification. Finalement, ces techniques furent aussi appliquées à l'analyse de signaux provenant d'un spectromètre de mase en tandem (MS/MS) de type quadrupôle temps d'envol (Quadrupole Time Of Flight QTOF) pour l'étude de mélanges protéiques dans un contexte de recherche de biomarqueurs. Étant donné la capacité des algorithmes développés dans cette thèse de distinguer de petites différences entre des spectres de protéines, de directement identifier et quantifier une protéine d'intérêt dans un contexte de bio production et également de sélectionner les zones corrélées avec des peptides d'intérêt pour augmenter la sensibilité des études protéomiques, nos résultats indiquent que l'analyse multivariée des signaux LCMS ou LCMSIMS peut contribuer significativement au suivi, contrôle de qualité et diagnostic des bioprocédés lors de production de protéines recombinantes par des cultures cellulaires. 1

Ce mémoire concerne les travaux de la spectroscopie infrarouge de réflexion-adsorption (IRRAS) et de la spectrométrie de masse par TDS (thermal désorption spectrometry) réalisés durant les deux dernières années et visant à comprendre la réaction d'Orito. Cette dernière est importante pour synthétiser les molécules chirales dans le domaine pharmaceutique. La réaction d'hydrogénation du réactif 2,2,2-trifluoroacetophenone (TFAP) sur le Pt(lll) chiralement modifié par le l-(l-naphthyl)éthylamine (NEA) est étudiée. Les études IRRAS et TDS des interactions modificateur/Pt(lll), réactifTPt(lll), réactif-H2/Pt( 111), modifïcateur-réactif7Pt( 111), modificateur-réactif-H2/Pt( 111) seront présentées. Ces résultats et l'étude de (l-Éthyle)naphtalène ressemblant à NEA, sont nécessaires dans l'interprétation des observations de la Microscopie à Effet Tunnel(STM) et pour vérifier les structures prévues par la simulation de DFT. Ces résultats permettent de relever davantage les comportements des molécules et l'induction de la chiralité du système sur le Pt(l 11) afin d'améliorer la performance de la réaction. / Réaction d'Orito

Durant les dernières décennies, de nombreux cas d'interactions pharmacocinétiques drogue-drogue ont été répertoriés, menant parfois à des pathologies sérieuses et permanentes. Pour l'industrie pharmaceutique, il s'est alors avéré essentiel de bien caractériser l'activité métabolique de composés en phase clinique. Un des outils développé et utilisé en première ligne lors de la caractérisation des voies impliquées dans la métabolisation d'une drogue est l'essai in-vitro du cytochrome P450. Cet essai, utilisant une préparation hépatique, permet entre autres d'identifier la ou les enzymes responsables lors de la biotransformation d'un médicament. Parmi les différentes techniques d'analyse impliquées lors de la quantitatification de l'activité des enzymes du cytochrome P450, la chromatographie liquide avec détection en spectrométrie de masse demeure certes la plus utilisée et la mieux documentée. Toutefois, une grande diversité de paramètres d'analyse recensés dans la littérature rend la tâche ardue à l'analyste non aguerri. De plus, aucune méthode simple et standardisée, permettant d'évaluer l'activité de l'ensemble des neuf enzymes responsables de la métabolisation de la majorité des médicaments, n'est répertoriée. Dans cette optique, l'objectif du présent projet de maîtrise consistait au développement de stratégies analytiques en chromatographie liquide avec détection par spectrométrie de masse, pouvant être appliquées dans n'importe quel laboratoire possédant des instruments d'ancienne ou de nouvelle génération. Pour ce faire, une séparation tant en chromatographie liquide haute performance (HPLC) qu'en chromatographie liquide ultra performance (UPLC) a été mise au point. De surcroît, l'utilisation de spectromètres de masse à simple (MS) ou à triple quadripole (MS/MS) a été étudiée, dans le but de quantifier les metabolites des différents essais.

Ce projet vise à tester la faisabilité de l’incorporation de lentilles quadripolaires dans la source ionique LDTD pour la focalisation de faisceau d’ions créé par celle-ci. Puisque les sources ioniques fonctionnent à pression atmosphérique, il est donc nécessaire de tester si ce type de lentilles électrostatiques pourrait être adapté pour fonctionner dans un tel environnement. Il faut aussi tenir compte de l’espace restreint dans lequel ces lentilles seraient introduites. Des simulations avec le programme SIMION et le sous-programme SDS ont été réalisées afin de trouver une configuration de lentilles et de potentiels qui permet d’obtenir une focalisation d’ions sous ces conditions. Un prototype a été réalisé afin de caractériser le pouvoir de focalisation des lentilles et leur effet sur la décharge couronne dans une configuration pointe-plan. Les résultats obtenus démontrent que le prototype focalise effectivement les ions, mais qu’une tension source supérieure est nécessaire afin d’obtenir la décharge couronne. / The purpose of this project was to test the possibility of incorporating a system of quadrupole lenses into the ion source LDTD with the aim of focusing the ion beam created by the source. Since this kind of ion source operates under atmospheric pressure and the space in which the electrostatic lenses would be incorporated is fairly small, it was necessary to test if this type of lenses would be able to properly work with these restrictions. The first step was to obtain a proof of concept by simulating the lenses with the program SIMION and the user program SDS which allow us to simulate ions moving through a gas and different electric fields. We then created and characterized them by trying different configurations. All configurations succeeded in focusing the ion beam, but at the expense of an increase in the voltage needed to create the corona discharge.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.