L’objectif de cette thèse est de contribuer à la compréhension du mécanisme d’oxydation de Br- dans lequel le radical HO• intervient. Le rendement du radical HO• étant alors intimement lié au rendement d’oxydation de Br-, c’est sur lui que l'influence de différents paramètres physicochimiques a été étudiée : température, TEL, débit de dose, pH, nature du gaz saturant. Les solutions ont été irradiées avec 4 types de rayonnement : rayons X de 13 à 18 keV, électrons de 7 et 10 MeV, faisceaux d’ions C6+ de 975 MeV et He2+ de 70 MeV. Le développement d’un autoclave optique avec circulation de solution compatible avec le rayonnement de TEL élevé a permis de réaliser les premières expériences à TEL élevé constant et à température élevée. Cette cellule s’est avérée être aussi compatible avec les expériences pompe-sonde picoseconde réalisées avec l’accélérateur ELYSE.Le rendement de capture du radical hydroxyle a donc été estimé à TEL élevé mais aussi à haute température. Une meilleure compréhension du mécanisme d’oxydation de Br- en est issue, notamment en milieu acide et en comparant les résultats cinétiques avec les simulations Monte Carlo pour les temps inférieurs à la µs, et Chemsimul pour les produits stables (formation de Br2•- et de Br3-). / The purpose of this thesis is to contribute to the understanding of the oxidation mechanism of Br- in which the HO• radical is involved. The HO• radiolytic yield is strongly connected with the oxidation yield of Br-, and therefore we have studied the influence of different physical and chemical parameters on this global yield: temperature, LET, dose rate, pH, saturation gas. The solutions have been irradiated with 4 types of ionizing rays: X- rays (from 13 to 18 keV), electrons (from 7 to 10 MeV), C6+-ions beam of 975 MeV and He2+-ions beam of 70 MeV.The development of an optical autoclave with solution flow, compatible with high LET ionizing rays has allowed us conduct the first experiments at constant high LET and high temperature. This cell has turned out to be compatible with the picosecond pump-probe experiments performed with the ELYSE accelerator.The HO• scavenging yield has been, therefore, estimated at both high LET and high temperature. A better understanding of the Br- oxidation mechanism has been achieved, in acid medium, in particular, by comparing the kinetics results with Monte Carlo Simulations for time scales inferior to the microsecond and with Chemsimul for the stable products (Br2•- and Br3- formations).

Les verres thiohalogènes de mercure et de plomb présentent un excellent domaine de transparence s'étendant de 0.6 micronmètre dans l'infrarouge. L'étude comparative avec des matériaux existants montre l'interet de ces verres en tant que transmetteurs IR. L'etude a porte sur la synthèse, la caractérisation physico-chimique et structurale de verres issus de système de base sulfure de mercure, bromure de plomb et iodure de plomb. Les contraintes spécifiques liées au développement de ces matériaux sont discutées. L'influence des conditions d'élaboration et de la composition sur les propriétés des verres obtenus a été étudiée et de nouvelles compositions vitreuses aux performances accrues ont été découvertes. L'étude structurale par spectroscopie de vibration IR, RMN, absorption et diffusion X confirme l'originalité de ces verres qui ne contiennent aucun formateur classique. Une tentative de modélisation par Reverse Monte Carlo conclue ce travail.

Dans ce mémoire, je présente mes études sur une stratégie efficace développée pour la synthèse de cétones homoallyliques substituées à partir de l’addition en cascade de réactifs de Grignard vinyliques substitués sur des α-amino esters catalysée par des sels de cuivre. L’utilisation de ces cétones homoallyliques a permis d’obtenir des mimes peptidiques comprenant un isostère de type hydroxyéthylène du lien amide. L’étape clé de cette stratégie repose sur la synthèse de cétones homoallyliques substituées intermédiaires à partir de la réaction d’additions en cascade catalysée au cuivre, de bromure de β,β-diméthylevinyle magnésium sur des analogues d’esters de la phénylalanine et de la sérine. Les cétones homoallyliques résultantes sont réduites sélectivement en alcool, la liaison double est clivée oxydativement et l’acide carboxylique résultant est couplé à un acide aminé. Afin d’évaluer l’effet qu’ont le remplacement du lien amide central dans un coude β par un hydroxyéthylène et de la présence d’un gem diméthyle sur la chaîne carbonée sur la conformation tridimensionnelle adoptée par les tripeptides générés, des analyses à l’état solide par diffraction aux rayons X, des analyses en solution par la spectroscopie RMN et des expériences de type NOESY ont été réalisées. Ces études ont permis de définir un nouveau type de coude β. La présence de pont hydrogène intramoléculaire et l’effet de restriction de conformation induit par le gem diméthyle, généralement appelé effet Thorpe-Ingold, favorisent la formation d’un coude β. / In this thesis, I discuss my studies toward the synthesis of substituted homoallylic ketones from the copper-catalyzed cascade addition of substitued vinyl Grignard reagents to carboxylic esters. The homoallylic ketones were used to provide different peptidomimetics containing a hydroxyethylene isostere instead of an amide bond. The methyl ester of phenylalanine and serine derivatives were reacted in copper-catalyzed cascade additions of substitued vinylmagnesium bromide to provide substitued homoallylic ketone intermediates. Selective reduction of the ketone to an alcohol, oxidative cleavage of the double bond, followed by peptide coupling with amino acid lead to the desired peptidomimic. The influence of changing the central amide bond for a hydroxyethylene isostere in a β-turn and the effect of a gem dimethyl group on the backbone conformation adopted by the newly synthesized tripeptides, were studied by X-ray diffraction and solution NMR spectroscopy using NOESY experiments. From these studies, it was revealed that the iso-butyric acid hydroxyethylene isomer induced a β-turn-like conformation, and may serve as a novel scaffold for peptide mimicry.

Le transfert radiatif dû aux gaz joue un rôle important dans les applications industrielles comme les chambres de combustion, les sciences atmosphériques, etc. Plusieurs modèles ont été proposées pour estimer les propriétés radiatives des gaz. Le plus précis est l'approche dite Raie Par Raie (RPR). Cependant, cette méthode implique un coût de calcul excessif qui la rend inappropriée pour la plupart des applications. Néanmoins, elle reste la méthode de référence que nous utiliserons pour l'évaluation d’autres modèles approchés. Le modèle de coefficient d’absorption corrélé (Ck) est généralement suffisant pour de nombreuses applications. Cette méthode est réputée précise lorsque petits gradients de température sont rencontrés au sein du gaz. Toutefois, si le milieu gazeux est soumis à d'importants gradients de température, la méthode Ck peut conduire à des erreurs qui peuvent atteindre 50% en termes de flux radiatifs par rapport à des simulations de RPR. Le but de cette thèse est de proposer une version améliorée de la méthode Ck, appelée l'approche de coefficient d’absorption corrélé en multi spectral (MSCk). La principale différence entre les modèles Ck et MSCk est que, dans l'approche Ck les intervalles spectraux sur lesquels les propriétés radiatives des gaz sont moyennées sont choisis contiguës alors que, dans l’approche MSCk, ces intervalles sont construits afin d'assurer que le coefficient d'absorption soit corrélé sur ces intervalles. Par conséquent, l'hypothèse de corrélation dans l’approche MSCk est mieux adaptée que dans l’approche Ck. La construction de ces intervalles spectraux (en utilisant la méthode de classification automatique de données fonctionnelles) est détaillée. Cette approche est évaluée par rapport à la référence RPR dans plusieurs cas test. Ces cas traitent de mélanges de gaz (H2O-N2 et H2O-CO2-N2) dans l’intervalle de température [300-3000K]. Les résultats montrent que la méthode MSCk permet d'obtenir de meilleures précisions que les méthodes Ck tout en restant acceptable en termes de coût de calcul. / Radiative heat transfer of gas plays an important role in industrial applications such as in combustion chambers, atmospheric sciences, etc. Several models [11] have been proposed to estimate the radiative properties of gases. The most accurate one is the Line-By-Line (LBL) approach. However, this technique involves excessive computation cost which makes it inappropriate for most applications. Nevertheless, it remains the reference approach for the assessment of other approximate models. The Correlated k-distribution method (Ck) [11] was shown to be a relevant choice for many applications. This method performs usually well, when only small temperature gradients are involved [21]. However, if the gaseous medium is subject to large temperature gradients, it may lead to errors that can reach 50% in terms of radiative heat fluxes when compared to LBL simulations [21]. The aim of the present paper is to propose an enhanced version of the Ck method, called the Multi-Spectral Correlated k-distribution approach (MSCk). The main difference between Ck and MSCk models is that in the Ck approach spectral intervals over which the radiative properties of the gas are averaged are chosen contiguous whereas, in the MSCk technique, those intervals are built in order to ensure that the absorption coefficient are scaled over them [27]. Accordingly, the usual assumption of correlated spectrum used in k-distribution approaches for the treatment of non uniformities is more acceptable in the MSCk case than in the Ck one. The building of those spectral intervals (using Functional Data Clustering, [52]) is detailed and the approach is assessed against LBL reference data in several test cases. These cases involve H2O-N2 and H2O-CO2-N2 mixtures in the [300-3000K] temperature range. Results show that the MSCk method enables to achieve better accuracies than Ck methods while remaining acceptable in terms of computational cost.

Abstract: Monte Carlo simulations were used here to compare the radiation chemistry of pure water and aqueous bromide solutions after irradiation with two different types of radiation, namely, tritium β-electrons (~7.8 keV) and [superscript 60]Co γ-rays/fast electron (~1 MeV) or high energy protons. Bromide ions (Br-) are known to be selective scavengers of hydroxyl radicals •OH precursors of hydrogen peroxide H[subscript 2]O[subscript 2]. These simulations thus allowed us to determine the yields (or G-values) of H[subscript 2]O[subscript 2] in the radiolysis of dilute aqueous bromide solutions by the two types of radiations studied, the first with low linear energy transfer (LET) (~0.3 keV/μm) and the second with high LET (~6 keV/μm) at 25 °C. This study was carried out under a wide range of Br- concentrations both in the presence and the absence of oxygen. Simulations clearly showed that irradiation by tritium β-electrons favored a clear increase in G(H[subscript 2]O[subscript 2]) compared to [superscript 60]Co γ-rays. We found that these changes could be related to differences in the initial spatial distributions of radiolytic species (i.e., the structure of the electron tracks, the low-energy β-electrons of tritium depositing their energy as cylindrical “short tracks” and the energetic Compton electrons produced by γ-radiolysis forming mainly spherical “spurs”). Moreover, simulations also showed that the presence of oxygen, a very good scavenger of hydrated electrons (e-[subscript aq]) and H• atoms on the 10[superscript-7] s time scale (i.e., before the end of spur expansion), protected H[subscript 2]O[subscript 2] from further reactions with these species in the homogeneous stage of radiolysis. This protection against e-[subscript aq] and H• atoms therefore led to an increase in the H[subscript 2]O[subscript 2] yields at long times, as seen experimentally. Finally, for both deaerated and aerated solutions, the H[subscript 2]O[subscript 2] yield in tritium β-radiolysis was found to be more easily suppressed than in the case of cobalt-60 γ-radiolysis, and interpreted by the quantitatively different chemistry between short tracks and spurs. These differences in the scavengeability of H[subscript 2]O[subscript 2] precursors in passing from low-LET [superscript 60]Co γ-ray to high-LET tritium β-electron irradiation were in good agreement with experimental data, thereby lending strong support to the picture of tritium-β radiolysis in terms of short tracks of high local LET. / Résumé: Les simulations Monte Carlo constituent une approche théorique efficace pour étudier la chimie sous rayonnement de l'eau et des solutions aqueuses. Dans ce travail, nous avons utilisé ces simulations pour comparer l’action de deux types de rayonnement, à savoir, le rayonnement γ de [indice supérieur 60]Co (électrons de Compton ~1 Me V) et les électrons β du tritium (~ 7,8 keV), sur la radiolyse de l’eau et des solutions aqueuses diluées de bromure. Les ions Br- sont connus comme d’excellents capteurs des radicaux hydroxyles •OH, précurseurs du peroxyde d’hydrogène H[indice inférieur 2]O[indice inférieur 2]. Les simulations Monte Carlo nous ont donc permis de déterminer les rendements (ou valeurs G) de H[indice inférieur 2]O[indice inférieur 2] à 25 °C pour les deux types de rayonnements étudiés, le premier à faible transfert d'énergie linéaire (TEL) (~0,3 keV/μm) et le second à haut TEL (~6 keV/μm). L’étude a été menée pour différentes concentrations d’ions Br-, à la fois en présence et en absence d'oxygène. Les simulations ont montré que l’irradiation par les électrons β du tritium favorisait nettement la formation de H[indice inférieur 2]O[indice inférieur 2] comparativement aux rayons γ du cobalt. Ces changements ont pu être reliés aux différences qui existent dans les distributions spatiales initiales des espèces radiolytiques (i.e., la structure des trajectoires d'électrons, les électrons β du tritium déposant leur énergie sous forme de «trajectoires courtes» de nature cylindrique, et les électrons Compton produits par la radiolyse γ formant principalement des «grappes» de géométrie plus ou moins sphérique). Les simulations ont montré également que la présence d'oxygène, capteur d’électrons hydratés et d’atomes H• sur l'échelle de temps de ~10[indice supérieur -7] s (i.e., avant la fin des grappes), protégeait H[indice inférieur 2]O[indice inférieur 2] d’éventuelles réactions subséquentes avec ces espèces. Une telle «protection» conduit ainsi à une augmentation de G(H[indice inférieur 2]O[indice inférieur 2]) à temps longs. Enfin, en milieu tant désaéré qu’aéré, les rendements en H[indice inférieur 2]O[indice inférieur 2] obtenus lors de la radiolyse par les électrons β du tritium ont été trouvés plus facilement supprimés que lors de la radiolyse γ. Ces différences dans l’efficacité de capture des précurseurs de H[indice inférieur 2]O[indice inférieur 2] ont été interprétées par les différences quantitatives dans la chimie intervenant dans les trajectoires courtes et les grappes. Un excellent accord a été obtenu avec les données expérimentales existantes.

Les nématodes à galles demeurent l'un des problèmes les plus graves des ‎agriculteurs de serres du Liban et du Moyen-Orient. Dans le passé, la fumigation du sol au ‎bromure de méthyle a été considérée comme la meilleure mesure de contrôle contre ces ‎nématodes. Toutefois, à la lumière de l'élimination globale du bromure de méthyle, l'accès ‎aux alternatives efficaces et durables est devenu une nécessité essentielle.‎L'objectif de cette étude est d'évaluer l'efficacité des deux engrais verts, le radis ‎huileux (Raphanus sativus oleifera) et à la roquette (Eruca vesicaria sativa) appliquées ‎avec ou sans bâche en plastique, séparément et en combinaison avec Oxamyl, dans la ‎gestion des nématodes à galles en cultures de concombres de serre. En outre, cette étude ‎vise à évaluer la faisabilité financière de la technique de biofumigation avec les deux ‎cultures utilisées et de la rentabilité finale de ces engrais verts en termes de taux coût-profit ‎par rapport au bromure de méthyle.‎A cette fin, trois expériences sur le terrain ont été menées dans des serres ‎commerciales, situées sur la zone côtière du Liban.‎Dans les deux expériences A et B, des résultats cohérents ont été enregistrés en ‎termes de production de rendements significativement plus élevés et de la réduction des ‎populations de nématodes avec les engrais verts‎ utilisés avec ou sans bâche en plastique, ‎par rapport au témoin non traité.‎Quant aux résultats obtenus par les engrais verts‎ par rapport ‎ au bromure de ‎méthyle, dans l'expérience A, le rendement produit par le bromure de méthyle était ‎significativement plus élevé que celui du radis huileux avec bâche en plastique. ‎Cependant, la différence n'était pas significative entre la réduction de la population de ‎nématodes résultant du bromure de méthyle et celle du radis huileux avec bâche en ‎plastique. Les différences du rendement ainsi que la réduction des nématodes étaient ‎significatives entre le bromure de méthyle et le radis huileux sans bâche en plastique.‎Dans l'expérience B, aucune différence significative n'a été observée dans le ‎rendement ni la réduction de la population de nématodes entre aucun des deux engrais ‎verts‎ utilisés avec bâche en plastique et le bromure de méthyle. Ces différences étaient ‎significativement en faveur du bromure de méthyle uniquement lorsque le radis huileux a ‎été utilisé sans bâche en plastique.‎Dans l'expérience C, où Vydate (Oxamyl) a été appliqué à la dose de 1 litre par 1,000 ‎m2 à tous les traitements, il n'y avait pas de différence significative dans le rendement ni la ‎réduction de la population de nématodes entre chacun des deux engrais verts utilisés avec ‎ou sans bâche en plastique et le bromure de méthyle.‎L'analyse coût-profit menée sur tous les traitements appliqués dans les 3 ‎expériences a montré que dans tous les cas, tous les traitements appliqués, qu'ils soient ‎chimiques, non-chimique (avec ou sans bâche en plastique) ou en association ont produit ‎des bénéfices nets supérieurs au bromure de méthyle, même lorsque le rendement produit ‎par le bromure de méthyle était significativement plus élevée.‎L'utilisation du plastique pour couvrir les radis huileux a généralement produit de ‎meilleurs résultats en termes de production de rendements plus élevés, une meilleure ‎réduction des populations de nématodes à galles dans le sol, ainsi conduisant à des ‎augmentations raisonnables des profits nets.‎A la base de ces résultats et à la lumière de l'élimination globale du bromure de ‎méthyle, on peut conclure que l'utilisation du radis huileux et la roquette comme engrais ‎verts avec bâche en plastique peut être considéré comme un outil alternatif pour la gestion ‎des nématodes à galles dans la production de concombres de serre dans les conditions ‎libanaises.‎ / Root-knot nematodes remain one of the most serious problems faced ‎by ‎greenhouse farmers of Lebanon and the Middle East region. In the past, soil fumigation ‎with methyl bromide has been considered as ‎the best control measure against root-knot ‎nematodes. However, in the light of the global phase out of methyl bromide, finding ‎efficient and viable alternatives is an essential necessity.‎The objective of this study is to evaluate the efficacy of the two biofumigation ‎crops ‎Oil Radish (Raphanus sativus oleifera) and Arugula (Eruca vesicaria sativa) applied ‎with ‎and without plastic tarp, separately and in combination with Oxamyl in the ‎management of ‎the root-knot nematodes in greenhouse cucumber crops. Additionally, this ‎study aimed at ‎assessing the financial feasibility of the biofumigation technique with the ‎two cops used ‎and the final profitability of these green manure crops in terms of cost to ‎benefit ratio as ‎compared to methyl bromide.‎For this purpose, three field experiments were carried out in ‎commercial ‎greenhouses situated on the coastal zone of Lebanon.‎In both experiments A & B consistent results were recorded in terms of production ‎of ‎significantly higher yields and reduction of nematode population with the ‎biofumigation ‎crops used whether with or without plastic cover, as compared to untreated ‎fallow.‎As to the results achieved by the biofumigation crops with respect to methyl ‎bromide, ‎in experiment A yield produced by methyl bromide was significantly higher than ‎oil radish ‎with plastic cover. However, no significant difference was found between ‎reduction of ‎nematode population resulting from methyl bromide and oil radish with plastic ‎cover. ‎Difference was significant between methyl bromide and oil radish without plastic ‎cover in ‎both yield and reduction of nematodes.‎In experiment B no significant difference was observed in neither yield nor ‎reduction ‎of nematode population between any of the two biofumigation crops used with ‎plastic ‎cover and methyl bromide. These differences were significantly in favor of methyl ‎bromide ‎only when oil radish was used without plastic cover.‎In experiment C where Vydate (Oxamyl) was incorporated at the rate of 1 liter ‎per ‎‎1,000 m2 to all treatments, there was no significant difference in neither yield nor ‎reduction ‎of nematode population between any of the two biofumigation crops used with or ‎without ‎plastic cover.‎Cost-benefit analysis made on all treatments applied in the 3 experiments ‎showed ‎that in all cases, all treatments applied, whether chemical, non-chemical (with or ‎without ‎plastic cover) or in combination have produced higher net profits than methyl ‎bromide, ‎even when yield produced by methyl bromide was significantly higher.‎Use of plastic for covering oil radish has generally produced ‎better results in terms ‎of ‎production of higher yields, better reduction of soil ‎populations of root-knot nematodes‏‎ ‎and ‎‏leading to ‎‏reasonable increases of net profits.‎Based on these findings and in the light of global phase out of methyl bromide, ‎it ‎can be concluded that the use of oil radish and arugula as biofumigation crops with ‎plastic ‎cover can be considered as ‎an alternative management tool for the root-knot ‎nematode in ‎greenhouse cucumber ‎production under Lebanese conditions.‎

Les travaux présentés dans ce manuscrit de doctorat s'inscrivent dans la thématique du stockage inter-saisonnier de l'énergie solaire thermique pour l'habitat et le tertiaire (eau chaude sanitaire et chauffage). Le stockage thermochimique en air humide est une des solutions les plus prometteuses, en particulier avec un réacteur à lit fixe. Le bromure de strontium et l'alun de potassium ont été sélectionnés comme réactifs pour leurs caractéristiques énergétiques lors de réactions d'hydratation et de déshydratation. L'étude est constituée d'avancées théoriques, de nombreuses expérimentations et d'un modèle numérique détaillé. Une étude thermodynamique a démontré l'existence d'une droite de charge qui relie les conditions d'entrée et de sortie de l'air humide au passage du réactif. Les équations régissant les réactions chimiques, les transferts massiques et thermiques et la conservation de la quantité de mouvement ont été établies et un modèle numérique monodimensionnel couplant ces phénomènes a été développé. Des essais sur différents échantillons des deux sels et pour divers conditions opératoires ont été effectués dans le but de comprendre les phénomènes physico-chimiques ainsi que pour valider l'étude théorique et le modèle numérique. / This PhD thesis focuses on seasonal solar thermal energy storage for household applications such as production of heat and domestic hot water. Thermochemical storage was chosen for that purpose. The specific solid/gas reactions with water vapor, also called hydration/dehydration reactions, were used with a multi-scale global approach. The level of the reactor was identified as the critical level of that multi-scale approach. As a consequence, the integrated fixed-bed reactor technology in a moist air open loop system was adopted. A theoretical, experimental and numerical methodology was used for the study where strontium bromide and potassium alum salts were chosen as reactive materials. The corresponding reactions are: + 5 (H2O) ↔ (with Δhr=67.4 kJ/molwater and Δsr=175 J/K.molwater) + 9 (H2O) ↔ < KAl(SO4)2.12H2O > (with Δhr=44.2 kJ/molwater and Δsr=109.8 J/K.molwater) The first salt exhibits very good thermochemical properties. On the other hand, the main advantages of potassium alum are its low cost and the fact that it presents no sanitary risk. More than 30 cycles with 3 different samples of potassium alum and more than 25 cycles with 4 samples of strontium bromide under various stationary and dynamic operating conditions were carried out in order to understand the phenomena. The main experimental results were the following ones: • A very good stability and reproducibility of physical and chemical phenomena was observed for both materials. • A thermal reaction front was also observed. • A thermal hysteresis for both salts was found. • Based on that last observation a theoretical equation named charge-discharge line was developed. Experimental results with both salts validate the charge-discharge line theory. • A correlation between reaction kinetics, temperature rise due to the reaction, power of the reaction and the operating conditions was observed. The criterion for that correlation is the affinity of the reaction. A proportional correlation between affinity and reaction kinetics, temperature rise and power of the reaction was observed. • Spontaneous hydration and over-hydration reactions do not produce any particular difficulties or problems. • Pressure drop through the reactor and evolution of salts volume were also measured. Experimental energy density was measured in the range of 350 kWh/m3 for strontium bromide and 240 kWh/m3 for the potassium alum. • In general, strontium bromide is a very good candidate material for seasonal storage, while potassium alum cannot provide satisfying temperature rise and power. The equations governing those phenomena were also established and used to develop a 1D numerical model with partial differential equations coupling chemical phenomena, mass and thermal transfer phenomena and momentum conservation. Verification, validation and confirmation of this model under a very large range of operating conditions were carried out based on the experimental results of strontium bromide. A total of 19 different test cases were studied in order to validate the numerical model. The effect of humidity, temperature, quantity of reactive material and air flow were studied both for stationary and dynamic conditions. The numerical model was able to provide very satisfying results.