Th.--Sci.--Nancy--INPL, 1992. / Bibliogr. p. 159-164. Résumé en anglais et en français.

L'objectif de ce travail est de caractériser par des méthodes de chimie quantique de haute qualité les processus réactionnels impliquant H, CO, H2CO, H3COH et H2O à la surface des grains interstellaires. En effet, H2CO et H3COH sont parmi les molécules organiques les plus abondantes dans les nuages moléculaires interstellaires. Il s’agit de la première étude décrivant les étapes conduisant au méthanol par hydrogénations successives de CO. En phase gazeuse, les méthodes multi-références ont été employées. Les calculs montrent que certaines étapes cruciales de la synthèse (formation de HCO) mettent en jeu des barrières d'activation significatives dans les conditions interstellaires. L’effet tunnel a aussi été pris en compte. Les mêmes réactions ont ensuite été étudiées sur des agrégats d'eau ou de CO. Ceux-ci ont été choisis comme surfaces modèles pour les grains interstellaires. Compte-tenu de la taille du système, les calculs ont été menés en utilisant la théorie DFT et la méthode MP2. Pour la formation de HCO, la présence d'un agrégat ne modifie pas l'énergie d'activation. En revanche, pour la formation de COH et H3CO, l'énergie d'activation est réduite et l'endo/exothermicité change. L'isomérisation HCOH-H2CO devient possible dans des agrégats d'eau. Ces résultats indiquent que l'état de surface et le flux d'atomes H peuvent avoir une influence notable, ouvrant d'autres voies non envisageables en phase gazeuse. Enfin, ces résultats seront intégrés dans le modèle astrophysique GRAINOBLE, ce qui permettra de tenir compte des différents intermédiaires qui pourraient potentiellement participer à la synthèse de ces deux molécules ainsi que d’autres plus complexes. / Throughout this work high level quantum chemistry methods have been used to investigate reactive processes involving: H, D, CO, H2CO, H3COH and H2O at model interstellar grains surfaces. This study has mainly focused upon the formation of the two most abundant Complex Organic Molecules (COMS), H2CO and H3COH. For the first time, all of the hydrogenation steps have been considered and treated with reliable methods in the gas phase, and in particular making use of multi-reference approaches such as MRCI+Q and MRMP2. Following the characterization of all the reactions in the gas phase, the same processes have been investigated within small molecular clusters using various density functionals and MP2. This was done as a preliminary attempt to model the icy grain mantles of interstellar dust grains. For some of the steps, such as the formation of HCO, the activation energy does not vary significantly between the gas phase and the clusters. In contrast, for other processes, such as the formation of COH, and H3CO, the activation energy is lowered and the exothermicity/endothermicity of the reaction changes. In addition, the isomerizations of some species, as for instance HCOH to H2CO, are also strongly affected by the presence of water. From the cluster calculations, we conclude that the arrangement of the surface molecules and the H flux may have a significant influence on the chemical routes leading to H2CO and H3COH. Finally, we have also discussed how these results may be incorporated into astrophysical models, as our results suggest that the current route, that is considered, may not include all of the possible steps which may contribute to the actual formation of these COMs.

Reproduction de : Thèse de doctorat : Génie des procédés : Toulouse, INPT : 2004. / Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr. 171 réf.

Reproduction de : Thèse d'État : Chimie analytique : Metz : 1986. / Titre provenant de l'écran-titre. Notes bibliogr.

Th.--Chim. phys.--Nancy--I.N.P.L., 1985.

Th. 3e cycle--Sci. des matér.--Toulouse--I.N.P., 1982. N°: 137.

L'héparine (Hp) est un polysaccharide sulfaté appartenant à la famille des glycosaminoglycanes (GAGs), et est constitué d'unités de répétition disaccharidiques composées d’un acide hexauronique lié par une liaison α1→4 à un résidu hexosamine. La sulfatation de ce polysaccharide peut avoir lieu sur les positions 6-O ou N du glucosamine, mais également sur la position 2-O de l'acide hexauronique. En général, les GAGs sont O-liés aux chaînes latérales des protéoglycanes, et sont associés à un nombre important d'activités physiologiques, généralement reliées à leur interaction avec diverses protéines. Dans certains cas, cette interaction peut-être influencée par la liaison à ces complexes Hp/protéine d'ions métalliques naturels. Ceux-ci influencent l'affinité, la spécificité et la stabilité de ces complexes. En dépit de sa pertinence, le mécanisme par lequel un cation métallique module l'activité de l'héparine au sein des complexes Hp-protéine, reste largement méconnu.Un éventail de stratégies et d'outils ont été développés afin de faciliter la détermination des structures primaires des biomolécules par spectrométrie de masse en tandem (MS/MS). En effet, la caractérisation structurale de l'héparine sulfatée et de ses complexes métalliques a été soutenue par le développement de techniques de spectrométrie de masse. Dans certains cas, il a été observé que lors de l'activation par dissociation induite par collision (CID), certains de ces isomères d'héparine partageaient à peu près les mêmes schémas de fragmentation, compliquant de ce fait le processus d'identification de ces composés. Néanmoins, des études réalisées au LAMBE ont montré que la réactivité en phase gazeuse des ions métalliques pouvait aider à la différenciation d'isomères saccharidiques. Ces études peuvent être utiles non seulement du point de vue purement analytique, mais également parce que le comportement différent des isomères envers un métal donnée conduit à informations sur le processus d'interaction Hp/Métal mis en jeu. Cela peut s’avérer important pour interpréter les mécanismes biologiques mentionnées auparavant.Dugourd et al ont récemment rapporté les spectres optiques et les motifs de photodissociation de différents oligosaccharides sous irradiation UV. En terme de chemins de fragmentation, il a été observé que les spectres de photodissociation Ultraviolet (UVPD) apparaissaient être plus informatifs que la CID en raison de clivages à travers les cycles supplémentaires, qui fournissent une information sur la position du groupe sulfate. Le spectre optique des disaccharides sulfatés est caractérisé par une bande large et intense centrée vers 240 nm. Suite à ces résultats, nous nous sommes intéressés au couplage de la spectroscopie optique et des calculs théoriques pour les disaccharides d'héparine, et avons employé la spectroscopie UVPD afin d’obtenir des informations complémentaires sur les interactions de ces sucres avec les métaux.Comme décrit auparavant, les processus CID représentent un outil très précieux pour la caractérisation structurale des biomolécules. Motivés par des travaux antérieurs publiés par W. Hase et K. Song, nous avons collaboré avec les groupe de R. Spezia et T. Riera afin de parvenir à une meilleure compréhension du processus MS/MS des sucres et des peptides protonés. Les mécanismes CID de modèles simples, N-Formylalanylamide (HCO-Ala-NH2) et Galactose-6-Sulfate, ont été étudiés par des simulations de dynamique moléculaire QM+MM et des expériences MS/MS. Les objectifs de cette thèse étaient les suivants: i) explorer la possibilité d'utiliser le calcium métallique à des fins analytiques ii) fournir de nouvelles données sur la nature de l’interaction Hp/Ca2+ en utilisant une stratégie multi-approches combinant plusieurs techniques expérimentales et de calculs quantiques iii) étudier le processus CID de différents systèmes par des simulations de dynamique moléculaire. / Heparin (Hp) is a sulfated polysaccharide composed of repeating dissacharide units of hexauronic acid linked (α1→4) to an hexosamine residue that belongs to the family of glycosaminoglycans (GAGs). Sulfation can occur at the 6-O and/or N-positions of the gluscosamine, as well as the 2-O position of the hexauronic acid. GAGs usually exist as the O-linked side-chains of proteoglycans, associated with numerous important physiological activities, generally related to their interaction with diverse proteins. In some cases, this interaction can be influenced by the binding of natural metal ions to these Hp/protein complexes. Their role is usually pertained to the affinity, specificity and stability of these complexes. Despite its relevance, the mechanism by which the cation modulates heparin activity in Hp-protein complexes is largely unknown. A range of strategies and tools has been developed to facilitate the determination of primary structures of analyte molecules of interest via tandem mass spectrometry (MS/MS). In fact, structural characterization of heparin sulfated and its metal complexes has been sustained by the development of mass spectrometry techniques. In some cases, it was observed that upon collision-induced dissociation (CID) activation, some of these heparin-like isomers share nearly the same fragmentation patterns, turning the identification process into a complicated step. Nevertheless, a few years ago, our group showed that the gas-phase reactivity of metal ions can shed light into differentiating isomeric saccharides. These studies can be useful for two reasons: just for purely analytical purposes and also because the different behavior of the isomers towards the metal gives information about the Hp/Metal interaction. This might be important to explain the biological considerations mentioned before. Moreover, Dugourd et al recently reported the optical spectra and photodissociation patterns of different Hp oligosaccharides under UV irradiation. In terms of fragmentation pathways, it was observed that Ultraviolet photodissociation (UVPD) spectra appear to be more informative than CID due to additional cross-ring cleavages that provide information about the sulfate group location. Remarkably, the optical spectrum is characterized by an intense broad band centered at 240 nm for sulfated disaccharides. Following these findings, we became interested in coupling optical spectroscopy and theoretical calculations in heparin disaccharides and developing an alternative strategy to characterize these metal interactions. As described before, CID processes are commonly used in several fields and represent a very valuable tool in protein or carbohydrate characterization. Motivated by previous work published by W. Hase and K. Song, we collaborated with R.Spezia and T. Riera’s group in order to achieve a better understanding of the MS/MS process of protonated peptides and sugars. CID mechanisms of simple models, N-Formylalanylamide (HCO-Ala-NH2) and Galactose-6-Sulfate, were studied by QM+MM chemical dynamics simulations and MS/MS experiments.

Thèse de doctorat : Physique : Physique atomique et des collisions : Metz : 2007. / Thèse soutenue sur l'ensemble de travaux. Bibliogr.f. 94-95.

Reproduction de : Thèse doctorat : Physique-Chimie : Reims : 2006. / Titre provenant de l'écran titre. Bibliogr. f. 158-168.

Les fiouls lourds, les huiles usagées ou les graisses animales constituent des combustibles denses et visqueux qu'il est possible de valoriser. Brûler ces combustibles en émulsion avec l'eau diminue la longueur de flamme et surtout la formation de résidus carbonés solides (particules) par rapport au combustible pur. Car le phénomène de micro explosion, qui consiste en la vaporisation rapide (<0.1 ms.) des gouttelettes d'eau internes, disloque la gouttelette d'émulsion en plusieurs gouttelettes plus petites. Dans un premier temps, un modèle instationnaire de la gouttelette d'émulsion permet, grâce à un critère approprié (vaporisation des gouttelettes d'eau internes en état liquide métastable) d'établir une prédiction numérique de son délai de micro explosion. Cette prédiction est confrontée à des mesures expérimentales issues de la littérature, avec différents paramètres de combustion et différentes formulations de l'émulsion (soit 27 situations différentes). Puis ce modèle de gouttelette individuelle est incorporé à un modèle de combustion en spray, prenant en compte le phénomène de micro explosion : les résultats permettent de comparer la flamme obtenue (~150 kW) avec et sans émulsification du combustible. Cette comparaison des champs de température et des longueurs de flamme confirme qualitativement les tendances observées dans des études expérimentales de la littérature. Enfin, une campagne expérimentale sur une chaudière industrielle de puissance modeste (~200 kW) permet de mesurer une baisse reproductible (entre 30 et 35%) des émissions de particules en utilisant une émulsion de l'eau dans le fioul lourd, par rapport au fioul lourd pur. La mesure de la granulométrie des particules émises permet de fournir un indicateur de micro explosion.