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La mine Niobec produit du ferroniobium à partir d’un gisement de carbonatites riche en pyrochlore. La gangue associée au minerai affiche une teneur moyenne de 6, 8% apatite (3, 5 % P2O5). Cette étude a pour objectif l’évaluation du potentiel économique de la valorisation de l’apatite contenue dans les résidus de lamine Niobec. Savard (1981) et Dramou (2016) ont réalisé des travaux exploratoires de l’apatite dans les résidus de Niobec. Leur recherche a démontré la difficulté d’obtenir un concentré d’apatite satisfaisant les contraintes du marché pour ce minéral en raison de la présence de minéraux carbonatés avec une forte proportion de magnésium. Dans le cadre de cette recherche, des essais en laboratoire ont été réalisés afin de caractériser les résidus et de déterminer les performances de différentes méthodes pour produire un concentré de phosphate commercialisable. Suite à la caractérisation, nous avons concentré les travaux de valorisation sur la fraction grossière des résidus qui est plus riche en apatite. Des essais de flottation ont montré que la flottation inverse à pH acide permet une séparation très sélective entre la gangue carbonatée et l’apatite. Cependant cette méthode n’a pas permis d’atteindre la composition exigée pour un concentré d’apatite. Des essais de calcination et de lixiviation ont été réalisés sur ce concentré afin de produire un concentré qui a les caractéristiques des concentrés d’apatite commerciaux. La lixiviation à pH contrôlé produit une élimination sélective de la dolomite résiduelle, la composition imposée pour la commercialisation du concentré d’apatite a ainsi été atteinte. Cette démarche expérimentale a permis de définir un procédé de concentration de l’apatite des résidus de Niobec en trois étapes : le déschlammage, la flottation inverse et la lixiviation. L’évaluation de l’économique de ce procédé a démontré que la valorisation de l’apatite dans les résidus miniers a le potentiel de générer des profits. / Niobec Mine produces ferroniobium from a pyrochlore rich carbonatite deposit. The gangue associated to the ore has an average concentration of 6. 8 % apatite (3. 5 % P2O5). The objective of the study is the evaluation of the economic potential of the valorization of the apatite in the tailings of Mine Niobec. Apatite is the main source of phosphorous for the production of fertilizers. Savard (1981) and Dramou (2016) have completed exploratory laboratory test work on the recovery of apatite from Niobec’s tailings. Their work, in agreement with the literature, demonstrated the difficulty of obtaining a sellable apatite concentrate because of the presence of carbonated minerals with a high proportion of magnesium. The study presented in this thesis includes, laboratory tests to characterize the tailings and evaluate the performances of different methods in regard of the production of a sellable phosphate concentrate. A preconcentration consisting of a size based separation is used to separate the coarser fraction of the residuals from the plant tailings of the Niobec. Indeed, the characterization study having shown that the concentration of apatite is higher in the coarser fractions. Froth flotation tests showed that reverse flotation at acid pH allows the separation of apatite from carbonated gangue with an outstanding selectivity. However, the produced concentrated did not yet meet the required composition of a sellable apatite concentrate. To rectify the composition, calcination and lixiviation tests were carried out. Lixiviation under controlled pH allowed a selective dissolution of residual dolomite from prior process of classification and flotation. This experimental approach developed in this thesis consists of three steps to produce marketable apatite concentrate, i. e. desliming, reverse flotation and lixiviation. An economic evaluation revealed that the beneficiation of the apatite from Niobec mine’s tailings has the potential to generate positive cash flow.

Dans la forêt boréale, l'activité des microorganismes de la mycorhizosphère peut jouer un rôle important dans la nutrition des plantes et dans le développement de l'écosystème et des cycles biogéochimiques par l'altération des minéraux. Dans la présente étude, quelques champignons ectomycorhiziens (ECM) communément associés aux Pinacées ont été mis à l’épreuve en conditions in vitro pour démontrer leur capacité à dissoudre la fluorapatite, un phosphate de calcium, et l’orthoclase, un feldspath potassique. Ces minéraux ont été dissouts par les souches ECM sélectionnées et certaines ont montré une croissance significativement plus grande par rapport aux témoins sans phosphore ou potassium lorsque ces nutriments étaient disponibles sous forme de minerai. La présence de bactéries solubilisatrices de minéraux phosphatés (BSP) a été confirmée dans la mycorhizosphère de Picea glauca. Quatre cent cinquante-cinq souches solubilisant le phosphate tricalcique ont été isolées d’ectomycorhizes de l’ascomycète ECM Wilcoxina sp., lequel dominait la communauté ECM d’un peuplement de P. glauca. Parmi ces centaines d’isolats, vingt-sept d’entre eux étaient aptes à dissoudre la fluorapatite. Des études ultrastructurales ont montré la capacité de ces bactéries BSP à dissoudre complètement des cristaux de fluorapatite en moins d’une journée. Ces mêmes bactéries BSP s’associent avec le champignon ECM Laccaria bicolor en conditions oligotrophiques. Les colonies de BSP présentaient un diamètre significativement plus élevé lorsque le basidiomycète ECM L. bicolor était contraint d’alimenter les bactéries pour obtenir son phosphore d’une source insoluble. Ces résultats supportent le modèle de l’association tripartite «plante-champignon-bactérie» qui expliquerait la mise en disponibilité des nutriments à partir du sol minéral en forêt boréale. / In boreal forests, mycorrhizospheric microorganisms can play an important role in plant nutrition, ecosystem development and biogeochemical cycles through mineral weathering. In this study, a few ectomycorrhizal (ECM) fungal species commonly found in association with Pinaceae were tested in vitro for their ability to weather fluorapatite, a calcium phosphate, and orthoclase, a potassium feldspar. These minerals were dissolved by the selected ECM strains and some of them produced significantly greater biomasses when supplied with the above-mentioned minerals as opposed to controls lacking phosphorus or potassium. The presence of phosphate solubilising bacteria (PSB) has been confirmed in the mycorrhizosphere of Picea glauca. Four hundred fifty-five strains solubilising tricalcium phosphate were isolated from the ECM Ascomycete Wilcoxina sp., which dominated the ECM community of a P. glauca stand. Among these isolates, twenty-seven dissolved fluorapatite. Ultrastructural studies revealed the ability of the PSB to completely dissolve fluorapatite crystals within a day. The same bacteria associated with the ECM fungus Laccaria bicolor in oligotrophic conditions. The PSB colonies displayed significantly greater diameters when the Basidiomycete L. bicolor was forced to sustain their growth in order to obtain phosphorus from an insoluble source. These results support the model of tripartite association among trees, ECM fungi and bacteria which seeks to explain the mobilization of nutrients from mineral soil in boreal forests.

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Ce travail porte sur l’élaboration et la caractérisation physico-chimique de nanoparticules hybrides à base d’apatites phosphocalciques biomimétiques proches du minéral osseux, en vue d’applications dans le domaine du diagnostic de cancers voire de thérapeutique. Dans cette étude, une formulation colloïdale a été développée en milieu aqueux à partir de sels aisément manipulables et en présence d’un dérivé phospholipidique (2-aminoéthylphosphate, AEP) jouant le rôle d’agent dispersant et permettant de contrôler la taille moyenne des nanoparticules (dans la gamme 30-100 nm). L’effet de paramètres expérimentaux majeurs (pH, concentrations, température) a été déterminé. La complémentarité des données analytiques (analyses chimiques, spectroscopie FTIR, diffraction des rayons X, diffusion de la lumière, MET, mesures de potentiel zêta) nous a permis de proposer un modèle descriptif des nanoparticules colloïdales mettant en jeu la présence de complexes entre Ca2+ et AEP- en surface de nanocristaux d’apatite. La possibilité de conférer des propriétés de luminescence a été démontrée, par substitution d’ions Ca2+ par des ions europium Eu3+, et une durée de vie de luminescence de l’ordre de la milliseconde permet d’envisager l’étude de matériel biologique. Plus ponctuellement, l’adsorption additionnelle d’acide folique a été étudiée, avec pour objectif final le ciblage de cellules cancéreuses. Divers aspects liés à une potentielle utilisation dans le domaine biomédical ont également été abordés, tels que la purification de telles suspensions par dialyse, la possibilité d’une remise en suspension après lyophilisation, l’évaluation de leur cytotoxicité, l’étude de leur potentiel proinflammatoire par interaction avec des macrophages humains, et une étude préliminaire de l’internalisation de ces nanoparticules par des cellules cancéreuses. Ce travail a permis de développer une « preuve de concept » permettant d’envisager l’utilisation future de tels nano-systèmes colloïdaux dans le domaine biomédical, et en particulier en oncologie. / This work deals with the synthesis and physico-chemical characterization of hybrid nanoparticles based on biomimetic calcium phosphate apatites close to bone mineral, in view of applications in the field of cancer diagnosis, or therapeutics. In this study, a colloidal formulation has been developed in aqueous medium, from easily-handled salts and in the presence of a phospholipid moiety (2-aminoethylphosphate, AEP) acting as dispersing agent and allowing the control of the mean nanoparticle size (in the range 30-100 nm). The effect of major experimental parameters (pH, concentrations, temperature) has been determined. Complementary analytical data (chemical analyses, FTIR spectroscopy, XRD, dynamic light scattering, TEM, zeta potential measurements) enabled us to propose a descriptive model for the colloidal nanoparticles, involving the presence of complexes between Ca2+ and AEP- on the surface of apatite nanocrystals. The possibility to confer luminescence properties was demonstrated by way of ionic substitutions of some Ca2+ ions by europium Eu3+ ions, allowed us to envision the study of biological material. The additional adsorption of folic acid was also addressed, with the final aim to target cancer cell. Other aspects linked to a potential future use of these nano-systems in the biomedical field were also examined, such as the purification of these suspensions by dialysis, the possibility to resuspend the nanoparticles after freeze-drying, the evaluation of their cytotoxicity, the study of the pro-inflammatory potential by following interactions with human macrophages, and a preliminary study of their internalization by cancer cells. This work enabled us to develop a « proof of concept » allowing one to envision the future use of such colloidal nano-systems in the biomedical field, and in particular in oncology.

Low cost silicates with apatite-structure (general formula of apatite A10-xM6O26±δ, where A = rare earth or alkaline earth and M= Si, Ge, P, V..) have been proposed recently as promising solid electrolyte materials (oxygen ion conductors) for use at intermediate temperature solid oxide fuel cells (SOFCs). These materials exhibit sufficiently high ionic conductivity (e.g. ~ 0.01 S cm-1 at 700 oC), which is dominated by the interstitial site mechanism and can exceed that of yttria-stabilized-zirconia (YSZ), the solid electrolyte used in state-of-the-art SOFCs. The apatite structure is tolerant to extensive aliovalent doping, which has been applied for improving ionic conductivity. In this work are presented results concerning synthesis, conductivity and catalytic characterization of Fe- and/or Al-doped apatite type lanthanum silicates (ATLS) of the general formula La10-zSi6-x-yAlxFeyO26±δ as well as electrochemical characterization of interfaces of ATLS pellets with perovskite and Ni-based electrodes. The aim was to investigate the properties of these ATLS material, in particular as it concerns their potential use as SOFC components or as catalysts in oxidation reactions. The conductivity of pellets prepared from ATLS powders synthesized via four different methods and having different grain size was measured under air and at different temperatures in the range 600 -850 oC, aiming to identification of the effect of composition (doping), method of synthesis, grain size and pellet sintering conditions. For electrolytes of the same composition, those prepared via mechanochemical activation exhibited the highest conductivity, which was improved with increasing Al- and decreasing Fe-content. In state-of-the-art SOFCs perovskite electrodes are used as cathodes and Ni-based electrodes as anodes, thus electrochemical characterization of perovskite and Ni-based/ATLS interfaces was carried out. As it concerns perovskite/ATLS interfaces, the characterization focused on the study of the open circuit AC impedance characteristics of a La0.8Sr0.2Ni0.4Fe0.6O3-δ/La9.83Si5Al0.75Fe0.25O26±δ interface, at temperatures 600 to 800 oC and oxygen partial pressures ranging from 0.1 to 20 kPa. Under the aforementioned conditions, it was observed that the impedance characteristics of the interface were determined by at least two different processes, corresponding to two partially overlapping depressed arcs in the Nyquist plots. The polarization conductance of the interface was found to increase with increasing temperature as well as with increasing oxygen partial pressure, following a power law dependence. The electrochemical characterization of Ni-based electrodes/ATLS interfaces involved study of the electrochemical characteristics of NiO-apatite cermet electrodes as well as a Ni sputtered electrode interfaced with Al- or Fe-doped apatite electrolytes, under hydrogen atmospheres. The impedance characteristics of these electrodes were found to be determined by up to three different processes, their relative contribution depending on the electrode microstructure, Ni content (as it concerns the cermet electrodes), temperature, hydrogen partial pressure and applied overpotential. Aiming to investigation of potential catalytic properties of ATLS materials the catalytic activity for CO combustion of a series of ATLS powders was studied. For this purpose, two series of apatite-type lanthanum silicates La10-xSi6-y-zAlyFezO27-3x/2-(y+z)/2 (ATLS), undoped or doped with Al and/or Fe, were synthesized via sol-gel and modified dry sol-gel methods and tested as catalysts for CO combustion. The experiments revealed that the ATLS powders were catalytically active for CO combustion above approximately 300 oC, with light-off temperatures T50 (50% conversion of CO) ranging from 505 to 629 oC. The study focused on the effect on catalytic activity of the synthesis method and doping with Al and/or Fe. Non-doped ATLS with stoichiometric structure, namely La10Si6O27 prepared via the sol-gel method, exhibited the highest catalytic activity for CO oxidation among all tested compositions, the comparison being based on the measured catalytic rate (expressed per surface area of the catalyst) under practically differential conditions. Compared to La-Sr-Mn-O and La-Sr-Co-Fe-O perovskite powders, the tested ATLS powders exhibited lower catalytic activity for CO oxidation. / -

L’épuisement des gisements de phosphate riches en P2O5 et à gangue silicatée, faciles à traiter par broyage/classification et/ou par flottation conduit de plus en plus à exploiter des gisements de phosphates à gangue carbonatée, qui sont les plus abondants, mais les plus difficiles à valoriser par flottation. En effet, les similitudes entre leurs propriétés physico-chimiques superficielles entraînent des réponses similaires face aux collecteurs pendant la flottation, rendant ainsi leur séparation difficile. La flottation inverse en milieu acide est la méthode qui semble donner le meilleur contraste de séparation entre les carbonates de la gangue (e.g. calcite, dolomite) et l’apatite. Mais les mécanismes proposés régissant cette séparation sont hypothétiques, en raison des connaissances non approfondies sur les phénomènes déterminants qui les gouvernent. L’objectif de cette thèse est d’étudier la réactivité de la calcite et de l’apatite dans des solutions aqueuses d’acide phosphorique selon la concentration et le temps de réaction. Pour cela, diverses techniques analytiques (spectroscopies Raman, infrarouge et photoélectronique-X, diffraction des rayons-X et microscopie électronique à balayage) ont été utilisées pour déterminer la nature des espèces adsorbées ou formées à la surface de la calcite et de l’apatite. Grâce à la spectroscopie Raman, il a été possible de mesurer directement in-situ les changements qui s’opèrent à la surface du minéral en présence de l’acide phosphorique, ceci permet d’éviter l’artefact de formation de tous produits qui pourraient résulter du séchage des échantillons pour d’autres méthodes analytiques. Le premier résultat majeur obtenu sur la réactivité de deux minéraux après 15 minutes de contact avec la solution d’acide met en évidence le phénomène de passivation de la surface déduit à partir de la variation de la consommation des protons avec la concentration en acide. En effet, toutes les techniques analytiques (in-situ et ex-situ) utilisées ici ont montré la présence d’un phosphate de calcium (brushite) sur la calcite et de la calcite sur l’apatite après contact avec l’acide phosphorique, et une augmentation de leur proportion avec la concentration en acide. En outre, la concentration en acide au début de la détection du phosphate de calcium sur la calcite et le début de la passivation (diminution de la consommation en acide) coïncident, ce qui implique que la présence du phosphate de calcium est responsable de la passivation. Pour l'apatite, bien que la concentration en acide en début de la détection du carbonate de calcium sur l'apatite et le début de la passivation coïncident, le carbonate de calcium a été éliminé à des concentrations d'acide phosphorique plus élevées. Toutefois, les études cinétiques in-situ effectuées en utilisant la spectroscopie Raman à plusieurs concentrations d'acide phosphorique et à un pH fixe de 4,5 ont confirmé la présence de carbonate de calcium sur l'apatite mais ont également révélé qu'une nouvelle phase de phosphate de calcium était aussi présente après seulement 2 minutes de contact avec l'acide phosphorique et l’augmentation de sa concentration avec le temps de contact. De manière surprenante, la présence de phosphate de calcium et sa croissance sur l'apatite sont transitoires. Elles durent 5-6 minutes avant de disparaître rapidement et réapparaissent de nouveau pendant plusieurs cycles. Ces cycles de croissance et de disparition du phosphate de calcium sur l'apatite peuvent résulter de la précipitation de phosphate de calcium suivie de son élimination dans des conditions chimiques et/ou mécaniques. Des études cinétiques in-situ similaires pour la calcite, et utilisant la spectroscopie Raman dans les mêmes conditions qu'avec l'apatite ont confirmé la présence de phosphate de calcium (brushite) sur la calcite, mais seulement après 4 minutes de contact avec l'acide phosphorique, [...] / Because of the depletion of high grade phosphate deposits, usually associated with silicate gangue minerals, which are easy to treat by grinding/classification and/or by flotation, the industry has to rely more on carbonate gangue phosphate ores which are more abundant but more difficult to beneficiate by flotation. Most of the minerals contained in these phosphate ores are semi soluble, which results in a similar chemistry of their surface and a poor separation by flotation between the phosphate minerals such as apatite (calcium phosphate) and the gangue minerals such as calcite (calcium carbonate). The reverse flotation method in acid medium has been found to produce a better contrast of separation between calcite and apatite. This method relies on the addition of an acid such as phosphoric acid which acts as a selective depressant of apatite. However, the mechanisms governing this mineral separation and in particular the reactions occurring at the surface of these minerals are not very well understood. The objective of this thesis is to study the reactivity of calcite and apatite in aqueous solution as a function of phosphoric acid concentration and reaction time. For this, several analytical techniques (Raman, infrared and X-ray photoelectron spectroscopies, and X-ray diffraction and scanning electron microscopy) are used to measure the nature of the species adsorbed or formed at the surface of calcite and apatite. In particular, with Raman spectroscopy it was possible to measure directly in-situ the changes occurring in solution and at the mineral surface in the presence of phosphoric acid, which should eliminate any possible artefact caused by the drying of the samples when using the other analytical techniques. The first major result was on the reactivity of the two minerals measured after 15 min of contact with an acid solution reveals the phenomenon of passivation of the surface deduced from the variation of the consumption of the protons with the concentration of acid. Indeed, all the in-situ and ex-situ analytical techniques used in this study have shown the presence of calcium phosphate (brushite) on calcite and of calcium carbonate on apatite after contact with phosphoric acid, and with a concentration which increases with acid concentration. Moreover, the acid concentration for the onset of detection of calcium phosphate on calcite and for the start of passivation (decrease in acid consumption) coincides, which implies that the presence of calcium phosphate is responsible for the passivation. For apatite, although the acid concentration for the onset of detection of calcium carbonate on apatite and for the start of passivation coincides, calcium carbonate was removed at higher phosphoric acid concentrations. However, kinetic in-situ studies using Raman spectroscopy performed at several phosphoric acid concentrations and at a fixed pH of 4.5 all confirmed the presence of calcium carbonate on apatite but also revealed that a new phase of calcium phosphate was also present after only 2 min of contact with phosphoric acid and its concentration increased with contact time. Surprisingly, the presence of calcium phosphate and its growth on apatite were transient, lasting 5-6 min before quickly vanishing and then reappearing again for several cycles. These cycles of calcium phosphate growth and disappearance on apatite may be the result of precipitation of calcium phosphate followed by their removal in the chemical and / or mechanical conditions. Similar kinetic in-situ studies of calcite using Raman spectroscopy under the same conditions as with apatite confirmed the presence of calcium phosphate (brushite) on calcite but only after 4 minutes of contact with phosphoric acid, indicating a slower kinetic of calcium phosphate formation than on apatite [...]

L’acné est la dermatose la plus courante dans le monde. Cette pathologie, à causes multiples, peut impliquer des traitements longs dont l’efficacité reste à améliorer. Au niveau topique, le ciblage de la surface cutanée et en particulier des foyers infectieux (impliquant notamment la bactérie P. acnes) est un axe de recherche visant un meilleur traitement de la pathologie. Ces travaux de thèse s’inscrivent dans cet objectif, et portent sur l’utilisation de particules submicroniques minéral-organiques à base d’apatites bio-inspirées pour le traitement de l’acné en vue de la vectorisation d’un antibiotique via une nouvelle formulation galénique. Dans un premier temps, les recherches se sont focalisées sur l’élaboration et la caractérisation physico-chimique de particules apatitiques préparées en présence d’un agent dispersant. Parmi les conditions testées, un protocole de référence permettant d’obtenir une suspension colloïdale de particules d’apatite de diamètre hydrodynamique moyen (DLS) de 180 nm, stabilisées à l’aide d’un polyéthylène glycol phosphonaté, a été retenu. L’analyse des particules par DRX et IRTF a mis en évidence le caractère nanocristallin biomimétique de la phase apatitique. Dans un second temps, l’adsorption d’une molécule modèle phosphatée puis d’un antibiotique – le phosphate de clindamycine (ClindP) – a été quantifiée et analysée à l’aide de différents modèles d’adsorption. Par ailleurs, la possibilité d’une incorporation d’ions biologiquement actifs (ex : antibactériens, antiinflammatoires) tels que Cu2+ et/ou Zn2+ dans l’apatite colloïdale a été établie. Dans un troisième temps, des évaluations biologiques ainsi que divers essais de suivi des particules ont été entrepris. L’interaction avec des éléments du sang – globules rouges et protéines plasmatiques – a été explorée (dans l’éventualité d’une application sur peau lésée), mettant en évidence l’excellente hémocompatibilité de ces particules colloïdales. Différentes techniques de suivi des particules ont ensuite été abordées sur membranes synthétiques et sur explants d’oreilles de porcs, telles que l’utilisation de cellules de Franz en modes statique et dynamique, ou encore la microscopie confocale Raman. Les résultats obtenus indiquent que cette dernière technique est adaptée à l’étude de la localisation cutanée de ces particules colloïdales, et montrent une accumulation de celles-ci au niveau de l’épiderme et des follicules pileux. Enfin, une étude préliminaire d’élaboration et de caractérisation d’une forme galénique (bigel) a été abordée / Acne is the most frequent dermatosis in the world. This multifaceted pathology may necessitate long-term treatments which can be improved. For a topical application, the idea of targeting the skin surface and in particular infected pilosebaceous units (involving bacteria such as P. acnes) is one approach for a better treatment of this pathology. This thesis work follows this objective, and deals with the use of submicron mineral-organic particles based on bio-inspired apatite for the treatment of acne, in view of drug delivery via a new galenic formulation. In a first stage, research was focused on the synthesis and physicochemical characterization of apatitic particles prepared in the presence of a dispersing agent. Among the tested conditions, a reference protocol was retained, allowing the obtainment of a colloidal suspension of apatite particles with a mean hydrodynamic diameter (DLS) of 180 nm, stabilized with phosphonated polyethyleneglycol. XRD and FTIR evidenced the biomimetic nanocrystalline nature of the apatitic phase. In a second stage, the adsorption of a model phosphate molecule and then of an antibiotic – clindamycin phosphate (ClindP) – was quantified and analyzed with regard to various adsorption models. Moreover, the possibility to incorporate biologically-active ions (e.g. antibacterial, antiinflammatory) such as Cu2+ and/or Zn2+ in colloidal apatite was established. In a third part, biological evaluations as well as particle follow-up experiments were performed: the interaction with blood components – red blood cells and plasma proteins – was explored (in the eventuality of application on damaged skin), evidencing the excellent hemocompatibility of these colloidal particles. Various particle follow-up techniques were then considered, involving synthetic membranes and porcine ear skin, such as the use of Franz cells in static and dynamic modes or else Raman confocal microscopy. Results indicate that the latter technique is suitable for the study of the localization of these colloidal particles within the skin, and point out their accumulation on the epidermis and hair follicles. Finally, a preliminary study was carried out on the setup and characterization of a galenic form (bigel).

Dans ce travail, le composé de structure apatite La9,33(SiO4)6O2+3x/2 (-0,2<x<0,27) a été synthétisé et caractérisé en vue d’applications comme matériau d’électrolyte dans les piles à combustible à conduction anionique (IT-SOFC) et potentiellement protonique (PC-SOFC).Des pastilles et membranes denses d’oxyapatite pure ont été élaborées à partir de poudres synthétisées par voie solide, mises en forme par pressage isostatique ou coulage en bande et thermocompression, et frittées à 1550°C. Les échantillons ont été caractérisés électrochimiquement par spectroscopie d’impédance complexe et semi-perméation à l’oxygène et à l’hydrogène. Les phases La2SiO5 et La2Si2O7, qui peuvent apparaître lors de la synthèse de l’oxyapatite, ont été élaborées selon un protocole similaire, afin de caractériser leurs propriétés de conduction anionique. Ces phases ont d’autre part été utilisées lors d’essais d’élaboration d’oxyapatite à microstructure orientée le long de l’axe c, par frittage réactif d’échantillons d’architecture multicouche composés initialement d’une alternance de bandes La2SiO5 et La2Si2O7.Des tests de protonation en autoclave, à 550°C et 50 bars de pression de vapeur d’eau, ont été réalisés afin d’étudier le mécanisme d’insertion des protons dans la structure de l’oxyapatite. Des analyses thermogravimétriques, effectuées sur les échantillons protonés, ont permis de localiser les espèces protoniques insérées (surface/cœur) et de faire une analyse semi-quantitative de ces dernières. Les pertes de masses observées sont d’autant plus importantes que le temps de protonation et la stœchiométrie en oxygène des échantillons sont élevés. Des caractérisations structurales par diffraction des rayons X et spectroscopie Raman ont mis en évidence une augmentation conséquente du volume de la maille et un élargissement des grands canaux de la structure, ainsi qu’un changement de symétrie et une augmentation du désordre au sein de ces derniers. Ainsi, il semble que l’insertion des protons dans l’oxyapatite se fasse de manière préférentielle à l’intérieur des grands canaux de la structure. / This work is devoted to the synthesis and characterization of apatite-type La9,33(SiO4)6O2+3x/2 (-0,2<x<0,27), as electrolyte material for Intermediate Temperature Solid Oxide Fuel Cells (IT-SOFC) and potentially Proton Conducting SOFC (PC-SOFC).Pure and dense oxyapatite pellets and membranes were prepared from powders synthetized by solid-state reaction and shaped by isostatic pressing or tape-casting process and thermocompression, then sintered at 1550�C. The electrochemical properties of the samples were characterized by complex impedance spectroscopy and O2 and H2 semi-permeation. La2SiO5 et La2Si2O7 phases, which may appear during the oxyapatite synthesis, were prepared following a similar process, in order to study their electrochemical properties. Theses phases were also used in an experiment whose purpose was to elaborate highly c-axis-oriented apatite-type lanthanum silicate polycrystals by combined use of tape casting and reactive diffusion between La2SiO5 and La2Si2O7.In order to study the protonation process of oxyapatite, tests were performed in autoclave with water at 550�C and 50 bars. Thermogravimetric analyses enabled to locate (surface/bulk) and to make a semi-quantitative analysis of inserted protonic species. The longer the protonation time and the higher the oxygen stoichiometry are, the greater the mass loss is. Moreover, structural studies by X ray diffraction and Raman spectroscopy revealed that the cell volume was increased and the channels of the structure enlarged, while the symmetry was modified and the disorder increased inside them. Thus, it appears that the protonic species insertion in oxyapatite takes place preferentially inside the channels of the structure.

Ce travail vise à montrer l'intérêt de valoriser des phosphates d'origine animale, après une étape de calcination qui produit des cendres minérales constituées essentiellement d'hydroxyapatite : Ca10(PO4)6(OH)2. Elles constituent une matière première renouvelable, riche en phosphore. Plusieurs voies de valorisations sont examinées. La première est la fabrication d'un acide phosphorique très pur, de pureté supérieure à celui produit industriellement à partir de phosphates géologiques. Les propriétés des hydroxyapatites font que ces cendres pourraient être utilisées comme des barrières chimiques pour fixer des éléments polluants contenus dans un sol, un effluent ou une nappe. L'étude de la fixation de divers éléments polluants a montré les grandes capacités de fixation de ces matériaux. / Natural phosphorus sources are drastically decreasing, and it is necessary to find new phosphorus sources. Ashes obtained from calcination of bone meals are mainly hydroxyapatite: Ca10(PO4)6(OH)2. Thus, they can be used as phosphorus-rich raw material. Several valorization ways were evaluated. Bone ashes can be used for the synthesis of a pure phosphoric acid without metallic elements, mainly cadmium and uranium. Hydroxyapatite properties suggest that bone meals ashes can be used for remediation of soils, sludge, effluents and groundwater. Experiments with different metallic elements (Cr, Pb, La...) showed the high sorption properties of this material.