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Dans le monde, 350 000 leucémies sont diagnostiquées chaque année. La rechute reste un problème majeur des leucémies aiguës myéloïdes (LAM) et le métabolisme oxydatif pourrait jouer un rôle essentiel dans la réponse au traitement. Un faible niveau des espèces réactives de l’oxygène (ROS) est associé à des propriétés des cellules souches leucémiques et la quiescence alors qu’un niveau plus élevé caractérise les leucoblastes proliférants. L’homéostasie des ROS repose sur un équilibre entre les systèmes oxydants et antioxydants. Les antioxydants sont bien documentés dans les LAM alors que les connaissances sur l’activité oxydante sont encore limitées. Dans ce travail nous avons choisi d’étudier les sept complexes NADPH oxydases (NOX) dans 25 lignées issues de LAM humaines et des LAM primaires. L’analyse des ARNm et des protéines montre des profils d’expression variables entre les lignées avec une expression plus forte des sous-unités du complexe NOX2 dans les lignées correspondant à des stades de différenciation myéloïde plus avancés. L’activité enzymatique des NOX est cependant équivalente entre les lignées. Deux inhibiteurs, DPI et VAS3947, ont été utilisés pour connaître la contribution des NOX à la production des ROS cellulaires. Alors qu’ils ont inhibé l’activité, ils ont aussi généré un stress oxydatif majeur conduisant à une diminution de la prolifération cellulaire et une forte apoptose, le DPI en augmentant les ROS mitochondriaux et VAS3047 les ROS cytoplasmiques. Afin de connaitre les sous-unités impliquées et de mieux comprendre les mécanismes, les sous-unités NOX2 et p22phox ont été inhibée par ARN interférence. Celle-ci n’ont pas affecté la prolifération mais ont montré des effets compensatoires. Nos data montrent qu’inhiber les NOX pourrait s’avérer une stratégie thérapeutique en augmentant le stress oxydatif dans les cellules leucémiques. / 350,000 leukaemia are diagnosed each year worldwide. In acute myeloid leukaemia (AML), relapse remains a major problem and the oxidative metabolism might play a crucial role in the therapeutic response. Low level of reactive oxygen species (ROS) is associated with properties of leukemic stem cells and quiescence whereas higher level promotes leukoblasts proliferation. ROS homeostasis relies on a tightly regulated balance between the oxidant and antioxidant systems. Although the antioxidant system is extensively studied in AML, the oxidant system remains poorly documented. In this work we aimed to study the seven NADPH oxidases (NOX) complexes in 25 AML human cell lines and primary samples. NOX transcriptional and protein profiles are variable with a higher expression of NOX2 in cell lines belonging to mature differentiation stages. An equivalent level of enzymatic activity was observed across all the cell lines. To reveal the contribution of NOX to global ROS production in the cells, two NOX inhibitors, DPI and VAS3947, were then used. Although both inhibitors efficiently blocked NOX activity they unexpectedly triggered strong oxidative stress leading to reduced cell proliferation and strong apoptosis, DPI by increasing mitochondrial ROS while VAS3947 by increasing cytoplasmic ROS production. To highlight which of the subunits were involved and to understand the mechanisms, NOX2 and p22phox subunits were inhibited using shRNA strategy. These did not affect cell proliferation but revealed a compensation effect. Our data suggest that NOX inhibition might be potential therapeutic strategy by increasing oxidative stress in leukemic cells.

La SCR (Selective Catalytic Reduction) permet de réduire les oxydes d'azote (NOx) à l'intérieur d'une ligne d'échappement d'un véhicule Diesel à l’aide d’une solution réductrice à base d’urée injectée en amont d’un catalyseur. L'urée est convertie en NH3 par pyrolyse et hydrolyse, et NH3 réduit les NOx enN2 sur le catalyseur. Cependant, comme cette technique met en jeu un ensemble de réactions très complexes, beaucoup de réactions parasites peuvent entraîner la formation de produits secondaires contenant de l'azote et perturber le bon déroulement du procédé. Par conséquent, l’élaboration d’une étude sur la mesure de ces produits secondaires et de leurs conditions de formation est donc essentielle pour la bonne calibration de la SCR. Si pour certains composés, les techniques de mesures sont encore à développer, dans tous les cas, on se trouve confronté à des problèmes liés au prélèvement des espèces. L'objectif de la thèse est d'identifier, de comprendre et de quantifier les phénomènes qui entrent en jeu et qui perturbent l'analyse des composés azotés dans la ligne d'échappement et dans la ligne de prélèvement. Le travail a été mené selon différents axes de recherche : la comparaison des méthodes de mesure de composés azotés en situation réelles dans les gaz d‘échappement d'un moteur Diesel muni d’un catalyseur SCR, l'étude du prélèvement des composés azotés et notamment NH3 dans une ligne de prélèvement standard et la modélisation des pertes dans une ligne de prélèvement. A la fin de ce travail, nous avons évalué l’impact des conditions de prélèvements : température des gaz, composition et/ou longueur des lignes de prélèvement, sur les résultats de la mesure. Ce travail nous permet d'apporter des suggestions pour améliorer le prélèvement et les mesures des composés azotés présents à l'échappement d'un véhicule Diesel équipé d'une SCR. / SCR (Selective Catalytic Reduction) reduces nitrous oxides (NOx) in the exhaust line of a Diesel vehicle using a reducing solution containing urea injected upstream of a catalyst. Urea is converted by pyrolysis and hydrolysis in NH3, NH3 reduces NOx in N2 on the catalyst. However, as this technique involves a very complex set of reactions, many side reactions can lead to the formation of secondary products containing nitrogen and disturb the process. Therefore, the study of the measurement of these secondary products and the conditions of their formation is essential for the proper calibration of the SCR technology. If for some compounds, the measurement techniques are already on the market, for other devices they are still developing, but in all cases, we are faced with problems related to the collection of species that disturb measurement. The objective of this thesis is to identify, understandand quantify the phenomena that disturb the analysis of nitrogen compounds in the exhaust and the sampling line. The work was carried out in different areas of research: comparison of methods for measuring nitrogen compounds in real situations in the exhaust gas of a Diesel engine equipped with an SCR catalyst, study of the sampling of nitrogen compounds and particularly NH3 in a standard sampling line and modelling of losses in the sampling line. At the end of this work, we evaluated the impact of sampling conditions: temperature, gas composition and / or length of the sample lines on the measurement results. This work allows us to make suggestions to improve the sampling and the measurement of nitrogen compounds present in the exhaust of a Diesel vehicle equipped with an SCR.

Le problème étudié dans cette thèse est la commande en boucle fermée d'un système SCR (Réduction Sélective Catalytique) par l'urée tel qu'utilisé dans les systèmes de dépollution des gaz d'échappement des moteurs diesel automobiles. Une première contribution du manuscrit est en un modèle détaillé de la SCR, soulignant de la nature distribuée (1D) du système considéré, et plusieurs réductions successives de ce modèle de simulation conduisant à un modèle plus simple, utilisable à des fins de synthèse de contrôleur. Une seconde contribution consiste à prendre en compte la sensibilité au NH3 du capteur de NOx utilisé pour la rétroaction lors du développement d'algorithmes de commande (observateur d'état, boucle de rétroaction, séquencement de gain, interprétation du signal capteur). L'observateur-contrôleur présenté possède plusieurs points d'équilibre dues à la sensibilité du capteur de sortie. On montre que seul le point d'intérêt pratique est asymptotiquement stable, les autres étant instables naturellement, rendus instables par une implémentation spécifique ou aisémentdétectés comme indésirables. Ces deux contributions ont été testées expérimentalement et validées. En résumé, la méthode de contrôle proposée dans cette thèse permet, à partir d'un moteur conforme aux exigences Euro 5 et avec une procédure de pré-conditionnement du catalyseur, de satisfaire la norme Euro 6. / The problem studied in this thesis is the closed-loop control of a urea-SCR (urea Selective Catalytic Reduction) as used in aftertreatment systems of diesel vehicles. A first contribution of the thesis is a detailed model for the SCR, highlighting the distributed (1D) nature of the considered system, and several successive reductions of this simulation model leading to a simpler one, better-suited for control design purposes. A second contribution consists in considering the sensitivity to NH3 of the NOx sensor used in a feedback loop, in the development of the control algorithms (state observer, feedback, gain scheduling, measurement interpretation). The ambiguity of the output measurement could be detrimental to the closed loop response, as it generates multiple equilibrium points (artefacts), besides the point of practical interest. A study of the closed-loop dynamics is performed in the vicinity of each point, which shows that the closed loop system naturally converges to the point of interest not to the artefacts. Both contributions have been tested and validated experimentally. In summary, the method proposed in this thesis might allow an engine equipped with Euro 5 hardware to satisfy Euro 6 standard using a preconditioning procedure of the catalyst.

Le travail au présent surligne la cérine nanostructurée et bien-définie ; une morphologie qui promeut une haute activité catalytique de la cérine dans l’oxydation des suies. Le travail présente également l’introduction des métaux pour le dopage, tels que praséodyme et zirconium, à la surface de la cérine pour améliorer la réductibilité, la stabilité thermique, et la capacité du stockage d’oxygène. L’oxydation à température programmée a été utilisée pour analyser l’activité catalytique. Au premier étage de la recherche, on a découvert que l’oxyde en mélange équimolaire de la cérine et de l’oxyde de praséodyme en nanostructure (indiqué comme Ce50Pr50-NP) possède la quantité d’espèces oxygénées à la surface la plus haute, la réductibilité la plus haute et l’activité catalytique la plus haute dans l’oxydation normale des suies. Il a été conclu que la nanostructure soulève la fonctionnalité du praséodyme dans la cérine. Le travail introduit également des nanoparticules (NPs) de Pt stabilisée par n-octylsilane. Pendant la calcination, les ligands silyliques se transforment aux « patches » de la silice qui leur évitent le frittage. Des NPs de Cu ont été préparées avec la même façon ; néanmoins elles ont souffert de sintering. Les NPs de Pt sont très actives dans l’oxydation de tous les polluants modèles des véhicules Diesel, spécifiquement l’oxydation des suies en présence de NOx, et elles fonctionnent mieux avec la cérine nanostructurée. Comme attendu, Ce50Pr50-NP donne l’activité catalytique plus haute que les catalyseurs à base du platine. La haute conversion du NO et l’adsorption du NO2 sur la surface sont la raison majeure de l’activité marquante / The present work highlights well-defined nanostructured ceria; a morphology that bestows exceptional catalytic activity on ceria towards soot oxidation. The work includes also introduction of promoting foreign metals, such as praseodymium and zirconium, to well-defined nanostructured ceria as a means of improving reducibility, thermal stability and oxygen storage capacity of the catalyst. Temperature-programmed oxidation (TPO) has been used for analyzing catalytic activity. At the first stage of the research, nanostructured equimolar ceria-praseodymia (denoted as Ce50Pr50-NP) was found to have the highest amount of surface oxygen, the highest reducibility and the highest catalytic activity towards soot oxidation. The nanostructured morphology has been proven to raise the functionality of praseodymia as the foreign metal in ceria. The work also introduces small, silane-stabilized Pt nanoparticles. Upon calcination, silyl ligands are transformed into siliceous patches that prevent the particle from migrating/coalescing. Cu nanoparticles have been prepared the same way as Pt nanoparticles; however, they sinter even under milder thermal treatment. The small Pt-NPs are proven active towards all pollutant oxidations, including NOx-assisted soot oxidation, and they function better with nanostructured ceria as the support. Unexpectedly, Ce50Pr50-NP gives higher activity towards NOx-assisted soot oxidation than Pt catalysts. Intense NO conversion and NO2 adsorption on the surface of Ce50Pr50-NP are the reason behind its high activity

Afin de contrôler l’émission totale des NOx dans l’échappement automobile, un capteur potentiométrique à base de zircone stabilisée à l’yttrium a été développé par la technique de sérigraphie. Il est montré que l’utilisation d’un filtre catalytique, déposé directement sur l’élément sensible, permet d’éliminer les interférences venant d’autres gaz réducteurs dans l’échappement, en particulier monoxyde de carbone (CO), hydrogène (H2), hydrocarbures (CxHy) et ammoniac (NH3). En plus, il est possible de fixer avec le filtre catalytique le rapport NO/NO2 correspondant à l’équilibre thermodynamique. Par conséquent la réponse du capteur n’est plus dépendante du rapport NO/NO2, mais seulement de la température. De plus, la sensibilité et la sélectivité du capteur à NO2 peut considérablement être améliorée en appliquant un courant de polarisation. / In order to monitor the total NOx emission in car exhausts, a potentiometric gas sensor based on yttria-stabilized zirconia (YSZ) has been developed by screen-printing technology. It is shown that the use of a catalytic filter directly deposited on the sensing element can successfully eliminate the interferences coming from other reducing gas species in the automotive exhaust such as carbon monoxide (CO), hydrogen (H2), hydrocarbons (CxHy) and ammoniac (NH3). Furthermore, another advantage of the catalytic filter is its capacity to fix the NO/NO2 ratio according to the thermodynamic equilibrium. In that way, the sensor response is no longer dependent on the NO/NO2 ratio in the exhaust, but only dependent on the temperature. Finally, the application of a polarisation current can enhance considerably the selectivity and sensitivity of the sensor towards NO2.

Le but de cette étude est de trouver un matériau catalytique pour la réduction catalytique sélective des NOx par les hydrocarbures (HC-SCR) dans l’échappement Diesel par une approche haut débit (HTE : high throughput experiments). Ce matériau doit être actif à basse température et stable hydrothermiquement à hautes températures. Une bibliothèque de 150 catalyseurs a été synthétisée. Les catalyseurs sont constituées d’Ag, Au, Cu supportés sur Al2O3, TiO2, ZrO2, CeO2 qui peuvent être dopés (Ga, Mo…). Ceux-ci sont testés en parallèle dans un dispositif constitué de 16 réacteurs (SWITCH-16) au cours réaction à température programmée (TPR) avec un flux modèle (100ppm NO / 350ppm C3H6 / 15% O2 /11% H2O). Le meilleur catalyseur 5%Ag/1%P/Al2O3, testé plus avant, montre une température de light-off de 50°C en dessous de celle d’un catalyseur commercial de référence et celui-ci est stable après un vieillissement de 16h à 750°C en présence d’eau. Ce catalyseur est ensuite enduit par voie sol-gel sur un monolithe (1*2 pouces et 300 cpsi) et testé sur un mini-pilote. Les tendances obtenues en réacteur à lit fixe montés en parallèle sont confirmées sur mini-pilote. En parallèle une approche microcinétique expérimentale des étapes élémentaires de surface impliquées dans la HC-SCR du NO sur un catalyseur Ag/Al2O3 a été utilisée pour déterminer les étapes élémentaires contrôlant la conversion du NO en prenant en compte l’adsorption compétitive entre NO et CO présent dans le gaz d’échappement Diesel. Nous avons identifié l’élimination des espèces Oads adsorbées sur des sites Ag° comme étape limitante pour la production de N2 et suggéré une nouvelle orientation possible pour l’étude HTE. / The aim of this study was to discover a catalytic material for NOx reduction by HC-SCR in Diesel exhaust which is active at the lowest temperatures and hydro thermally stable at high temperatures by using High Throughtput experiments (HTE). A library of 150 catalysts was synthesized. Catalysts are supported Ag, Au, Cu on Al2O3, TiO2, ZrO2, CeO2 and further doped with different dopants (Ga, Mo, …). They were tested in a 16-parallel reactor (SWITCH-16) using a Temperature Program Reaction (TPR) protocol with a model feed (100ppm NO / 350ppm C3H6 / 15% O2 /11% H2O). The best catalyst formulation 5%Ag/1%P/Al2O3, which was further improved, exhibits a light off temperature of 50°C lower than a reference commercial catalyst and is stable after ageing at 750°C in presence of water for 16 hrs. For pilot testing, the best catalyst was deposited by sol-gel method on a 1x2 inch monolith (300 cpsi). We showed the consistency of catalytic results obtained in the parallel fixed beds match with monolith bench testing. In parallel a experimental microkinetic approach of surface elementary steps involved in the HC-SCR of NO on Ag/Al2O3 catalyst has been performed to reveal the elementary steps controlling the conversion of the NO reactant taking into account the competitive chemisorption between NO and CO that is present in an exhaust gas. We identified the elimination of Oads species adsorbed on Ag° sites as the limiting step for the N2 production and suggested a new orientation of a HTE study.

The thesis is focused on the experimental investigation of the oxygen enhanced combustion technology (OEC), which uses the combustion air with higher concentration of oxygen, i.e. more than 21 %. The OEC technology is used in those industrial applications, which requires higher thermal efficiency, increased productivity, improved character of the flame, reduced equipment cost, lower volume of exhaust gases and improved product quality. Although this technology involves a number of advantages, it is appropriate to mention some of its disadvantages such as refractory damage, inconsistent heating, increased pollutant emission or flame disturbance and/or flashback. The combustion tests of OEC were carried out at the burners testing facility that enables to test many types of burners (gaseous, liquid, or combined). The two-staged low-NOx burner fired by natural gas was used during the tests. The observed parameters include the effect of oxygen concentration in the combustion air on the NOx emissions, heat flux into the wall of the combustion chamber, in-flame temperature distribution in the horizontal symmetry plane of the combustion chamber and also the shape and dimensions of the flame. The combustion tests of the air-enrichment, air-oxy/fuel and O 2 lancing OEC methods were carried out at the burner thermal input of 750 kW and air excess of 1,1 for two combustion regimes, namely one-staged and two-staged fuel supply.

A burner is very important device in process furnaces that significantly affect the production of emissions during the combustion process. One of the key things in development of the modern low-NOX burners is the evaluation of flow field downstream of an axial blade swirler inside the burner. The computational fluid dynamics (CFD) is often used to predict the attributes of the flow. Predicted values should be validated with measurement. It is the reason why the velocity fields for several choosen swirlers were measured. The hot wire anemometry was choosen and the dual-sensor probe was used during the measurement. The data can be then used for CFD validation. This thesis describes procedure of measurement set-up. The experimental facility was designed according to the anemometry method. The new probe traversing system was designed, which provides desired accuracy. Five different swirlers were measured. Large data set, need for customized post-processing and control over calculation procedures lead to new software design. For each swirler the velocity profiles were gathered and the swirl numbers calculated. That final data were transferred in to graphical format. Uncertainty of measured data was calculated. Results show counter-rotating flow in some areas closed to the swirler. Some drawbacks of current measurement set-up are discussed. Based on the thesis reader can obtain the information and knowledge for consequent measurements of swirl burners velocity profiles.

The aim of this thesis is the proposal of a coal mill system and a combustion chamber for the boiler PK 4S situated in Košice CHP station with regard to transition to the new fuel. This proposal is focused on the elimination of NOx emissions. The calculation is based on required parameters of the boiler and declared characteristic of the new fuel. The proposal of the coal mill system includes three roller mills working in closed circuit with direct blowing. One of the mills serves as a reserve in case of failure. Dimensions of the dry bottom combustion chamber are proposed considering the applied primary measures to reduce NOx emissions so that the temperature at the end of the furnace would not be higher than maximal allowed temperature 1200 °C.