Ces dernières décennies, les xénolites de péridotites provenant des kimberlites et des basaltes ont contribué de manière déterminante à la compréhension de l'état physico-chimique du manteau supérieur de la Terre dont dépend la modélisation directe de déformation telle que le rebond post-glaciaire. Une telle approche requiert a priori la détermination des conditions physiques P, T et σ dont témoignent la chimie minérale et la texture de ces roches. Un protocole original d'inversion thermodynamique de données expérimentales pour des pyroxènes en équilibre mutuel, a d'abord été développé dans le but d'obtenir un géothermobaromètre fiable. D'autre part, l'étude menée par spectroscopie IRTF de pyroxènes montre que ces minéraux nominalement anhydres (NAMs) contiennent en fait de l'eau sous forme dissoute, de 38 à 450 ppm pour les cpx, et de 19 à 184 ppm pour les opx.Par son rôle perturbateur du réseau cristallin, cette eau affecte directement les propriétés physico-chimiques du manteau terrestre (viscosité, diagrammes de phase, conductivité électrique). La dissolution de cette eau est correlée à fO2, P et T, et seulement indirectement à la chimie des minéraux. Des analyses 1H, 27Al et 29Si MAS RMN sur ces phases contenant des teneurs non négligeables en fer, ainsi que sur des mélanges kaolinite+magnétite, permettent, entre autres, d'authentifier les signatures spectrales de ces pyroxènes naturels mais aussi de quantifier les espèces Al en termes de sites d'occupation. La complémentarité de ces outils, appliqués ici avec succès, ouvre de nouvelles perspectives de compréhension et modélisation des processus profonds.

Les défauts d'irradiations dans les minéraux présents à la surface de la terre ont donné lieu à de nombreuses études. Parmi ces minéraux, les argiles ont des propriétés (capacité de rétention des radioéléments, gonflement...) qui les rendent utiles dans le cadre du stockage des déchets radioactifs. Afin de s'assurer de la stabilité des argiles se trouvant autour du colis de déchets, il est nécessaire d'étudier leurs propriétés physico-chimiques après irradiation. Cette thèse est séparée en trois parties qui sont axées autour de cette thématique. Dans une première partie, nous verrons quels sont les effets des rayons alpha sur la surface spécifique de la kaolinite et nous exposerons les phénomènes physique induits par ces rayonnements ionisants. La seconde partie traitera de la solubilité des smectites amorphisées dans un milieu basique et plus particulièrement de la cinétique de dissolution. Nous verrons que cette dissolution est favorisée par l'amorphisation. Enfin dans une troisième partie, nous nous sommes intéressés au géosystème analogue naturel de Nopal (Chihuahua, Mexique), où le dosimètre kaolinite peut permettre d'étudier les migrations anciennes de l'uranium au sein de la roche.

L’élaboration par CVD (dépôt chimique en phase vapeur ou Chemical Vapor Deposition) de composites à matrices céramiques met en jeu de nombreux mécanismes physico chimiques en interaction les uns avec les autres. La maîtrise du procédé et son optimisation nécessitent une description précise de ces derniers et de leurs couplages, qui peut être réalisé dans un cadre de modélisation suffisamment global. Dans le cas des matériaux déposés dans un réacteur à parois chaudes, qui permet un bon contrôle de la qualité des matériaux, la décomposition des gaz précurseurs en phase gaz joue un rôle extrêmement important. Nous avons entrepris dans cette thèse la modélisation thermodynamique et cinétique de la phase gaz associée aux dépôts des carbures B-C et Si-B-C, systèmes encore mal maîtrisés. En se basant sur des calculs de chimie théorique, nous avons déterminé et caractérisé un ensemble de réactions chimiques d’importance cruciale dans ces systèmes. Nous sommes les premiers à étudier certaines d’entre elles. Un mécanisme réactionnel du système B-C-Cl-H (dépôt de carbure de bore) a été proposé puis utilisé avec un modèle de réacteur unidimensionnel. Des mesures IRTF, également réalisées au cours de cette thèse, permettent une validation du mécanisme réactionnel à différents niveaux. En particulier, la formation de l’espèce BCl2CH3 comme principal produit gazeux carboné a été clairement mise en évidence, ainsi que la température à laquelle BCl3 se décompose pour former BHCl2 et HCl. Les concentrations des espèces en zone chaude ont finalement été mises en relation avec les vitesses de prise de masse et une loi de dépôt a été proposée pour ce système. Dans le cas du système Si-B-C nous avons caractérisé certaines réactions de couplage entre les sous systèmes B-Cl-H et Si-C-Cl-H. Une modélisation globale de la cinétique homogène associée au dépôt de carbures Si-B-C est une perspective à court terme de ce travail. Enfin, l’étude rigoureuse de certaines réactions nous a amené à invoquer et/ou développer des méthodes théoriques spécifiques - et pour certaines non standard - telles que la théorie de l’état de transition, la théorie variationnelle de l’état de transition, la théorie variationnelle de l’état de transition à coordonnée de réaction variable et la théorie RRKM. En particulier, une approche unidimensionnelle du calcul des états propres des modes de vibration lâches a été développée. Sa validité a été confirmée par comparaison à d’autres modèles (oscillateur harmonique, rotation libre, etc …), valables dans des situations plus restreintes. / The Chemical Vapour Deposition of ceramics matrix composites involves many coupling physico-chemical mechanisms. The process control and optimization are allowed by precise description of these mechanisms and their interactions, witch can be realized through a global modelisation. In the case of hot wall reactors, witch allowed a good control of deposit properties, homogeneous gas phase decomposition play a crucial function. We have undertaken in this thesis a gas phase thermodynamic and kinetic studies associated to B-C and Si-B-C carbides elaboration, witch remains hard to control. By theoretical chemical calculations, we proposed a set containing crucial reactions for theses systems. We are the first to study some of them. A reaction mechanism of the B-C-Cl-H system (for the boron carbide deposition) have been proprosed and utilised with a one dimensional reactor model. Experimental IRTF spectrum, also investigated in our works, allow different validations of the reactional mechanism. In particular, BCl2CH3 is showed to be the main carbon product in the gas phase, and prediction of activation temperature of BCl3 to BHCl2 and HCl transformation is very good. Finally, hot zone concentration species have been related to the experimental deposition rate and a kinetic deposition law has been proposed for this system. In the case of Si-B-C system, some important coupling reactions between B-Cl-H and Si-C-Cl-H systems have been characterized. A global modelisation of the homogeneous gas phase kinetic for Si-B-C carbides is short-term perspective. At least, the rigorous study for some reactions have needed the use or the development of specific theoretical methodology – no standard for some of them – as the Transition State Theory (TST), the Variationnal Transition State Theory (VTST), the Variationnal Transition State Theory with Variable Reaction Coordinate (VTST-VRC) and the Rice–Ramsperger–Kassel–Marcus (RRKM) theory. In particular, we have developed a convenient way to compute the eigenvalues of low hindered one dimensional vibration modes. Validity of the approach has been assessed by comparisons with more specific model (harmonic oscillator, free and hindered rotation, etc …)

Le gliome est le type le plus agressif et mortel de tumeur cérébrale. Ces tumeurs se caractérisent par la présence conjointe de phénotypes solides (de bas grade, moins invasif, hautement vascularisé) et diffus (haut grade, très envahissant et diffus) des glioblastomes multiformes. Les collagènes sont des composants majeurs de la MEC des cellules tumorales des gliomes, et sont également présents dans la membrane basale des vaisseaux sanguins, mais avec une composition différente entre vasculatures saine et tumorale. L'abondance et la typologie des collagènes dans la MEC des cellules tumorales et la vasculature représentent donc un marqueur potentiel de diagnostic pour la gradation des tumeurs gliales. Nous avons développé la spectro-imagerie infrarouge à transformée de Fourier pour déterminer les modifications morphologiques et moléculaires apparaissant dans les formes solides et diffuses de gliomes, ainsi que dans les vasculatures saine et tumorale. Nous avons d'abord mis en évidence les vasculatures saine et tumorale en utilisant des nanoparticules injectées dans le système sanguin. Ensuite, nous avons appliqué des méthodes de reconstruction spectrale pour distinguer les tissus sains vs. ceux des formes solide et diffuse de tumeurs sur la base de leurs contenus en collagène de la MEC. Enfin, nous avons déterminé les changements de types du collagène au cours de la progression tumorale, validant ainsi la notion que l’analyse de ces contenus est potentiellement un marqueur diagnostic pour la gradation des gliomes. / The glioma is the most aggressive and lethal type of brain tumor. Such tumor is characterized both by solid (low grade, less invasive, highly vascularized) and diffuse (high grade, very invasive and diffuse) phenotypes in high-grades. Collagens are major components of ECM in glioma tumor cells, and are also present in basement membrane of blood vessels in vasculature, but with different composition between healthy and tumor capillaries. The abundance and typology of collagens in tumor cell ECM and vasculature is thus a potential diagnostic marker for grading glioma tumors. We developed Fourier transform infrared (FTIR) spectro-imaging as a functional technique to determine the morphological and molecular changes occurring in solid and diffuse form of tumor tissues as well as in healthy and tumor vasculatures. We first highlighted healthy and tumor vasculatures using nanoparticles injected in blood system. Then, we applied curve-fitting methods to distinguish between healthy tissue vs. solid and diffuse tumor tissues on the basis of the collagen contents found in ECM. Finally, we determined collagen typology changes during tumor progression, thus validating that collagen contents analysis is potentially a diagnostic marker for glioma grading.

No description available.

De nombreuses études de terrain ont suggéré que la (co)sorption des ions phosphate et uranyle à la surface des (hydr)oxydes de fer ou d'aluminium contrôlent la rétention de l'uranium (U) dans les sols, dans des conditions où la précipitation de phosphate d'uranyle est défavorisée (pH acide et/ou faibles concentrations en U). Cette thèse concerne les mécanismes de l'adsorption des ions phosphate et uranyle à la surface du corindon colloïdal, et l'influence de paramètres tels que le temps de réaction, le pH et les concentrations en ions phosphate et uranyle. Elle est la seule étude à ce jour visant à identifier les espèces de surface des ions phosphate et uranyle formées in situ à l'interface corindon-solution, au cours du processus d'adsorption et de la dissolution du corindon. Les techniques utilisées pour l'étude de la spéciation à l'interface sont la zêtamétrie et la spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier en réflexion totale atténuée (IRTF-RTA). La spectroscopie IRTF-RTA permet de sonder la surface de couches de colloïdes déposées sur le cristal RTA et mises au contact d'une solution aqueuse. Nous avons montré que la caractérisation des dépôts par la CPM permet de garantir la reproductibilité des analyses IR, aussi bien d'un point de vue qualitatif que quantitatif. La modification de la surface du corindon au contact de solutions aqueuses à différents pH a été suivie par spectroscopie IRTF-RTA. À pH 3,3, l'hydratation de la surface du corindon conduit à une réorganisation rapide de la structure interfaciale qui s'apparente à une boehmitisation, voire une bayeritisation de surface. L'analyse IR prouve la formation rapide de boehmite à pH 4,5, par dissolution/reprécipitation, et suggère la formation massive d'une pseudo-boehmite plus ou moins amorphe à pH neutre. L'adsorption des ions phosphate et uranyle sur le corindon a donc principalement été étudiée à un pH de 3,3, pour lequel la modification du corindon se limite à une hydratation de surface. L'adsorption d'ions phosphate sur le corindon se produit par chimisorption car elle déplace la valeur du point isoélectrique du corindon (8,2) vers des pH faibles. Les différentes méthodes utilisées montrent que les ions phosphate s'adsorbent à pH acide (3,3) par une combinaison de réactions de complexation de surface et de précipitation de surface dont la contribution relative dépend du taux de recouvrement de la surface par les ions phosphate et du temps de contact. À fort taux de recouvrement, on observe la précipitation de surface de phosphate d'aluminium, caractérisée par une bande d'absorption à 1137 cm-1, attribuable aux vibrations d'élongation P-O, dont l'absorbance augmente avec le temps de contact et la concentration en phosphate. Cette précipitation s'accompagne de l'apparition de bandes d'absorption à des positions caractéristiques des vibrations de déformation O-H i.e. d'une réorganisation des groupements hydroxyles due à la diminution du potentiel et des charges surfaciques. L'étude montre donc que l'interface corindon/solution phosphatée évolue sur de longues périodes, la dissolution du corindon conduisant à la formation de précipités de surface et à des réorganisations des hydroxyles de surface. L'étude des mécanismes d'adsorption de l'ion uranyle (1-10 μM) en présence d'ions phosphate a été abordée, pour des suspensions de corindon à pH 3,3. Les variations de potentiel ζ en fonction des taux de recouvrement surfacique en ions uranyle et phosphate indiquent la formation d'espèces de surface auxquelles participent à la fois les ions phosphate et uranyle, et l'implication de différents mécanismes. L'apparition de bandes IR fortement corrélées vers les 1107 cm-1, 1024 cm-1 et 971 cm-1, observables lors de l'ajout d'uranyle aux systèmes corindon/solution phosphatées et attribuables aux vibrations d'élongation P-O, confirment la formation d'espèces de surface phosphatées de l'ion uranyle. La spectroscopie IR montre également que l'adsorption quantitative d'uranyle, observable à fort taux de recouvrement surfacique en phosphate, se produit au cours de la transformation de la surface du corindon en phosphate d'aluminium. Ceci suggère l'incorporation de U dans le réseau du précipité de surface et/ou la précipitation de surface de phosphate d'uranyle. Bien que cette étude ait principalement été réalisée à un pH très acide, elle est d'intérêt pour la compréhension des mécanismes de rétention des ions phosphate (en tant que polluant) dans les sols. Elle a permis de mettre pour la première fois en évidence, par des techniques in situ, la formation de précipités de surface de phosphate d'aluminium sur un oxyde d'aluminium. Elle montre également sans équivoque la formation d'espèces de surface phosphatées de l'ion uranyle à pH acide. Elle suggère que l'incorporation de U dans le réseau de précipités de surface de phosphate d'aluminium et/ou la formation de précipités de surface de phosphate d'uranyle contrôlent la rétention à long terme de U à l'état de traces dans les sols, i.e. dans des conditions où les solutions des sols sont sous-saturées vis-à-vis des phosphates d'uranyle.

La résistance multi-drogue (MDR) est un facteur majeur de l'échec partiel de nombreuses chimiothérapies anticancéreuses, antiparasitaires ou antibactériennes. Dans le but d’inhiber ce phénomène, de nouvelles molécules au pouvoir reversant ont été découvertes. Ainsi une série de molécules, basée sur un squelette pyrido[3,2-g]quinoléine, portant différentes chaînes alkylamines et diversement substituées sur le motif hétérocyclique, a été synthétisée et montré in vitro une activité reversante de la résistance multiple aux médicaments. Afin de démontré le processus suivi par une molécule biologiquement active de sa synthèse à sa mise en forme galénique, le 4,6-Bis[2’(diéthylamino)éthoxy]2,8,10-triméthylpyrido[3,2-g]quinoléine (BG 637) a été choisi. Nous avons procédé dans un premier temps à la caractérisation physicochimique du BG 637 par des techniques telles que l’analyse calorimétrique différentielle (DSC), la spectroscopie UV-VIS, la spectrométrie de masse (CG/SM) couplée à la chromatographie de gaz, la spectroscopie Infra Rouge à Transformée de Fourrier (IRTF), la résonance magnétique nucléaire (RMN), la diffraction aux rayons X et la cristallographie. Des études stabilité ont également été menées sous différentes conditions de stockage. Des études d’interactions entre différents excipients et le BG 637 ont été réalisées et analysées par DSC, IRTF et UV. Les résultats ont montré que le BG 637 est un composé stable et compatible avec les excipients choisis. Enfin, la mise en forme galénique orale, le comprimé, a été réalisée. / Multi-drug resistance represent a major problem for chemotherapy unsuccessful in oncology, parasitoly and bacteriology. The new molecules which reverse this phenomenon were discovered.The pyrido[3,2-g]quinolines family which are substituted by various alkylamine side chains and various substituents on the heterocyclic moiety was prepared and the in vitro activity against the multi-drug resistance was showed.With the aim to show the processes of the new biological compound from his synthesis to the galenic form, the 4,6-Bis[2’(diéthylamino)éthoxy]2,8,10-triméthylpyrido[3,2-g]quinoline (BG 637) was chosen. To characterize BG 637, techniques such as Differentiel Scanning Calorimetry (DSC), Fourier Transform Infrared spectrometry (FT-IR), Ultra Violet spectrometry (UV), Mass spectrometry (GC/MS) coupled with Gas Chromatography, Nuclear Magnetic Resonance (NMR) and X-Ray Powder Diffraction (XRPD) were used. Several of them were also used to show the stability of the drug during various storage conditions.DSC supported by FT-IR and UV were used as the screening techniques for assessing the compatibility of BG 637 with several commonly used pharmaceutical excipients. These results showed that BG 637 is a very stable compound and compatible with several pharmaceutical excipients. Finally, the appropriate formulation for direct compression was determined.

Ce travail est en relation avec la thématique "Energies Propres". Le diméthoxyméthane estun composé adapté au stockage de l'hydrogène pour des applications mobiles, de par saforte teneur en hydrogène, sa très faible toxicité et son faible impact sur l'environnement.De ce fait, des catalyseurs mixtes, à base d'oxyde de vanadium et d'oxyde de titanesulfatés ont été préparés et testés dans la réaction d'oxydation sélective du méthanol enDMM, en vue de la production d'hydrogène. Les propriétés acides et redox de surface ontété corrélées aux performances catalytiques. Les mécanismes de réaction et l'identificationdes facteurs limitant l'activité et la sélectivité des catalyseurs ont été aussi étudiés.

Ces dernières décennies, les xénolites de péridotites provenant des kimberlites et des basaltes ont contribué de manière déterminante à la compréhension de l’état physico-chimique du manteau supérieur de la Terre dont dépend la modélisation directe de déformation telle que le rebond post-glaciaire. Une telle approche requiert a priori la détermination des conditions physiques P, T et σ dont témoignent la chimie minérale et la texture de ces roches. Un protocole original d’inversion thermodynamique de données expérimentales pour des pyroxènes en équilibre mutuel, a d’abord été développé dans le but d’obtenir un géothermobaromètre fiable. D’autre part, l’étude menée par spectroscopie IRTF de pyroxènes montre que ces minéraux nominalement anhydres (NAMs) contiennent en fait de l’eau sous forme dissoute, de 38 à 450 ppm pour les cpx, et de 19 à 184 ppm pour les opx.Par son rôle perturbateur du réseau cristallin, cette eau affecte directement les propriétés physico-chimiques du manteau terrestre (viscosité, diagrammes de phase, conductivité électrique). La dissolution de cette eau est correlée à fO2, P et T, et seulement indirectement à la chimie des minéraux. Des analyses 1H, 27Al et 29Si MAS RMN sur ces phases contenant des teneurs non négligeables en fer, ainsi que sur des mélanges kaolinite+magnétite, permettent, entre autres, d’authentifier les signatures spectrales de ces pyroxènes naturels mais aussi de quantifier les espèces Al en termes de sites d’occupation. La complémentarité de ces outils, appliqués ici avec succès, ouvre de nouvelles perspectives de compréhension et modélisation des processus profonds. / Over the last decades, peridotite xenoliths brought up by kimberlites and basalts have largely and critically contributed to the understanding of the physical and chemical state of the Earth’s upper-mantle, a prerequisite for direct modelling of deep deformations such as those at work in post-glacial rebound. Such an approach first requires quantification of the physical conditions (P, T, σ) in control of mineral chemistry and rock textures. An original protocol for thermodynamic inversion of experimental data on mutually-equilibrated pyroxenes, was first developed to obtain a reliable geothermobarometer. Moreover, FTIR spectroscopic studies of pyroxenes show that these nominally anhydrous minerals (NAMs) actually contain dissolved water, from 38 to 450 ppm for cpx’s and from 19 to 184 ppm for opx’s. According to its disruptive action onto the crystalline network, such water directly affects the physical and chemical properties of the Earth’s mantle (viscosity, phase diagrams, electrical conductivity). Dissolution of this water component is correlated to fO2, P and T, but only indirectly to mineral composition. Last, 1H, 27Al and 29Si MAS NMR analyses on the same pyroxenes (as iron-bearing minerals), as well as on kaolinite+magnetite mixes, have authenticated NMR spectra for natural pyroxenes, but have also yielded constraining data on site occupancies, specially for Al. These complementary tools applied here with some success, open new prospects for the understanding and modelling of deep processes.

Dans le milieu interstellaire, beaucoup de molécules hydrogénées telles que CH4, NH3 ou CH3OH peuvent être dissociées, grâce à la contribution de particules cosmiques ou de photons hautement énergétiques, devenant l’une des plus importantes sources de radicaux activés. Cependant, dans le cœur de certains nuages moléculaires denses et sombres, en l’absence de ces énergies externes supplémentaires, d’autres chemins réactionnels de formation de radicaux pourraient exister sans apport d’énergie externe.Dans le travail de thèse actuel, nous avons étudié des réactions thermiquement induites impliquant de petites composés organiques et des atomes d’azote à l’état fondamental N(4S), en phase solide aux températures cryogéniques de 3 à 50 K, en utilisant une caractérisation par spectroscopie Infrarouge à Transformée de Fourier (IRTF).Nous avons montré qu’un chauffage progressif entre 3 et 10 K permet d’induire la mobilité des atomes d’azote dans l’échantillon solide, provoquant le processus de recombinaison N(4S)–N(4S). De telles recombinaisons engendrent la formation d’espèces réactives métastable d’azote moléculaire N2(A), lesquelles à travers un processus de transfert d’énergétie N2(A) → N(4S), conduit à la formation d’atomes d’azote excités N(4P/2D). La production de ces espèces azotées excitées en phase solide joue un rôle prépondérant dans la dissociation des espèces hydrogénées qui pourrait être la première étape dans l’origine de la complexification moléculaire du milieu interstellaire. / In interstellar medium, many hydrogen-containing molecules such as CH4, NH3 or CH3OH may be dissociated, with the contribution of cosmic ray particles or high-energy photons, becoming one of the most important sources of activated radicals. However, in the core of some dark and dense clouds, without those supplying external energies, other radicals formation pathways under non-energetic condition might exist.In the present Ph-D thesis, we have studied thermal reactions involving small organic compounds and ground state nitrogen atoms N(4S), in solid phase, at cryogenic temperatures from 3 to 50 K, using a Fourier Transform InfraRed Spectroscopy (FTIR) analysis. We have shown that gradual heating, between 3 and 10 K, allow to induce of the nitrogen atoms mobility in the solid sample stimulating the N(4S) – N(4S) recombination processes. Such recombinations result in the formation of a very reactive metastable molecular nitrogen N2(A) which through energetic transfer processes with N(4S) atoms can lead to the formation of excited nitrogen atoms N(4P/2D). The production of those excited nitrogen species in solid phase plays an important role in the dissociation of H-containing species which may be the first step in the origin of the molecular complexity of the interstellar medium.