Mémoire numérisé 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 béryllium (Be) est rencontré lors de multiples usages industriels grâce à ses propriétés uniques, toutefois il représente un risque pour la santé des travailleurs qui y sont exposés. La bérylliose chronique est une maladie professionnelle liée à l'exposition au Be. La norme québécoise de 0,15 ug/m3 de Be dans l'air pour une valeur d'exposition moyenne pondérée, nécessite l'utilisation une méthode analytique ayant une faible limite de détection. L'IRSST utilise déjà une méthode permettant d'atteindre une telle limite. Toutefois, la méthode est réalisée à l'aide d'un ICP-MS, un appareil coûteux et peu disponible. Afin de rendre accessible une méthode pouvant être implantée dans les milieux de travail où les contrôles sur la présence de béryllium sont fréquents, la technique de fluorescence moléculaire a été envisagée. La fluorescence est une technique très sensible et des appareils portables sont disponibles commercialement. La détermination du béryllium en fluorescence par la formation d'un complexe avec Je 10-hydroxybenzo[h]quinoline-7-sulfonate a permis d'atteindre une limite de détection aussi basse que 0,0002 ug/échantillon. Les coefficients de variation de moins de 4 % obtenus pour la réplicabilité et la répétabilité de cette méthode assurent une bonne précision des résultats. De plus, cette méthode rencontre peu d'interférences à l'exception du fer. La dissolution de l'oxyde de béryllium, une espèce pratiquement insoluble, avec le 1% NH4HF2 a permis d'atteindre des taux de récupération de près de 96 %. Le NH4HF2 est également compatible avec le réactif. La méthode d'analyse en fluorescence pour la détermination du béryllium est applicable à la méthode d'échantillonnage dans l'air actuellement utilisée par l'IRSST. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : béryllium, fluorescence, 10-hydroxybenzo[h]quinoline-7-sulfonate, ultra-trace, dissolution.

Certaines études suggèrent que la forme chimique et la taille des particules de béryllium aient un rôle important à jouer sur sa toxicité. Le but principal du projet est de développer et valider des méthodes fiables, ayant des limites de détection au niveau d'ultra-trace, pour permettre d'analyser de faibles teneurs en béryllium dans différentes matrices biologiques. Cette étude s'inscrit dans un projet plus large où des souris ont été exposées par inhalation au Be (métal), BeO et BeAI (250 µg/m³, 6 h par jour, 14 jours). Les tissus et liquides biologiques suivants ont été prélevés sur les souris: sang, foie, poumon, rate et rein. Ils ont été digérés par une méthode, dans le cas des particules de Be (métal) et de BeAI, ou par une autre méthode, dans le cas de BeO. La méthode pour Be (métal) et BeAI consiste en une digestion humide avec un mélange (3:1) d'acide nitrique et perchlorique, tandis que la méthode pour BeO requiert l'ajout supplémentaire d'acide sulfurique. Les échantillons ont été analysés par ICP-MS avec le 6Li comme étalon interne. Les limites de détection méthodologiques ont été évaluées individuellement pour chaque matrice et chaque méthode. La limite de détection analytique moyenne est de 2 pg/mL en solution, ce qui correspond à l'équivalent de 0,02 ng/g de tissus biologiques. Dans le sang, elle est équivalente à 0,03 ng/mL. L'exactitude des méthodes a été confirmée à l'aide de matériel de référence certifié. Des méthodes fiables ont donc été développées, validées et ont des limites de détection parmi les meilleures de la littérature. Ces méthodes ont été utilisées pour évaluer la distribution du béryllium dans les différentes matrices biologiques en fonction de l'espèce chimique et de la taille des particules. Tel qu'attendu, les résultats toxicologiques ont démontré que la taille et la nature des particules de béryllium a une influence sur sa distribution dans l'organisme. Les méthodes développées ont démontré une sensibilité adéquate pour la grande majorité des échantillons analysés, démontrant ainsi leur efficacité face aux objectifs désirés du projet. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Béryllium, Digestion acide, Matrice biologique, ICP-MS, Ultra-trace.

Le concept de liaison chimique compte parmi les plus importants de la chimie car il permet de décrire aussi bien les propriétés chimiques d'un système que de comprendre et prédire les réactions chimiques. L'objectif principal de cette thèse est l'étude de nouveaux types d'interactions chimiques impliquant l'atome de béryllium. L'atome Be présente d'importantes propriétés chimiques en raison de la basse énergie des orbitales pBe. Compte tenu de leur toxicité, les composés de béryllium ont été relativement peu étudié sur le plan expérimental. Nous rapportons une analyse théorique de trois nouveaux types de liaison impliquant le béryllium en utilisant des méthodes ab-initio de haut niveau, la théorie de la fonctionnelle de la densité (DFT), ainsi que l'application du Tenseur de Spread de la Position Totale (TPS, pour l'acronyme en anglais Total Position Spread tensor) aux systèmes moléculaires. Tout d'abord, la liaison béryllium non-covalente (BerB, pour l'acronyme en anglais Beryllium Bond). Ce type de liaison se forme grâce à une interaction entre un dérivé du Be agissant comme un Acide de Lewis (LA) fort et une Base de Lewis (LB). L'interaction entre un LA du béryllium et des dérivés du fluor génère un shole dans l'atome de fluor, qui n'aurait pu être créé autrement, ce qui rend possible la conception de nouveaux matériaux où l'atome de fluor se lie à travers des liaisons halogènes. Cette même interaction diminue leur énergie de liaison F-R, en changeant la dissociation homolytique du F-R en un processus exothermique. Par conséquent, les BerB peuvent être utilisés pour produire spontanément des espèces radicales. La Liaison béryllium intramoléculaire (IBerB) ont été étudiés dans les systèmes de type malonaldéhyde et tropolone. Cette interaction intramoléculaire devient plus forte dans les systèmes insaturés, parce que la LA et la LB sont plus acides et basiques, respectivement. Deuxièmement, la liaison Be-Be intramoléculaire dans les complexes de naphtalène doublement substitués. Les espèces anioniques dérivées du 1,8-diBeY1-naphtalène montrent une très forte liaison Be-Be mono-électronique. Cette liaison est huit fois plus forte et 0.5Å plus courte que le dimère isolé. Ces systèmes présentent haute affinité électronique, ce qui leur donne une propriété exceptionnelle : la capacité d'agir comme des on les appelle éponges anioniques. Il a été découvert que les interactions entre les anions et le naphtalène doublement substitué présente des affinités anioniques parmi les plus élevées, comparé à ce qui a été publié dans la littérature sur le composés neutres. Ce qui pourrait conduire à une grande variété d'applications dans le domaine des récepteurs et des capteurs d'anions. Troisièmement, l'interaction entre la molécule Be2 et a LB, qui a montré pour augmente la force de la liaison Be-Be par rapport à la molécule isolée. L'interaction non-covalentes dans les complexes du type L : Be-Be : L diminue la distance et augmente l'énergie d'interaction de la liaison Be-Be. L'effet sur la fraction Be2 dépend de la nature des bases de Lewis. / The chemical bond is among the oldest and most important concepts in chemistry because it allows to describe chemical properties of a system, as well as to understand and predict chemical reactions. The main goal of this PhD thesis is to study new types of chemical interactions involving the beryllium atom. Be atom has a rich chemistry due to its low-lying pBe orbitals, but its high toxicity has limited the number of experimental studies, enhancing the importance of theory in the description of Be compounds. This thesis reports the theoretical analysis of three new types of Be bonds using high-level ab-initio and Density Functional Theory, and the applications of the Total Position Spread Tensor (TPS) to molecular systems. First, the non-covalent Beryllium Bonds (BerB). This type of bond is formed by an interaction between a Be moiety acting as a strong Lewis Acid (LA) and a Lewis Base (LB). The interaction between beryllium LA and fluorine derivatives (FR) generates a shole in the fluorine atom, otherwise not possible, opening the possibility to design new materials where fluorine binds through halogen bonds. This same interaction decreases the F-R bond energy, turning the F-R homolytic dissociation in an exothermic process, and suggesting BerBs can be used to produce spontaneously radical species. Moreover, in this thesis, Intramolecular Beryllium Bonds (IBerB) were studied in malonaldehyde- and tropolone-like systems. This interaction is stronger in unsaturated systems than in their saturated analogues due to the increase of the acidity and basicity of the LA and LB, respectively. Second, the intramolecular Be-Be bond in disubstituted naphthalene complexes. The anion species of 1,8-diBeY1-naphthalene derivatives show a very strong one-electron Be-Be bond. This bond is eight times stronger and 0.5 Å shorter than the one in the isolated dimer. These systems present high electron affinities, which give to them an exceptional property: the ability to behave as what we have named anion sponges. It was found that the interaction between anions and Be disubstituted naphthalene is among the highest anion affinities reported in the literature for neutral compounds. This property could lead to a wide range of applications as anions receptors and sensors. Third, the interaction between the Be2 molecule and Lewis bases, which has shown to en-hance the strength of the Be-Be bond compared with the isolated molecule. The non-covalent interaction in complexes of the type L : Be-Be : L decreases the distance and increases the strength of the Be-Be bond. The effect over the Be2 moiety depends on the nature of the Lewis bases. The most dramatic effect occurs when L are radical species. The Be-Be bond in this type of complexes is among the strongest reported in the literature due to an increase of the Be2 oxidation state from Be0 to Be2+. The same effect is found in ligands with pL orbitals, which conjugate with the pBe orbitals and increase the oxidation state of the Be2 moiety to +1. Therefore, the Be-Be interaction becomes stronger than the free Be2 molecule, although still weaker than that of complexes with radical species. At last, the complexes where the Be2 moiety remains neutral and interacts with the lone pairs of the LB show, to the best of our knowledge, the strongest Be-Be bond reported in the literature for the neutral Be dimer. Finally, the TPS is proposed as a new method for the description of chemical bonds. The TPS is quantity that describes the electron and spin fluctuation when a system is perturbed. In this PhD thesis the TPS is applied to diatomic molecules and to Be-carbonyl derivatives. The tensor shows a different behavior depending on the type of interaction, thus allowing the distinction between a covalent, ionic, charge-shift, and other types of bonds, and at the same time the tensor identifies the electron correlation nature of the system.

Face au besoin de simulation de la dynamique multiélectronique en champ intense, en particulier de la dynamique d'ionisation en champ fort, un algorithme de calcul quanto-chimique au niveau multiconfigurationel, avec des partitions de Feshbach de l'espace d'états à N électrons, a été développé dans notre laboratoire. Cet algorithme résoud l'équation de Schrödinger dépendante du temps pour le système à N électrons forcé par un champ intense de façon non perturbative. Les partitions de Feshbach permettent de séparer la simulation de la dynamique fortement corrélée des électrons liés de celle des électrons libres engendrés par ionisation en champ fort. Les éléments de cette approche multiconfigurationelle avec lses partitions de Feshbach, en particulier les emprunts des méthodes de calculs de la structure électronique post-SCF, sont présentés et illustrés avec des calculs effectués pour un modèle de la molécule BeH₂ soumise à un champ laser intense. / To meet the need for simulations of laser-driven multi-electron dynamics and, in particular of strong-field ionization, a multi-configuration quantum chemical algorithm combined with Feshbach partitioning techniques, had been developed in our laboratory. This algorithm solves non-perturbatively the time dependent Schrödinger equation for an N electron system driven by an intense field. The Feshbach partitions allow one to separate highly correlated dynamics of the molecular bound electrons from that of the free electrons arising from the strong-field ionisation of the molecule. The approach, and elements it borrows from Quantum Chemistry's post-SCF ab-initio methodology, are illustrated by calculations on a model of the BeH₂ molecule driven by an intense laser field.

Les glaces polaires, en plus d'améliorer notre compréhension du climat, donnent accès aux retombées de béryllium-10 (10Be), isotope d'origine cosmogénique formé par l'interaction du rayonnement cosmique et des hautes couches de l'atmosphère. Son taux de production dépend de l'intensité du rayonnement cosmique primaire, qui est modulé par l'activité solaire et le champ magnétique terrestre. Le 10Be contient donc des informations sur ces deux paramètres. Il a permis, entre autres, l'amélioration des chronologies des carottes de glace grâce à des marqueurs stratigraphiques absolus liés à des évènements remarquables du champ géomagnétique comme l'excursion de Laschamp ou l'inversion de Brunhes-Matuyama.EPICA Dome C (75° 06' S, 123° 21' E) est une carotte de glace de 3270 m de long forée en Antarctique Est. Elle offre un enregistrement climatique complet durant les 800 000 dernières années (kyr BP). Dans le cadre de cette thèse, 2200 échantillons de 10Be ont été mesurés entre 2384 m (269 kyr BP) et 2627 m (355 kyr BP) de profondeur. Cette séquence continue offre, d'une part, la possibilité d'étudier l'activité solaire durant la période interglaciaire du Stade Isotopique Marin (MIS) 9.3, où la résolution atteint ~20 ans. Nos résultats contrastent avec ceux durant l'Holocène, avec l'absence remarquée du cycle de de Vries (210 ans) dans notre profil de 10Be. D'autre part, cette séquence nous a permis de vérifier que l'estimation classique de l'accumulation de neige obtenue par les modèles de datation de carottes de glace est correcte à 20% près lors de la succession des cycles glaciaires – interglaciaires.Ces mesures ont été combinées avec celles précédemment effectuées sous la responsabilité de Grant Raisbeck (publication en préparation). Ceci permet de disposer d'un profil continu et détaillé (résolution de 20 à 250 ans) entre 200 et 800 kyr BP sur la carotte de glace EPICA Dome C. Les variations de flux de 10Be observées se comparent bien aux changements d'intensité du champ géomagnétique enregistrés dans les sédiments marins. À partir de cette observation, il est possible de proposer une synchronisation de ces profils afin de les placer sur une échelle d'âge commune. Les déphasages observés entre l'augmentation de température en Antarctique (augmentation du D à EDC) et la hausse du niveau marin global (baisse du 18O marin des archives sédimentaires) n'excèdent pas 3200 ans excepté à la Terminaison VII. La faible résolution des enregistrements de 18O dans les sédiments marins rend l'analyse des déphasages délicate. Les résultats obtenus encouragent à analyser des périodes plus récentes autour de la Terminaison II, incluant les excursions géomagnétiques de Blake et d'Iceland Basin. Ceci permettrait en effet de contraindre plus fortement la synchronisation entre le signal paléomagnétique dans les sédiments marins et le flux de 10Be à EDC. / The polar ice cores, in addition to improving our understanding of the climate, give access to beryllium-10 (10Be) fallout, an isotope of cosmogenic origin created by the interaction of Galactic Cosmic Rays with the upper atmosphere. Its production rate depends on the intensity of the primary cosmic rays, which are modulated by solar activity and the Earth's magnetic field. 10Be therefore provides information on these two parameters. It has allowed, among others, the improvement of ice cores chronologies thanks to absolute stratigraphic markers linked to remarkable events of the geomagnetic field as the Laschamp excursion or the Brunhes-Matuyama reversal.EPICA Dome C (75° 06' S, 123° 21' E) is a 3270~m ice core drilled in East Antarctica. It offers a complete climate record over the last 800 000 years (kyr BP). In the framework of the PhD, 2200 10Be samples were measured between 2384 m (269 kyr BP) and 2627 m (355 kyr BP) deep. This continuous sequence provides, on the one hand, the opportunity to study the solar activity during the interglacial period of the Marine Isotope Stage (MIS) 9.3, where the resolution reaches ~20 years. Our results contrast with those during the Holocene, with the noted absence of the de Vries cycle (210 years) in our 10Be profile. On the other hand, this sequence allowed us to verify that the classical estimate of snow accumulation obtained by the dating models of ice cores is correct to within 20% during the succession of glacial – interglacial cycles.These measurements were combined with those previously performed under the responsibility of Grant Raisbeck (publication in preparation). This allows to dispose of a continuous and detailed profile (resolution: 20 to 250 years) between 200 and 800 kyr BP on the EPICA Dome C ice core. The observed 10Be flux variations compare well with changes in the intensity of the geomagnetic field recorded in marine sediments. From this observation, it is possible to propose a synchronization of these profiles in order to place them on a common age scale. The observed phase shifts between the rise of temperature in Antarctica (increase of D at EDC) and the rise of global sea level (decrease of marine 18O from marine sediments) do not exceed 3200, except at the Termination VII. The low resolution of the 18O records from marine sediments makes it difficult to analyze the phase shifts. The obtained results encourage to analyze more recent periods around Termination II, including the Blake and Iceland Basin geomagnetic excursions. Indeed, this would allow to constrain more strongly the synchronization between the paleomagnetic signal in marine sediments and the 10Be flux at EDC.

Le béryllium, utilisé comme matériau de première paroi dans la chambre à vide d'ITER, peut piéger une fraction significative de tritium provenant du plasma. Du point de vue de l'analyse de sûreté, il s'agit d'évaluer l'efficacité des dispositifs mis en place par l'exploitant pour maîtriser l'inventaire en tritium durant le fonctionnement nominal d'ITER et de prédire le comportement du tritium en situation accidentelle. L'objectif de ces travaux de thèse est de déterminer, par le biais de la Théorie de la Fonctionnelle de la Densité, le comportement du tritium dans le béryllium en termes de mécanismes de rétention et de désorption. La stabilité des défauts ponctuels dans le béryllium a d'abord été évaluée et analysée au regard des données expérimentales, mettant en évidence la prédominance du défaut lacunaire dans le béryllium. Ensuite, tous les sites d'occupation stables du tritium et les chemins de diffusion les plus favorables ont été déterminés. Cette analyse a été étendue au processus de multi-piégeage, mettant en évidence que cinq atomes de tritium peuvent être piégés dans une lacune. Enfin, les données obtenues ont été introduites dans un code Monte-Carlo Cinétique permettant d'évaluer le coefficient de diffusion du tritium et un modèle couplant mécanismes de réaction et de diffusion pour l'interprétation de spectres expérimentaux de thermo-désorption (TDS) obtenus à l'IEK-4 (Jülich -- Allemagne). Les spectres modélisés reproduisent de manière satisfaisante les spectres expérimentaux pour les faibles fluences. A forte fluence, la mise en évidence expérimentale d'un pic à basse température pourrait s'expliquer par la formation d'hydrure de béryllium. / Beryllium will be used as a plasma-facing material for the ITER vacuum vessel. Due to high plasma fluxes, significant amounts of hydrogen isotopes could be retained in the beryllium walls. From the safety point of view, it is important to assess the capability of devices which will be used to limit the tritium inventory in the tokamak in nominal conditions and secondly, to predict the behaviour of tritium in case of accident. The objective of this work is to evaluate within the framework of the Density Functional Theory the behaviour of tritium in beryllium in terms of retention and desorption mechanisms. Firstly, the stability of point defects in beryllium has been evaluated and compared to experiments. Vacancies are shown to be the dominant defect in beryllium. Then, the most stable interstitial sites for tritium atoms and the most favorable migration pathways have been determined. This study has been extended to multiple-trapping phenomenon in monovacancy, in which up to five atoms can be trapped. These data have been used in a kinetic Monte-Carlo code to calculate the diffusion coefficient of tritium and a reaction-diffusion based model, which provides a good agreement with experimental thermal desorption spectra made at IEK-4 (Jülich -- Germany). The emergence of desorption peak at low temperature under high fluence could be explained by the hydride formation.

Cette thèse est consacrée à l'étude du conditionnement des parois des réacteurs de fusion, en particulier ITER. Le conditionnement est nécessaire pour contrôler l'état de surface de l'enceinte à vide et donc les performances des plasmas d'ITER.Le conditionnement du tokamak JET, ayant une paroi représentative de celle d'ITER, et son impact sur l'opération est étudié de manière approfondie.Un modèle 2D des décharges luminescentes de conditionnement est validé par des données expérimentales. Il prédit des décharges raisonnablement uniformes dans ITER.Des expériences de conditionnement sur JET montrent que l'échange isotopique est un moyen efficace pour contrôler l'inventaire de tritium dans ITER, l'efficacité d'élimination étant potentiellement comparable à la rétention prédite dans un plasma nominal.Un modèle 1D de l'hydrogène échange isotopique en béryllium est élaboré et validé. Il montre que la fluence et la température de surface déterminent l'efficacité de l'échange isotopique. / Thesis is devoted to studies of performance and efficiency of wall conditioning techniques in fusion reactors, such as ITER. Conditioning is necessary to control the state of the surface of plasma facing components to ensure plasma initiation and performance. Conditioning and operation of the JET tokamak with ITER-relevant material mix is extensively studied. A 2D model of glow conditioning discharges is developed and validated; it predicts reasonably uniform discharges in ITER. In the nuclear phase of ITER operation conditioning will be needed to control tritium inventory. It is shown here that isotopic exchange is an efficient mean to eliminate tritium from the walls by replacing it with deuterium. Extrapolations for tritium removal are comparable with expected retention per a nominal plasma pulse in ITER.A 1D model of hydrogen isotopic exchange in beryllium is developed and validated. It shows that fluence and temperature of the surface influence efficiency of the isotopic exchange.

Le béryllium (Be) est un métal dont les propriétés physiques et mécaniques sont très recherchées, notamment dans les secteurs spatial, énergétique et électronique. Les principaux effets associés à l’exposition au Be sont la sensibilisation et la bérylliose chronique. La prévalence des effets associés au Be suggère que les risques sont, entre autres, fonction de sa spéciation. Par ailleurs, il semble que les particules fines constituent la fraction d’intérêt pour l’occurrence de tels effets. Dans cette étude nous avons vérifié l’hypothèse que la forme chimique et la taille des particules du Be jouent un rôle majeur au niveau de la toxicité et de l’apparition d’effets spécifiques à une exposition au Be. Les effets spécifiques se traduisent, entre autres, par la formation de granulomes inflammatoires pulmonaire, par la prolifération de lymphocytes TCD4+ et la production de cytokines de type Th1. Pour chacune des trois formes chimiques visées par la présente étude (le Be métallique ou Be, l’oxyde de Be ou BeO et l’alliage Be aluminium ou BeAl), la toxicité a été évaluée à la suite d’une exposition subchronique par inhalation oro-nasale à des particules fines (F) et totales (T). À cette fin, un modèle animal (souris) a été utilisé. Au total, 245 souris ont été utilisées. Elles ont été subdivisées en sept groupes de 35 souris. Un groupe a servi de contrôle, alors que chacun des six autres a été exposé soit à des particules fines soit à des particules totales, pour chacune des trois formes chimiques de Be (Be-F, Be-T, BeO-F, BeO-T, BeAl-F, BeAl-T). La durée d’exposition pour chacun des groupes s’est étendue sur 3 semaines, 5 jours par semaine, 6 heures par jour. Le niveau d’exposition des souris était de 250 µg/m3. L‘urine des souris a été recueillie avant et durant l’exposition. Au moment du sacrifice, plusieurs tissus (poumon, rate, foie et reins) ainsi que des échantillons de sang ont été prélevés puis immédiatement congelés jusqu’à leur analyse pour la détermination de leur teneur en Be. De plus, certains poumons et rates ont été analysés pour l’évaluation de la sensibilité immunologique et de l'inflammation pulmonaire. Cette étude d’exposition subchronique est la première étude murine qui étudie les effets toxiques de différentes tailles particulaires sur les changements pathologique et immunologique similaires à ceux observés chez l’humain. Cette étude a permis de constater qu’il existait des différences importantes au niveau de la toxicité du Be d’après les différentes tailles particulaires à l’étude. Ces différences seraient reliées au dépôt des particules de Be dans les voies respiratoires et également à la capacité des voies respiratoires à les éliminer totalement ou partiellement. La clairance respiratoire est fonction, notamment, du site de déposition et du caractère soluble ou non des particules. Cette recherche aura également permis de démontrer que les souris C3H/HeJ représentent un bon modèle pour l’étude des effets toxicologiques et immunologiques d’une exposition au Be. De plus, nos résultats démontrent que la sévérité des lésions pulmonaires causées par le Be, tel que l’infiltration interstitielle de lymphocytes et la formation de granulomes non-caséeux, augmente avec le temps de résidence pulmonaire des particules de Be. Combinés à d’autres résultats, nos résultats contribueront à guider les actions de prévention relativement à l’exposition au Be, incluant éventuellement la révision de la valeur limite de l’exposition et possiblement l’établissement de valeurs limites en fonction de la forme chimique et de la taille des particules. / Beryllium (Be) is a metal with physical and mechanical properties and is used extensively in the aerospace, energy, and electronics industries. The main effects associated with Be exposure are sensitization and chronic beryllium disease. The prevalence of the effects associated with Be suggests that the risks are function of its speciation. Futhermore, it appears that the fine particles constitute the fraction of interest for the occurrence of such effects. In this study we verified the hypothesis that the chemical form and the particle size of Be play a major role in the level of the toxicity and in the appearance of specific effects in an exposure to Be. The specific effects are translated, among others, by the formation of inflammatory granulomes, by the proliferation of lymphocytes TCD4 + and the production of type Th1's cytokines. For each of the three chemical forms assessed in this research (Be metal or Be, Be oxide or BeO and Be aluminum alloy or BeAl) the toxicity was estimated following an subchronic exposure by nose-only to fine (F) and total (T) particles. An animal model (mouse) was used. Two hundred and forty five mice divided into seven groups of 35 each were used. The first group was used as a control, while the six other groups were exposed to total or fine particles of three different Be species (Be-F, Be-T, BeO-F, BeO-T, BeAl-F, BeAl-T). The duration of exposure for each of the groups was 3 consecutive weeks, 5 days per week and 6 hours per day. The target level of exposure was 250 μg/m3. Urine was collected before and during exposure. At the time of the sacrifice, several tissues (lungs, spleens, livers and kidneys) and blood samples were taken and immediately frozen until their chemical analysis for Be concentrations. Lungs and spleens were also sampled to evaluate the immunological effects and pulmonary inflammation. This study of subchronic exposure is the first murine study to examine the toxic effects of various particle sizes for similar pathological and immunological changes to those observed in a human being. This study allowed for the identification of important differences in the level of the toxicity of Be according to the various particles sizes. These differences are connected to the deposit of the particles of Be in respiratory tracts and also the capacity of respiratory tracts to eliminate them totally or partially. The respiratory clearance is a function of the site of deposition and of the solubility of the particles. This research has also demonstrated that mouse C3H/HeJ represents a good model for the study of the toxicological and immunological effects of a Be exposure. Furthermore, our results showed that the severity of the lung hurts caused by Be, such as the interstitial infiltration of lymphocytes and the formation of non-caseous granulomes, increases in time by lung residence of Be. Alongside other results, the results of this research will contribute to informing the prevention of Be exposure, including possibly the revision of the limit value and the establishment of a scientifically based threshold according to chemical form and particle size.