Ces travaux de thèse sont consacrés au développement de nouvelles méthodologies pour l’analyse structurale et quantitative de composés isomères ou isobares en mélange par spectrométrie de masse en tandem (MS/MS) ainsi que par la technique des ions survivants (SY). À l’aide de cette technique, nous avons développé une méthode de « purification collisionnelle en phase gaz » consistant à purifier un composé par fragmentation sélective du contaminant isomère ou isobare afin de permettre l’analyse structurale et quantitative du composé d’intérêt. Nous avons montré que cette approche peut être utilisée avec succès à la fois lors de l’étape d’excitation collisionnelle (CID) d’une expérience MS/MS, mais également lors du processus d’ionisation (in-source CID). Utilisant cette approche MS/MS sur une fenêtre de 15 m/z, nous avons ainsi pu quantifier, par la méthode de l’étalon interne, un peptide trypsique malgré la présence d’un contaminant isobare. L’optimisation des performances de quantification pour la technique SY a ensuite été étudiée sur des peptides isomères topologiques en mélange et comparée à l’analyse par microscopie infrarouge. Parmi les alcalins, alcalino-terreux et métaux de transition testés, nous avons obtenu les meilleurs résultats avec les adduits au césium. Des résultats comparables à la technique infrarouge ont confirmé la pertinence de notre approche avec de surcroît de meilleures performances analytiques, en particulier en terme de rapidité d’exécution, de sensibilité, d’erreur de prédiction et de limite de quantification. / This PhD work focused to the development of new methodologies for the structural and quantitative analysis of isomers or isobars compounds in mixture using tandem mass spectrometry (MS/MS) and the Survival Yield technique (SY).Using this technique, we have developed a method of « gas phase collisional purification » of purifying a compound by selective fragmentation of the isomeric or isobaric contaminant to allow the structural and quantitative analysis of the compound of interest. We have shown that this approach can be used successfully both during the collisional excitation step (CID) of a MS/MS experiment, but also during the ionization process (in-source CID). Using this MS/MS approach on an isolation window of 15 m/z, we were able to quantify, by the internal standard method, a tryptic peptide despite the presence of an isobaric contaminant.Optimization of quantification performances for the SY technique was then studied on topological isomeric peptides in mixture and compared with infrared microscopy analysis. Among the alkali, alkaline earth and transition metals tested, we obtained the best results with cesium adducts.Results comparable to the infrared technique confirmed the relevance of our approach with, moreover, better analytical performances, in particular in terms of speed of execution, sensitivity, prediction error and limit of quantification.

L'objectif de cette thèse était d’évaluer quelques Metal-Organic Frameworks (MOFs), choisis en fonction de leur taille de pores, de leur volume poreux et de leur stabilité thermique, en adsorption et séparation des hydrocarbures. Pour étudier le comportement général des MOFs nous avons choisi des MOFs avec des centres métalliques insaturés, des MOFs à charpente anionique et des ZIFs neutres et avons étudié leur sélectivité en séparation de trois familles d'hydrocarbures, à savoir alcanes, alcènes, aromatiques. Les MOFs à centre métallique insaturé se comportent généralement comme des zéolithes polaires, les ZIFs comme des zéolithes apolaires et/ou comme des tamis moléculaires. Les adsorbants les plus prometteurs sont testés sur des séparations d’intérêt industriel telles que la séparation des isomères de xylène, la séparation des paraffines linéaires, monobranchées et di-branchées et l’adsorption sélective du thiophène en vu de l’évaluation de ces adsorbants en désulfuration des essences. / The aim of this thesis was to evaluate several Metal Organic Frameworks (MOFs), selected based on criteria of pore size, pore volume and thermal stability, in adsorption and separation of hydrocarbons. For studying the general behavior of MOFs in hydrocarbon adsorption, we have chosen MOFs with open metal sites, MOFs with anionic frameworks and neutral ZIFs. The MOFs with open metal sites behave similar to polar zeolites, the ZIFs behave like apolar zeolites and/or like molecular sieves. Finally we selected the most interesting MOFs and tested them in several separations with industrial interest: xylene isomers, paraffin isomers and selective adsorption of thiophene for the purpose of fuel desulfuration.

Synthèse de complexes du ruthénium(II) comportant un ligand chiral Base de Tröger bisphénanthroline et étude de leurs comportements en présence d’ADN.<p><p> Résumé<p><p>Dans la recherche de traitements thérapeutiques spécifiques, l’ADN, centre de stockage de l’information génétique, occupe une place privilégiée. Dans ce cadre, le service de Chimie Organique et Photochimie s’est focalisé sur l’étude de l’interaction des complexes polyazaaromatiques du Ru(II) avec la double hélice. La mise au point de nouveaux ligands ou la fonctionnalisation de ligands existants permet de moduler tant les propriétés photophysiques des complexes que leur interaction avec l’ADN. Dans cette optique, notre thèse de doctorat consiste à développer deux nouveaux complexes de Ru(II) contenant un ligand chiral Base de Tröger bisphénanthroline (BTphen2) :le [Ru(phen)2BTphen2]2+ et le [Ru(TAP)2BTphen2]2+. L’objectif de ce travail consiste plus particulièrement à examiner l’influence de la chiralité et de la structure particulière du ligand BTphen2 sur l’interaction des complexes résultants avec l’ADN. <p><p>La première partie de ce travail a été consacrée à l’étude du [Ru(phen)2BTphen2]2+. Trois des quatre stéréoisomères du [Ru(phen)2BTphen2]2+ (les complexes Lambda-R, Lambda-S et Delta-S) ont été isolés pour la première fois avec une pureté optique acceptable à l’aide d’une nouvelle stratégie de synthèse basée sur l’utilisation de blocs de construction optiquement purs. La caractérisation de chacun de ces stéréoisomères par RMN1H et dichroïsme circulaire a ensuite permis de lever toute ambiguïté concernant leur stéréochimie. L’étude des différents stéréoisomères du [Ru(phen)2BTphen2]2+ seuls en solution a montré que l’introduction du ligand BTphen2 modifie les propriétés du complexe par rapport au complexe parent [Ru(phen)3]2+ (allongement de la durée de vie de l’état électronique excité, déplacement bathochrome des maxima d’émission et d’absorption). Par contre, la chiralité du complexe n’induit quant à elle aucune différence significative au niveau des propriétés photophysiques des différents stéréoisomères. <p><p>L’étude du [Ru(phen)2BTphen2]2+ en présence d’ADN de thymus de veau a montré que, contrairement au complexe [Ru(phen)3]2+, l’intercalation partielle d’un des ligands phénanthrolines du complexe entre les paires de base de l’ADN est empêchée par la structure coudée du BTphen2. D’autre part, l’introduction du BTphen2 augmente l’affinité du complexe [Ru(phen)2BTphen2]2+ pour la double hélice par rapport au complexe [Ru(phen)3]2+. <p>La chiralité du [Ru(phen)2BTphen2]2+ influence fortement l’interaction du complexe avec l’ADN-B. Ainsi, la quantification des modifications d’intensité d’émission des différents stéréoisomères en présence d’ADN a permis de mettre en évidence une grande sélectivité d’interaction. Ces études montrent que si la chiralité du centre métallique assure une influence prépondérante dans la stéréosélectivité d’interaction des différents stéréoisomères, cette dernière est néanmoins exacerbée en présence du ligand BTphen2. Ainsi, comme pour la majorité des complexes, le [Ru(phen)2Btphen2]2+ présente une énantiosélectivité d’interaction avec l’ADN-B en faveur des isomères de centre métallique Delta. Par contre, l’introduction du ligand BTphen2 engendre une différence d’affinité entre les stéréoisomères Delta et Lambda plus de 30 fois supérieure à celle observée pour le [Ru(phen)3]2+ ou d’autres complexes de ruthénium(II). La chiralité du ligand BTphen2 se traduit principalement par une différence d’orientation entre la sous-unité phénanthroline non complexée de la BTphen2 (phen’) et le ligand phénanthroline qui lui fait face. Cette différence d’orientation des sous-unités phen’ et phen influence l’adsorption du complexe dans les sillons de la double hélice. Ainsi, lorsque l’on conserve une chiralité identique pour le centre métallique, les stéréoisomères présentant deux sous-untités phen’ et phen sécantes (le Delta-R ou le Lambda-S) s’adsorbent plus profondément dans les sillons de l’ADN que les isomères avec des sous-unités parallèles (le Delta-S ou le Lambda-R).<p><p>\ / Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Les suppléments alimentaires à base d’algues sont commercialisés pour leurs bénéfices pour la santé ainsi que pour leur valeur nutritionnelle. Cependant, certains de ces produits peuvent être contaminés par des toxines produites par la cooccurrence d’espèces toxigènes. Afin d’évaluer l’ampleur de la contamination en toxines dans différents suppléments disponibles sur le marché nord-américain, nous avons achetés 37 échantillons de spiruline, d’Aphanizomenon flos-aqua, de Chlorella et de varech et les avons analysés pour 27 toxines par des méthodes de chromatographie liquide et de spectrométrie de masse (LC-MS/MS ou LC-HRMS). Nous avons détecté des microcystines dans les huit échantillons d’Aphanizomenon à des niveaux allant jusqu’à 1000 ng/g et de l’acide 2,4-diaminobutyrique (DAB) dans tous les échantillons de suppléments à des concentrations incluses entre 3 et 1600 ng/g. L’anatoxine A (ANA-a) et le β-amino-N-méthylalanine (BAMA) n’ont pas été détectés tandis que les autres toxines ont été détectées de façon plus aléatoire à des concentrations variables, sans lien clair avec l’espèce de l’algue. En considérant ces résultats, les produits à base d’Aphanizomenon devraient faire l’objet d’un contrôle plus strict pour prévenir leur contamination et restreindre la vente de produits contaminés. Ces découvertes seraient également d’intérêt pour les consommateurs afin qu’ils puissent évaluer les risques associés à la consommation régulière de certains suppléments à base d’algues / Algal dietary supplements are marketed for their health benefits and nutritional value. However, these types of products can be contaminated by toxins produced by co-occurring toxigenic cyanobacteria. In order to evaluate the contamination of different supplements available on the North American market, we purchased 37 samples of spirulina, Aphanizomenon flos-aquae, Chlorella and kelp, and analysed them to identify 27 suspected toxins using liquid chromatography mass spectrometry methods (LC-MS/MS or LC-HRMS). We found microcystins (MC) in the 8 Aphanizomenon samples with levels up to 1000 ng g-1 dw and 2,4-diaminobutyric acid (DAB) in all samples with values ranging from 3 to 1600 ng g-1. Anatoxin-a (ANA) and β-amino-N-methylalanine (BAMA) were not detected, while other toxins were diversely detected with no clear link to the nature of the alga. Considering these results, Aphanizomenon products may require stricter monitoring to prevent further contamination. The findings are also of interest to consumers so that they can properly assess the risks that may be involved in the regular consumption of certain algal dietary supplements.

Les Rétinal déshydrogénases (RALDHs) catalysent irréversiblement la déshydrogénation du Rétinal en Acide Rétinoïque (AR) qui est impliqué dans l’embryogenèse et la différenciation tissulaire. Pour comprendre le rôle dans la biosynthèse de l’AR des RALDHs type 3 et 4 de souris, nous avons déterminé leurs propriétés cinétiques ainsi que leur comportement en présence de différents inhibiteurs. Les tests enzymatiques sont effectués avec une préparation d’enzyme recombinante, tagguée avec 6 histidines, purifiée sur colonne Ni-NTA (Qiagen). L’activité enzymatique est évaluée en quantifiant la production d’AR par chromatographie liquide à haute performance (HPLC) en phase inversée. Les constantes cinétiques ont été déterminées pour les isomères du rétinal tout-trans, 9-cis et 13-cis. La RALDH4 catalyse les isomères 9-cis et 13-cis de rétinal, elle présente un faible KM (3μM) pour les deux isomères et a une efficacité catalytique élevée pour le 9-cis rétinal 3.4 fois supérieure au 13-cis rétinal. La RALDH3 est spécifique au tout-trans rétinal avec un KM de 4 μM et une efficacité élevée. β-Ionone, inhibiteur possible pour la RALDH4, inhibe l’activité avec le rétinal 9-cis et 13-cis, mais n’influence pas l’activité de la RALDH3. Le para-hydroxymercuribenzoïque (p-HMB) inhibe l’activité de deux isoenzymes. Le cation MgCl2 augmente par 3 fois l’oxydation du rétinal 13-cis par la RALDH4, diminue l’oxydation du 9-cis rétinal et influence faiblement la RALDH3. Ces données enrichissent les connaissances sur les caractéristiques cinétiques des RALDHs recombinantes de souris de types 3 et 4 et fournissent des éclaircissements sur la biogenèse de l’acide rétinoïque in vivo. / SUMMARY Retinal dehydrogenases (RALDHs) catalyze the dehydrogenation of retinal into retinoic acids (RA) that are required for embryogenesis and tissue differentiation. This study sought to determine the detailed kinetic properties of 2 mouse RALDHs, namely RALDH3 and 4, for retinal isomer substrates, to better define their specificities in RA isomer synthesis. RALDH3 and 4 were expressed as His-tagged proteins and affinity-purified. RALDH3 oxidized all-trans retinal with high catalytic efficiency but did not show activity for either 9-cis or 13-cis retinal substrates. RALDH4 was inactive for all-trans retinal substrate, exhibited high activity for 9-cis retinal oxidation, and oxidized 13-cis retinal with lower catalytic efficiency. β-ionone, a potent inhibitor of RALDH4 activity, suppressed 9-cis and 13-cis retinal oxidation competitively, but had no effect on RALDH3 activity. The p-HMB inhibited the activity for both RALDH3 and RALDH4. The divalent cation MgCl2 activated 13-cis retinal oxidation by RALDH4 by 3-fold, slightly decreased 9-cis retinal oxidation, and did not significantly influence RALDH3 activity. These data extend the kinetic characterization of RALDH3 and 4, providing their specificities for retinal isomer substrates, which should help in determining their functions in the synthesis of RAs in specific tissues.

Le travail présenté dans ce manuscrit regroupe deux études de spectroscopie γ. La première concerne les isomères des noyaux de néodyme autour de N=82. Ces noyaux, lorsqu’ils sont étudiés par des modèles de type Cranked-Nilsson-Strutinsky, présentent des états énergétiquement favorisés. Ils sont autant de candidats pour la recherche d’isomères de spin. Expérimentalement, un certain nombre d’états isomériques ont déjà été observés dans les noyaux de 138,139,140Nd sur lesquels porte cette étude. Afin de mieux caractériser ces états, une expérience a été menée en août 2009 à Jyväskylä auprès de l’ensemble de détection JUROGAM-RITU-GREAT. La réaction de fusion-évaporation 48Ca + 76Zr 144Nd* réalisée avec une cible mince a permis de produire majoritairement les noyaux 139,140Nd. Les noyaux produits, transportés au plan focal par le spectromètre RITU, sont implantés et le rayonnement émis par la décroissance des isomères est ensuite recueilli par l’ensemble de détection GREAT. Nous développerons l’analyse complète de cette expérience et nous montrerons les résultats émergents. Nous avons, par exemple, pu montrer l’alimentation du niveau 20+ de 140Nd ainsi que le placement énergétique du niveau isomérique du noyau 139Nd. La deuxième partie de ce travail s’articule autour de la recherche de la symétrie tétraédrique dans le noyau 156Gd. Cela a consisté à la fois en un travail de spectroscopie γ des bandes de parité positive de ce noyau, laquelle a fait émerger un certain nombre de nouvelles transitions. Le deuxième volet de cette étude consistait à simuler dans l’environnement ROOT - GEANT4 le seuil d’observation des signaux faibles avec le détecteur de rayonnements γ de nouvelle génération AGATA / Major part of this work is about the realization and complete analysis of an experiment for study of isomeric states in 138,139,140Nd nuclei. This was performed at Jyväskylä laboratory (Finland) using a fusion-evaporation reaction with 48Ca beam on a thin 96Zr target. Experimental setup consisted in the target position gamma ray detector JUROGAM II which was coupled with the RITU recoil separator and the GREAT focal plane detector array. This particularly well adapted setup permit to manage γ spectroscopy of the interest nuclei around isomeric states. Indeed, we used prompt-delayed matrix to separate rays that come onto isomeric states and these who decay from them. Then, correlations between the two components permit to establish feeding transitions of isomeric states. During this experiment, a new isomeric state was also highlighted in 139Nd with spin 23/2+, which was predicted and interpreted in Cranked-Nilsson-Strutinsky calculation. Finally, very clean time spectra allow to determine precisely life-time of four states in four nuclei. This PhD is also made of a part of analyze on experimental search for fingerprints of tetrahedral symmetry in 156Gd using high fold gamma ray spectroscopy. Thanks to a large number of triple coincidence events, we managed a detailed spectroscopy of this nucleus. Particularly, we found out 13 new transitions in positive parity bands. As a complement of this work, we have done GEANT4 simulations about the detection limit of weak intensity transitions by AGATA multidetector. Indeed, tetrahedral symmetry predicts vanishing of E2 transitions at lower spin states and simulations permit to determine observation limit of these transitions with different version of AGATA

Les pyréthrinoïdes sont des insecticides auxquels la population est quotidiennement exposée. Le composé parent est suspecté d’induire des perturbations neuronales et hormonales chez l’homme. Au sein de cette famille, la perméthrine (mélange d’isomère cis et trans) est le composé le plus utilisé dans le traitement des intérieurs de maison. Dans ce travail de thèse, nous proposons de développer un modèle PBPK pour la perméthrine et certains de ses métabolites urinaires, utilisés comme biomarqueurs d’exposition, et d’évaluer les interactions métaboliques des deux isomères. Trois étapes ont été suivies. Une méthode analytique par GC-MS/MS a été développée pour doser simultanément les composés dans les différentes matrices. Un modèle PBPK de la perméthrine chez le rat a été associé à un modèles PBPK réduit du DCCA et empirique du 4’-OH-PBA et du 3-PBA. Les paramètres toxicocinétiques de chaque composé ont été estimés dans un cadre Bayésien à partir d’expériences in vivo menées à la dose orale de 25 mg/kg de cis- ou trans-perméthrine chez le rat. Le modèle PBPK de la perméthrine a été vérifié sur des données de cinétique d’un mélange cis/trans. Le métabolisme hépatique de chaque composé a été quantifié chez l’homme sur des hépatocytes primaires dans des conditions optimales pour l’extrapolation in vitro-in vivo, en incubant les isomères séparément et en mélange. Ce travail de thèse souligne la possibilité d’établir un modèle PBPK générique pour les pyréthrinoïdes. L’absence d’interaction entre les isomères au niveau in vitro et lors de la vérification du modèle PBPK de la perméthrine pourrait simplifier la caractérisation de l’exposition à un mélange de pyréthrinoïdes. / Population is largely exposed to pyrethroids, an insecticide family. The parent compound is suspected to induce neuronal and hormonal modifications in humans. Among this family, permethrin, a mixture of isomers cis/trans, is mainly used in house tratments. In this PhD project, we developed a PBK model of permethrin and some urinary metabolites uses as biomarkers of exposure. The matabolic interactions between the two isomers were also evaluated. A three steps strategy was followed. An analytical method by GC-MS/MS was developed to measure these compounds simultaneously in the different matrices. A PBPK of permethrin in rat was associated to a reduced PBPK model of DCCA and a 2-compartment model of 4'-OH-PBA and 3-PBA. The toxicokinetics parameters of each compound were estimated in a Bayesian framework from in vivo experiments in rats orally dosed with 25 mg/kg of cis- or trans permethrin. The PBPK model of permethrin was validated on the kinetic data of a mixture of permethrin. The hepatic metabolism was quantified in humans in primary hepatocytes in optimal conditions for in vitro-in vivo extrapolation, by incubating the isomers separately and as a mixture. This work underlines that a general PBPK model for Type 2 pyrethroids can be considered for the parent compound The lack of interaction between isomers during in vitro experiments and the validation of the PBPK model of permethrin could simplify the characterization of the exposure to a mixture of pyrethroids.

Les Rétinal déshydrogénases (RALDHs) catalysent irréversiblement la déshydrogénation du Rétinal en Acide Rétinoïque (AR) qui est impliqué dans l’embryogenèse et la différenciation tissulaire. Pour comprendre le rôle dans la biosynthèse de l’AR des RALDHs type 3 et 4 de souris, nous avons déterminé leurs propriétés cinétiques ainsi que leur comportement en présence de différents inhibiteurs. Les tests enzymatiques sont effectués avec une préparation d’enzyme recombinante, tagguée avec 6 histidines, purifiée sur colonne Ni-NTA (Qiagen). L’activité enzymatique est évaluée en quantifiant la production d’AR par chromatographie liquide à haute performance (HPLC) en phase inversée. Les constantes cinétiques ont été déterminées pour les isomères du rétinal tout-trans, 9-cis et 13-cis. La RALDH4 catalyse les isomères 9-cis et 13-cis de rétinal, elle présente un faible KM (3μM) pour les deux isomères et a une efficacité catalytique élevée pour le 9-cis rétinal 3.4 fois supérieure au 13-cis rétinal. La RALDH3 est spécifique au tout-trans rétinal avec un KM de 4 μM et une efficacité élevée. β-Ionone, inhibiteur possible pour la RALDH4, inhibe l’activité avec le rétinal 9-cis et 13-cis, mais n’influence pas l’activité de la RALDH3. Le para-hydroxymercuribenzoïque (p-HMB) inhibe l’activité de deux isoenzymes. Le cation MgCl2 augmente par 3 fois l’oxydation du rétinal 13-cis par la RALDH4, diminue l’oxydation du 9-cis rétinal et influence faiblement la RALDH3. Ces données enrichissent les connaissances sur les caractéristiques cinétiques des RALDHs recombinantes de souris de types 3 et 4 et fournissent des éclaircissements sur la biogenèse de l’acide rétinoïque in vivo. / SUMMARY Retinal dehydrogenases (RALDHs) catalyze the dehydrogenation of retinal into retinoic acids (RA) that are required for embryogenesis and tissue differentiation. This study sought to determine the detailed kinetic properties of 2 mouse RALDHs, namely RALDH3 and 4, for retinal isomer substrates, to better define their specificities in RA isomer synthesis. RALDH3 and 4 were expressed as His-tagged proteins and affinity-purified. RALDH3 oxidized all-trans retinal with high catalytic efficiency but did not show activity for either 9-cis or 13-cis retinal substrates. RALDH4 was inactive for all-trans retinal substrate, exhibited high activity for 9-cis retinal oxidation, and oxidized 13-cis retinal with lower catalytic efficiency. β-ionone, a potent inhibitor of RALDH4 activity, suppressed 9-cis and 13-cis retinal oxidation competitively, but had no effect on RALDH3 activity. The p-HMB inhibited the activity for both RALDH3 and RALDH4. The divalent cation MgCl2 activated 13-cis retinal oxidation by RALDH4 by 3-fold, slightly decreased 9-cis retinal oxidation, and did not significantly influence RALDH3 activity. These data extend the kinetic characterization of RALDH3 and 4, providing their specificities for retinal isomer substrates, which should help in determining their functions in the synthesis of RAs in specific tissues.