La majorité des éléments volatils des chondrites se trouvent dans la matière organique et les argiles. Ces derniers se sont formés en présence d'eau et en ont conservé la signature isotopique. Le premier objectif de cette étude est la caractérisation par différentes techniques d'analyse de la matière organique dans deux classes distinctes de chondrites afin d'obtenir des informations sur sa répartition dans la nébuleuse protosolaire. Le second objectif est l'estimation des compositions isotopiques de la matière organique et des argiles à l'échelle micrométrique dans la matrice des chondrites où ces phases sont finement mêlées pour déterminer la nature des relations qui les lient. A partir de l'imagerie en spectrométrie de masse des ions secondaires (NanoSIMS), nous avons développé un protocole analytique faisant appel à la déconvolution des rapports ioniques D-/H- et 16OD- /16OH- mesurés dans des mélanges connus de matière organique et de phyllosilicates. Ce protocole a été appliqué à la matrice de la chondrite ordinaire Semarkona. L'absence de relation spatiale dans les compositions isotopiques en hydrogène de la matière organique et des argiles de Semarkona est incompatible avec un échange isotopique entre ces deux phases. Par contre, des plages micrométriques d'argiles riches en deutérium (D/H > 3000 × 10-6) forment des ilots au sein de la matrice constituée majoritairement d'argiles de D/H ~ 800 × 10-6. Cette observation montre la faible extension (quelques μm) de l'altération aqueuse. Le processus de formation des argiles riches en deutérium reste à comprendre.

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La nanoscience est basée sur les changements de propriétés des particules lorsque leur diamètre est inférieur à 100 nm (i.e. nanoparticules, NPs). Devant l’utilisation croissante de tels NPs, et leur déversement probable dans l’environnement, l’évaluation de leurs risques sur la santé humaine et l’environnement est un enjeu majeur. Dans le cadre de la protection des eaux et des sols, l’évaluation de la qualité des eaux de surface est particulièrement importante, notamment dans les zones humides (ZHs), où la dynamique des métaux toxique (i.e. As, Pb, Ni, Cr, Hg) est complexe et dépend des conditions redox du milieu. Comme les NPs de magnétite (nano-Fe3O4), naturelles ou manufacturées, sont reconnues pour leur capacité d’adsorption importante face aux métaux lourds, leurs interactions dans les ZHs ripariennes (ZHRs) avec les ETMs restent critiques quant à leurs impacts directs ou indirects. Ainsi, l’objectif de cette thèse était d’étudier le rôle des nano-Fe3O4 manufacturées (~10nm) et des oxydes de fer naturels sur la dynamique des ETMs dans les eaux de surfaces et les sols de ZHRs. Ainsi, dans un premier volet portant sur des précipités colloïdaux naturels provenant de produits de reoxydation en milieu riparian (soumis à des oscillations redox), la distribution spatiale des éléments a été effectuée par cartographie isotopique nanoSIMS (i.e. 75As-, 56Fe16O-, le soufre (32S-) et la matière organique (12C14N-), alors que la spéciation du soufre a été évaluée par adsorption des rayons X au seuil K du soufre (S) (XANES). Ces analyses ont permis de mettre en évidences les interactions entre les oxydes de fer naturels, la matière organique naturelle (MON) et un métalloïde toxique, l’arsenic. Nos résultats suggèrent, par colocalisation statistique des images nanoSIMS, l’existence de deux types d’interaction : (1) 12C14N-, 32S-, 56Fe16O- et 75As-, et (2) 12C14N-, 32S- et 75As-. La coexistence des formes de S oxydées et réduites, confirmées par les analyses XANES, pourrait être attribuée à la lente cinétique d’oxydation de la MON. Ainsi, ce premier volet montre qu’en plus des interactions MON, oxydes de fer et As, de possibles interactions directes entre As et NOM à travers des groupements fonctionnels soufrés (e.g. thiols) sont aussi possibles en milieu oxydé. Dans un second volet, l’effet des nano-Fe3O4 (~ 10 nm) sur la mobilité des éléments traces (ETs) et des colloïdes, dans l'horizon organominéral d’un sol naturel de ZHR, a été évaluée à l’aide de colonnes de sol. Nos résultats montrent que l’enrobage des nanoparticules semble influencer la mobilité de la MON et des ETs du sol. En effet, la mobilité des ETs semble augmenter en présence de nano-Fe3O4 nus, suggérant des associations où la MON stabiliserait les nanoparticules et augmenterait leur mobilité ainsi que celle des ETs associés. / Nanoscience is based on changes in particle properties when their diameter is below 100 nm (ie nanoparticles, NPs). Considering the increasing use of such NPs and their discharge into the environment, the assessment of their risks to human health and the environment is a major issue. Underneath the protection of waters and soils, the surface water assessment quality is particularly important, especially in wetlands, where the toxic metals dynamic (e.g. As, Pb, Ni, Cr , Hg) is complex and depends on the redox conditions of the environment. As magnetite (nano-Fe3O4), a natural or manufactured NP, is known for its significant adsorption capacity with heavy metals, their interactions in riparian wetlands with trace metals (TMs) remain critical concerning their direct of indirect impact on trace metals (TMs) mobility. The objective of this thesis was to study the role of manufactured nano-Fe3O4 (~ 10nm) and natural iron oxides on the TMs dynamics in wetland surface waters and soils. Therefore, in a first part considering natural colloidal precipitates from reoxidation products from riparian areas (subject to redox oscillations), a spatial distribution of elements was performed using nanoSIMS isotope mapping (i.e. 75As-, 56Fe16O-, sulfur (32S-) and organic matter (12C14N-), while the sulfur speciation was evaluated X-ray adsorption at K edge of the sulfur (S) (XANES). These analyzes allowed to highlight the interactions between natural iron oxides, natural organic matter (NOM) and a toxic metalloid, As. Our results suggest, with a statistical colocalization of nanoSIMS images, the existence of two interaction types: (1) 12C14N-, 32S-, 56Fe16O- and 75As-, and (2) 12C14N-, 32S- and 75As-. The coexistence of the oxidized and reduced forms of S, confirmed by the XANES analyses might be attributed to the slow oxidation kinetic of MON. Thus, this first part shows that in addition to the known interactions between MON, iron oxides and As, a possible direct interaction between As and NOM through sulfur functional groups (e.g. thiols) are also possible in oxidized environment. In a second part, the effect of nano-Fe3O4 (~ 10 nm) on trace elements (TEs) and colloids mobility in the organomineral horizon of a natural wetland soil was assessed using soil columns. Our results show that the nanoparticles coating influences the mobility of NOM and TMs. Indeed, the TMs mobility increases in presence of naked nano-Fe3O4, suggesting associations where NOM stabilizes the nanoparticles and increase the nanoparticles and associated TMs mobility. This mechanism seems less possible with coated nano-Fe3O4 where MON blocks the coating adsorption sites and therefore the adsorption of metals.

Actuellement, l’industrie automobile est à la recherche d’une meilleure solution pour l’allégement de la structure de véhicule afin de diminuer la consommation de carburant et par conséquent diminuer les émissions nocives de CO2. Les aciers à très haute résistance (THR) mécanique permettent d’obtenir les tôles d’acier à section diminué avec les mêmes ou meilleurs propriétés fonctionnels. Les aciers Dual-Phase (DP), constitués majoritairement d’une phase ductile, la ferrite, et d’une phase dure, la martensite, occupent une place importante en tant que matériaux de structure destinés au challenge préoccupant l’industrie automobile. Une bonne résistance à l’endommagement est exigée pour leur utilisation en tant que des pièces de structures et de renfort pour l’automobile. Il a été bien établi que la résistance à l’endommagement des ces aciers Dual-Phase est contrôlée par leur microstructure. Ce travail de thèse s’est inscrit dans une logique de compréhension des mécanismes d’endommagement d’un acier Dual-Phase modèle, le DP 780, en fonction de différents paramètres microstructuraux. Deux mécanismes d’endommagement ont été identifiés pour l’acier DP 780 : la décohésion de l’interface ferrite/martensite et la formation de cavités autour des carbures, dans la martensite revenue. Un modèle qualitatif de mécanisme d’endommagement a été développé afin de pouvoir prédire l’endommagement de l’acier DP 780. Ce modèle qualitatif, développé pour l’acier DP 780, servira de base d’approfondissement de modèles plus élaborés et quantitatifs permettant la compréhension et la prédiction de l’endommagement des aciers Dual-Phase, de façon générale / In the automotive industry current environmental concerns require that the vehicle fuel consumption and CO2 emissions should be reduced as much as possible. It is therefore advantageous to reduce the weight of body in white components by replacing existing parts with higher strength, thinner gauge alternatives with equivalent or improved functional properties. Dual Phase (DP) steels are a class of high-strength low-alloy steels characterized by a microstructure consisting of martensite and ferrite. Dual Phase steels combine high strength levels with good ductility. Thus, DP steels are potentially very attractive for the automobile industry. In addition to the required high strength and ductility, DP steel has to be cold formed into complex shapes. It appears that DP steel damage behaviour is very complex and cannot be predicted using existing models based on standard mechanical properties. This work is concerned with the study of microstructural evolution and investigation of the relation between the microstructure and damage mechanisms in a reference DP 780 steel. Two damage mechanisms have been identified in this DP steel: ferrite/martensite interface decohesion and void formation at tempered carbides. A simple modeling for qualitative description of the observed damage formation mechanisms is proposed. This modeling permits a basic understanding of the experimentally observed trends and could be used as the starting point for a more detailed analysis in future

Mass spectroscopy imaging (MSI) has become a vital tool in modern research due to its ability to visualize the spatial distribution of molecules within tissue samples. The collaboration between researchers at AZ, the University of Gothenburg, and Chalmers University of Technology using the NanoSIMS instrument and MSI-SIMS technology has opened up new avenues of exploration in pharmaceutical development, particularly in examining drugs and metabolites at sub-cellular levels. This groundbreaking research has the potential to significantly improve the efficacy and safety of future pharmaceutical products. NanoSIMS possesses a unique imaging and processing technique that enables high-resolution imaging of cellular structures and subcellular compartments. This powerful tool allows for the visualization and measurement of elements and isotopes at the subcellular level. The technique involves bombarding a sample with a focused primary ion beam, which causes the emission of secondary ions. These secondary ions are then analyzed to determine the elemental and isotopic composition of the sample. NanoSIMS is particularly useful for analyzing biomolecules since traditional Mass spectrometry methods cannot provide information about how molecules behave at the cellular level. Given that many of the drugs used today have intra-cellular targets, hence understanding the drug's cellular pathways is extremely important, especially in cases where the risk for organ toxicity is high due to the high dosage of the drugs.  Our data from the image analysis indicated the presence of amiodarone inside the lysosomes; however, the lack of enrichment from the 13C portion of the dual-labeled molecule made it difficult to reach a variation below the LOD. Since our LOD is relatively high when working with 13C12C, we focused on the fact that accuracy, precision, and sensitivity would be the most crucial factors in our study. After adjusting these parameters, we obtained an image that made the measurement possible. This project aims to utilize a dual-labeled drug (13C and 127I) to bridge the absolute quantification ability of the 13C labeling scheme to the more sensitive labeling scheme. The focus of this study lies therefore on optimization and the relationship between Spatial resolution, Sensitivity, Mass Resolution, Accuracy, and Precision. This technique is extremely promising, but the limit of detection is relatively high mainly due to the high percentage of carbon in the sample. Despite this fact, we were able to present some valuable data.  Our analysis showed that the sensitivity of the 127I is much better than 13C, however, we produced an image where the ratio between the labels was above the detection limit. Using this data, a Relative sensitivity factor (RSF) value was measured, and the concentration of the drug could be estimated by applying the quantification equation.

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