Par quel mécanisme les protéines de signalisation sont ciblées à un compartiment membranaire spécifique est une question fondamentale en biologie cellulaire. Les phosphatidylinositol phosphates (PIPs) sont des lipides anioniques qui jouent un rôle majeur dans ce phénomène. Ces lipides sont en très faible quantité dans la bicouche membranaire mais sont des sites d'ancrage spécifiques aux différents compartiments membranaires, et contribuent ainsi à leur identité. Il a été proposé que cette organisation s'apparente à un "code", qui peut être lu par des protéines qui intéragissent spécifiquement avec ces PIPs (Kutateladze 2010). Nous avons établi une carte de la localisation des différents PIPs dans les cellules d'épiderme racinaire chez Arabidopsis, et nous avons trouvé que les PIPs ne s'accumulent pas à un compartiment donné mais plutôt que chaque PIP est distribué dans plusieurs compartiments distincts, et à différentes concentrations (Simon, Platre et al., 2014). Ces données suggèrent que le "code PIP" n'est pas suffisant pour expliquer la sélection des protéines liant les lipides parmi les différents compartiments membranaires de la cellule chez la plante. Les PIPs sont des lipides négativement chargés et nous avons proposé que cette propriété physique pourrait contribuer à l'identité des membranes en régulant leurs charges de surface. Pour vérifier cette hypothèse, nous avons développé une collection de biosenseurs génétiquement codés pour analyser les charges de surface des membranes au niveau subcellulaire, in vivo. Nous avons trouvé que la membrane plasmique a une signature électrostatique spécifique contrôlée par le PI(4)P. De plus, ce champ électrostatique dépendent du PI(4)P contrôle la localisation et la fonction de plusieurs protéines agissant en aval de récepteurs kinase ou impliquées dans certaines voies de signalisation hormonale tel que l’auxine ou les brassinosteroïdes. Ainsi, les PI(4)P sont de véritables marqueurs de la membrane plasmique qui sont essentiels pour l’homéostasie des membranes et le développement des plantes. / How signaling proteins are targeted to specific membrane compartments is a fundamental question in cell and developmental biology. Phosphoinositides, a class of anionic lipids, take center stage in this process. They are minor lipids of the membrane bilayer that provide specific docking sites on membrane compartments and contribute to their identity. As such it has been proposed that there is a “phosphoinositide code” that allows the targeting of lipid binding proteins to specific membrane compartments (Kutateladze 2010). We recently mapped the localization of the different phosphoinositides in Arabidopsis epidermal cell, and found that they do not accumulate to a specific compartment but rather that each phosphoinositide is distributed to several compartments, albeit at different concentration (Simon et al., 2014). These data suggest that, unlike in other eukaryotic cells, the “phosphoinositide code” hypothesis is not sufficient to explain membrane selectivity of lipid binding proteins in plants. Phosphoinositides are negatively charged lipids and we hypothesized that this physical property might also contribute to membrane identity by regulating surface charges. To investigate membrane electrostatic properties at the subcellular level, we designed a set of genetically encoded biosensors able to report membrane surface charges. We found that the plasma membrane (PM) has a specific electrostatic signature that is controlled by the phosphoinositide PI4P. We further show that this PI4P-dependent electrostatic field controls the PM localization and function of several proteins involved in receptor kinase and phytohormone signaling as the auxin or brassinosteroids. Thus, PI(4)P are plasma membrane markers which are essential for the membrane homeostasis and plants development.

Pour améliorer les sols possédant des caractéristiques mécaniques faibles, il est possible d’utiliser un traitement à la chaux et/ou au liant hydraulique. Dans certains cas, ce type de traitement est inefficace en raison de la présence dans le sol de perturbateurs. Cependant, sauf dans le cas des composés soufrés, il existe très peu de données sur la perturbation due à d’autres composés chimique, comme par exemple les fertilisants utilisés en agriculture. Dans ce contexte, une étude a été entreprise pour identifier clairement l’influence de composés chimiques réellement perturbateurs de la prise (performance à court terme), à la fois géotechniquement et physico-chimiquement. Des éléments chimiques ont été ajoutés aux sols étudiés, à différentes concentrations, puis les variations de paramètres géotechniques et physico-chimiques ont été mesurées pour les sols perturbés ou non. Nous avons ainsi étudié les effets de quatre composés chimiques : le sulfate, le chlorure, le phosphate, et le nitrate, sur deux sols différents, un limon et un sable, traités par deux liants hydrauliques différents. Le gonflement volumique, la résistance à la compression simple, et à la traction indirecte ont été mesurés pour évaluer les effets de chacun des composés considérés sur les propriétés mécaniques des sols traités. Ces mesures seront complétées par des observations microtexturales (MEB), minéralogiques (DRX) et chimiques. Cette étude permet de mettre en évidence les difficultés de déterminer si un élément est perturbateurs ou non du traitement des sols, sans considérer un système intégrant la nature du sol, la nature des liants, l’élément chimique et sa concentration, et enfin les conditions d’essai / To improve soils with poor mechanical properties, it is possible to use a treatment with lime and/or hydraulic binder. But, in some cases, this type of treatment can be totally ineffective. For example, deleterious chemical compounds in the ground can alter the hardening reactions of the binder. However, except in the case of sulphate, there are few studies dealing with the potential influence of other chemical compounds like, for example, agricultural fertilizers. In this context, the aim of this paper is to characterise the effects of chloride, phosphate, nitrate, and sulphate on soil treatment. A suitable soil for stabilisation was mixed with one deleterious compound at a given concentration, similar to its concentration in a soil. The geotechnical and physicochemical parameters were determined, both for the disturbed and the undisturbed soils, allowing the quantification of the influence of each compound taken separately. The action of each supposed deleterious compound was evaluated by determining the swelling, the diametral compression strength, and the unconfined compression strength. These experiments were supplemented by microstructural, mineralogical, and chemical observations. Such evaluation was performed with two soils, a silt and a sand, and two different hydraulic binders. The results showed that fertilizers tend to lower the mechanical characteristics of the silt, but, the soils are still suitable for soil stabilisation. The study do not evidenced any impact of chloride on the mechanical behaviour of the tested soils. The presence of a given chemical compound at a given concentration in the soil is not sufficient enough to determine the suitability of the soil for a treatment

Sur la cinquantaine de maladies rares lysosomales, seules 8 peuvent être traitées par enzymothérapie substitutive avec plus ou moins d’efficacité. Il y a donc un réel besoin de développer de nouveaux traitements mais aussi de mieux caractériser les causes de ces maladies. Durant cette thèse nous nous sommes intéressés à la maladie de Pompe qui résulte de l’absence ou de la carence en enzyme lysosomale alpha-glucosidase acide (GAA) responsable de la dégradation du glycogène en glucose dans de nombreux tissus. Actuellement seule la forme infantile de cette maladie peut être traitée alors que la forme juvénile/adulte est faiblement améliorée par le traitement Myozyme®. Cette thèse a eu pour but de développer une nouvelle enzymothérapie qui, à terme, permettrait d’empêcher la progression de la maladie et de soigner, de manière satisfaisante, les formes juvéniles et adultes de la maladie de Pompe. Dans ce but, nous avons utilisé des dérivés monosaccharidiques « Analogues du Mannose-6-phosphate (M6P) Fonctionnalisés sur l’Aglycone (AMFA) », qui sont ensuite greffés sur la GAA recombinante humaine (rhGAA) afin d’améliorer son adressage aux lysosomes obtenant la rhGAA-AMFA.Une première étude in vitro, sur des fibroblastes de patients atteints de la forme adulte de la maladie, a démontré que le greffage des AMFA sur la rhGAA produite en cellules d’insectes Sf9 améliorait significativement l’affinité pour le récepteur du M6P (RM6P), l’internalisation et l’activité de l’enzyme et lui conférait une efficacité sur les souris GAA-/-, modèles de la maladie de Pompe, par rapport au traitement actuel (Article 1). Puis nous avons pu démontrer, pour la première fois, l’efficacité de la rhGAA-AMFA produite en cellules CHO sur des souris GAA-/- âgées. Ces résultats suggèrent, ainsi, la possibilité d’utiliser cette néo-enzyme dans le traitement de la forme adulte de la maladie (Article2). Enfin, le greffage des AMFA permet d’obtenir une maturation intracellulaire complète de la rhGAA sous forme active dans des myoblastes et myotubes de patients adultes et dans les quadriceps de souris âgées modèles Pompe, ce qui n’a pas été observé pour Myozyme® (Article 3). Lors de cette thèse, nous avons également démontré que de nouveaux analogues disaccharidiques, ayant une meilleure affinité que les monosaccharides pour le RM6P, peuvent efficacement cibler la rhGAA pour le traitement de la maladie de Pompe. Un brevet a été déposé sur ces résultats (Brevet PCT/FR2016/052339).En conclusion, ce travail a permis de développer une nouvelle technologie de ciblage plus efficace des enzymes lysosomales par des analogues synthétiques. La désignation de médicament orphelin pour l’alpha glucosidase acide conjuguée aux analogues du mannose-6-phosphate a été obtenue suite à ces travaux auprès de l’Agence Européenne du Médicament pour le traitement de la maladie de Pompe (EMA/OD/098/16).Mots clés: maladies lysosomales, maladie de Pompe, enzymothérapie, récepteur du mannose 6-phosphate / On 53 known rare lysosomal diseases, only 8 can be treated by enzyme replacement therapy with more or less efficiency. There is therefore a need to develop new treatments but also to better characterize these diseases. During this thesis, we focused on Pompe disease which results from the absence or deficiency of the lysosomal enzyme alpha-glucosidase acid (GAA), responsible for the degradation of glycogen in glucose in many tissues. Currently only the infantile form of this disease can be treated while the juvenile/adult form is slightly improved by Myozyme® treatment. This thesis aimed to devel a new enzyme replacement therapy which could prevent the progression of the disease and satisfactorily treat the late onset form of the disease. To do that, we used monosaccharide derivatives “Mannose-6-phosphate analogues (M6P) Functionalized on Aglycone (AMFA)”, which were grafted onto human recombinant GAA (rhGAA) in order to improve its lysosome addressing obtaining the rhGAA-AMFA.A first in vitro study on adult patient fibroblasts showed that the addition of AMFA to rhGAA, produced in Sf9 insect cells, significantly improved its affinity for the M6P receptor (RM6P), its internalization and activity. It was also more efficient on the GAA-/- Pompe mouse model compared to current treatment (Article 1). Then, we demonstrated for the first time the efficiency of rhGAA-AMFA produced in CHO cells in aged mice model. These results suggest the possibility to use this neo-enzyme in the treatment of the adult form that still resists to treatment (Article 2). Finally, the addition of AMFA allows a complete maturation of rhGAA into its active form in myoblasts and myotubes of adult patients and in the quadriceps of aged mice Pompe model. This was not observed for Myozyme® (Article 3). In this thesis we have also demonstrated that novel disaccharide analogues with a better affinity than monosaccharides for RM6P can efficiently target GAA for the treatment of Pompe disease. A patent has been filed on these results (Patent PCT / FR2016 / 052339).In conclusion, this work has led to the development of a new technology more efficient in targeting lysosomal enzymes by mean of new synthetic analogues. An orphan drug designation for the recombinant human acid alpha-glucosidase conjugated with mannose-6-phosphate analogues was obtained on the basis of this work at the European Medicines Agency for the treatment of Pompe disease (EMA/OD/098/16).Key words: lysosomal diseases, Pompe disease, enzyme replacement therapy, mannose 6-phosphate receptor

Les métaux lourds et les radionucléides sont présents dans différents écosystèmes du monde à cause de contaminations naturelles ou des activités anthropiques. L’utilisation de micro-organismes pour restaurer ces écosystèmes pollués, processus connu sous le nom de bioremédiation, suscite beaucoup d’intérêt, spécialement aux pH proches de la neutralité. Les minéraux de fer qui encroûtent les bactéries neutrophiles du fer, notamment les Oxydes de Fer Biogéniques (BIOS en anglais), ont une structure très faiblement cristalline, qui en plus de leur grande surface et réactivité font d’eux d’excellents supports pour le piégeage de polluants inorganiques. Dans cette thèse nous avons étudié les différents mécanismes de piégeage de l’uranium uranium par la bactérie neutrophile Sphaerotilus natans, choisie comme modèle bactérien de micro-organismes du fer capables de filamenter en formant des gaines. S. natans peut croître sous forme de cellules individuelles ou formant des filaments. Ces derniers ont été utilisés pour étudier la biosorption d’U(VI) et sa sorption sur les BIOS. De plus, la sorption d’U(VI) sur les analogues abiotiques de ces minéraux de fer a été testée. Afin d’utiliser les filaments de S. natans pour piéger l’U(VI), il était nécessaire d’identifier les facteurs induisant la filamentation de S. natans. L’influence de l’oxygène a été établie en utilisant des techniques de biologie moléculaire et nos résultats ont démontré que tandis qu’en condition d’oxygène saturé elle croît sous forme de cellules individuelles, une diminution modérée d’oxygène à ~ 3 mg O2.L-1 la fait croître sous la forme désirée, des filaments de S. natans.Les BIOS attachés aux filaments de S. natans ainsi que ses analogues abiotiques ont été analysés pas XAS au seuil K du Fe. Les deux matériaux identifiés sont des phosphates de fer(III) amorphes avec une faible proportion de fer(II), qui présentent une réactivité élevée pour le piégeage de polluants inorganiques. L’EXAFS au seuil LIII de l’U a montré la même structure pour les couches O, tandis que celles P, Fe et C étaient différentes en fonction des sorbants. Une étude intégrée qui combine des techniques expérimentales avec des calculs de spéciation a permis de décrire les isothermes d’adsorption de l’U(VI) en utilisant un modèle de complexation de surface. Ces résultats suggèrent que les groupes phosphoryles et carboxyles sont les groupes fonctionnels principaux pour la biosorption d’U(VI) par des filaments de S. natans. Les résultats de cette thèse vont aider à comprendre les processus contrôlant l’immobilisation de l’U(VI), soit par la biosorption sur S. natans, la sorption sur les BIOS ou la sorption sur les phosphates de fer, et en conséquence le devenir de l’U en conditions neutres / Heavy metals and radionuclides are present in some ecosystems worldwide due to natural contaminations or anthropogenic activities. The use of microorganisms to restore those polluted ecosystems, a process known as bioremediation, is of increasing interest, especially under near-neutral pH conditions. Iron minerals encrusting neutrophilic iron-related bacteria, especially Bacteriogenic Iron Oxides (BIOS), have a poorly crystalline structure, which in addition to their large surface area and reactivity make them excellent scavengers for inorganic pollutants. In this PhD work we studied the different mechanisms of uranium scavenging by the neutrophilic bacterium Sphaerotilus natans, chosen as a model bacterium for iron-related sheath-forming filamentous microorganisms. S. natans can grow as single cells and filaments. The latter were used to investigate U(VI) biosorption and U(VI) sorption onto BIOS. In addition, uranium sorption onto the abiotic analogues of such iron minerals was assessed. In order to use S. natans filaments for U(VI) scavenging, it was necessary to identify factors inducing S. natans filamentation. The influence of oxygen was ascertained by using molecular biology techniques and our results revealed that while saturated oxygen conditions resulted in single cell growth, a moderate oxygen depletion to ~ 3 mg O2.L-1 led to the desired filamentous growth of S. natans. BIOS attached to S. natans filaments as well as the abiotic analogues were analysed by XAS at Fe K-edge. Both materials were identified as amorphous iron(III) phosphates with a small component of Fe(II), with a high reactivity towards scavenging of inorganic pollutants. In addition, EXAFS at the U LIII-edge revealed a common structure for the O shells, while those for P, Fe and C were different for each sorbent. An integrated approach combining experimental techniques and speciation calculations made it possible to describe U(VI) adsorption isotherms by using a surface complexation model. These results suggested the role of phosphoryl and carboxyl groups as the main functional groups involved in the U(VI) biosorption by S. natans. The results of this PhD work will help to better understand the processes governing U(VI) immobilization, either by S. natans biosorption, sorption onto BIOS or sorption onto iron phosphates, an thus the fate of uranium in near-neutral pH environments

Les traitements des pathologies de l’oreille interne par voie locale se développent en alternative aux traitements par voie générale peu efficaces et responsables de nombreux effets secondaires. Dans ce travail, nous avons développé une formulation originale constituée de liposomes dispersés au sein d’un gel d’acide hyaluronique pour la libération prolongée d’un corticoïde dans l’oreille interne après administration locale dans l’oreille moyenne. D'abord, une étude physicochimique approfondie a permis d'identifier les paramètres clés de formulation qui ont un impact sur les propriétés du gel de liposomes en termes de caractéristiques rhéologiques, de seringabilité, de stabilité, de microstructure et enfin de diffusion des liposomes dans le gel. Ensuite, le gel de liposomes contenant la dexamethsone phosphate a été évalué in vivo chez le cobaye. L'administration locale du gel de liposomes a abouti à une libération prolongée du corticoïde dans l'oreille interne, sans aucun effet négatif sur la fonction auditive. L’évaluation de l’efficacité thérapeutique de la formulation pour le traitement de la surdité secondaire à un traumatisme sonore et pour la préservation de l’audition durant l’implantation cochléaire a montré des résultats préliminaires très prometteurs. / Local, rather than systemic drug delivery is being developed to treat inner ear diseases. In this work, we developed an original drug delivery system based on liposomes dispersed within a hyaluronic acid gel for the sustained delivery of a corticoid to the inner ear after local administration in the middle ear. First, a thorough physicochemical study allowed to identify the key formulation parameters that impact the liposomal gel properties in terms of rheological behavior, syringeability, stability, microstructure and diffusion of liposomes within the gel. Then, the liposomal gel containing dexamethsone phosphate was evaluated in vivo in guinea pig. The local administration of the liposomal gel in the middle ear resulted in a sustained release of the corticoid in the inner ear without any negative effect on the hearing function. Promising preliminary data were obtained regarding the therapeutic efficacy of the formulation for hearing recovery after acoustic trauma and for hearing preservation during cochlear implantation.

Chez les bactéries, l’undécaprényl-phosphate (C55-P) est utilisé comme transporteur lipidique de sous-unités glycanes à travers la membrane plasmique. Après la synthèse de son précurseur (C55-PP) par UppS, ce dernier doit être déphosphorylé. Le transfert final des sous-unités glycanes sur une molécule acceptrice du côté périplasmique libère également du C55-PP qui va être déphosphorylé pour être recyclé. Quatre C55-PP phosphatases membranaires ont été identifiées chez E. coli : trois enzymes appartenant à la famille des PAP2 (PgpB, YbjG et LpxT) et une protéine appartenant à une nouvelle famille de phosphatases (BacA). Au cours de cette étude, nous avons caractérisé les propriétés biochimiques et la topologie membranaire de BacA. Les conditions optimales de son activité (pH, détergent, cations, température) ont été déterminées et une étroite spécificité de substrats, avec une préférence pour le C55-PP, a été observée. Trois résidus essentiels à son activité, Glu21, Ser27 et Arg174, ont été identifiés par mutagénèse, nous permettant de proposer un mécanisme catalytique basé sur l’attaque nucléophile du C55-PP par un résidu sérine. La topologie membranaire de BacA, déterminée expérimentalement à l’aide de fusions de protéines, n’a validé aucun des modèles in silico précédemment proposés. Ainsi, BacA comprend 7 segments transmembranaires et présente deux larges boucles périplasmiques portant les résidus hautement conservés du site actif. Nos résultats démontrent que toutes les C55-PP phosphatases d’E. coli identifiées à ce jour (BacA et PAP2) catalysent la déphosphorylation du C55-PP du même côté de la membrane plasmique (côté périplasmique), nous interrogeant sur l’identité de l’enzyme catalysant la déphosphorylation du C55-PP synthétisé de novo. LpxT est une PAP2 qui possède une activité kinase assurant le transfert du phosphate β du C55-PP sur une molécule de lipide A, pour former du lipide A-1-PP. Nous avons cartographié par mutagénèse dirigée le site actif de LpxT et mis en évidence l’importance d’une triade catalytique caractéristique des PAP2 (His150, His190, Asp194) et d’autres résidus spécifiques à LpxT et ses proches homologues. L’activité de LpxT est inhibée par un petit peptide, PmrR, dont l’expression est sous contrôle du système à deux composants PmrA-PmrB. Notre étude a montré que cette inhibition intervenait via une interaction directe entre ces deux partenaires. Nous montrons que l’induction du système PmrA-PmrB conduit à une résistance à la polymyxine B (peptide antimicrobien cationique) et à une sensibilité au déoxycholate (composant majeur de la bile) et que la modification catalysée par LpxT produit un effet opposé. La résistance à la polymyxine B est corrélée à la force des signaux induisant le système PmrA-PmrB, mais également le système PhoP-PhoQ et nous avons clairement identifié les signaux nécessaires à cette résistance chez E. coli. / In bacteria, the undecaprenyl-phosphate (C55-P) is used as a lipid carrier of glycans subunits across the plasma membrane. After synthesis of its precursor (C55-PP) by UppS, this latter must be dephosphorylated. The transfer of the glycans subunit onto a final acceptor molecule at the periplasmic side also releases C55-PP that will be dephosphorylated to be recycled. Four C55-PP membrane phosphatases have been identified in E. coli : three enzymes belonging to the PAP2 family (PgpB, YbjG and LpxT) and a protein belonging to a new family of phosphatases (BacA).In this study, we characterized the biochemical properties and membrane topology of BacA. The optimal conditions for its activity (pH, detergent, cation, temperature) were determined and narrow substrate specificity, with a preference for the C55-PP, was observed. Three essential residues to its activity, Glu21, Ser27 and Arg174 were identified by mutagenesis, allowing us to propose a catalytic mechanism based on the nucleophilic attack of the C55-PP by a serine residue. The membrane topology of BacA determined experimentally using protein fusions did not validated previous in silico models. Thus, BacA has 7 transmembrane segments and contains in particular two large periplasmic loops carrying the highly-conserved active site residues. Our results demonstrate that all C55-PP phosphatases of E. coli identified to date (BacA and PAP2) catalyze the dephosphorylation of C55-PP on the same side of the plasma membrane (periplasmic side), questioning us about the identity of the enzyme catalyzing the dephosphorylation of C55-PP synthesized de novo. LpxT is a PAP2 enzyme with a specific kinase activity, transferring the β-phosphate group of C55-PP on a molecule of lipid A, to generate lipid A-1-PP. We mapped, by directed mutagenesis, the active site of LpxT and highlighted the importance of a catalytic triad characteristic to the PAP2 enzymes (His150, His190, Asp194) and other specific residues of LpxT and its closer homologues. The activity of LpxT is inhibited by a small membrane peptide, called PmrR, whose expression is under the control of the two-component system PmrA-PmrB. Our study showed that this inhibition occurred via a direct interaction between these two partners. We showed that the induction of PmrA-PmrB system leads to resistance to the polymyxin B (cationic antimicrobial peptide) and sensitivity to deoxycholate (component major bile) and that the modification catalyzed LpxT produces an opposite effect. The robustness of the resistance to the polymyxin B is connected to the force of the signals inducing PmrA-PmrB system, but also the system PhoP-PhoQ and we clearly identified the signals needed to this resistance in E. coli.

Parmi les produits issus de la biomasse ou de la transformation des déchets organiques, le CO2 et le CH4 sont des intermédiaires chimiques importants qui ont de forts impacts environnementaux. En effet, ils sont les principaux gaz responsables de l'effet de serre et leur atténuation est un enjeu majeur. Une voie intéressante pour la valorisation de ces gaz est le reformage à sec du méthane (DRM), qui convertit le CO2 et le CH4 en gaz de synthèse (mélange d'hydrogène et de monoxyde de carbone). Ce mélange peut être utilisé pour plusieurs applications telles que la production de méthanol, d'éther diméthylique, d'hydrogène et des hydrocarbures liquides. Malgré cet intérêt, l'exploitation du DRM à l'échelle industrielle n'a pas encore vu le jour. La raison principale est la désactivation rapide des catalyseurs en raison des conditions sévères de fonctionnement du procédé (température élevée, dépôt de carbone). Cette thèse porte sur le développement de nouveaux catalyseurs à base de phosphate de calcium (CaP) dopés avec des métaux de transition pour la valorisation du CO2 et du CH4 en gaz de synthèse par DRM. Les CaP sont utilisés car ils possèdent des propriétés avantageuses en catalyse hétérogène comme la présence simultanée de sites acides et basiques, bonne stabilité thermique, large gamme de surface spécifique ... Dans un premier temps, des études sur les méthodes de synthèse de catalyseurs et sur la performance de différents métaux de transition (Zn, Fe, Co, Cu, Ni) ont été effectuées dans le but de sélectionner le catalyseur et sa méthode de préparation. Un réacteur à lit fixe capable de fonctionner à hautes température et pression a ensuite été testé pour un long temps de réaction afin d'évaluer correctement la performance des catalyseurs préparés. Ensuite, une étude paramétrique détaillée a été menée. L'influence des paramètres tels que le prétraitement des catalyseurs, la température (T = 400-700°C) et la pression (P = 1-25bar) de la réaction et les différents supports (hydroxyapatite, alumine) ont été étudiés. Enfin, la stabilité thermique et catalytique a été étudiée durant 300h de réaction. Les catalyseurs à base de CaP ont montré des rendements plus élevés en gaz de synthèse en comparaison aux catalyseurs commerciaux. Ces catalyseurs sont donc compétitifs dans les mêmes conditions opératoires (T = 700°C, P = 1bar, WHSV = 12272mLh-1gcat-1, t = 300h). Ce travail a montré l'intérêt des catalyseurs à base de CaP pour des processus à haute température, tel que le reformage à sec du méthane. / Among the products resulting from biomass or organic waste transformation, CO2 and CH4 are important chemical intermediates. They also have a strong environmental impact since they are primarily responsible for the greenhouse effect and their mitigation is a key issue. An attractive way of valorization of such gases is the dry reforming of methane (DRM), which converts CO2 and CH4 into syngas (mixture of hydrogen and carbon monoxide). This mixture can be used for several applications, such as the production of methanol, dimethyl ether, hydrogen and liquid hydrocarbons. Despite such interest, the exploitation of DRM on industrial scale has not emerged yet. The main reason is the rapid deactivation of the catalysts due to the severe operating conditions of the process (high temperature, carbon deposition). This thesis focuses on the development of new catalysts based on calcium phosphate (CaP) doped with transition metals for the valorization of CO2 and CH4 through DRM. Actually,CaP has advantageous properties in heterogeneous catalysis, as the simultaneous presence of acid and basic sites, good thermal stability, and wide range of surface area... Initially, a study on the catalyst synthesis methods and an investigation of the performance of different transition metals (Zn, Fe, Co, Cu, Ni) were carried out in order to select the catalyst system and the preparation method. Secondly, a fixed-bed reactor capable of operating at high temperature and pressure and for log time on stream was built and implemented during this work in order to properly evaluate the performance of the preparedcatalysts. Then, a detailed parametric study was conducted. The influence of parameters such as catalyst pre-treatment, temperature (T = 400-700°C) and pressure (P = 1-25bar) of the reaction and support (hydroxyapatite, alumina-based supports) were investigated. Finally, the catalytic stability was studied for 300h of time on stream (TOS). The CaP catalysts showing higher yields on syngas were compared to commercial catalysts. Our catalysts showed to be competitive in the same operating conditions (T = 700°C, P = 1bar, WHSV = 12272mLh-1gcat-1,TOS = 300h). This work shows the interest of CaP catalysts for high temperature process, such as dry reforming of methane.

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Master of Science / Department of Animal Sciences and Industry / Michael E. Dikeman / Objectives were to determine the effects of needle-free (NF) versus needle (N) injection methods and/or solutions for enhancement of beef longissimus lumborum muscle (LM) on color, instrumental tenderness, sensory attributes, pump yields, and cooking losses. In experiment 1, LM (n=15) at 9 d postmortem were halved before random assignment to N or NF injection enhancement with a solution containing 2.2% salt, 4.4% sodium tripolyphosphate (STPP), and 1.5% K lactate. Different steaks from each loin half were either placed on a 5 d color display, frozen for later sensory analysis, or aged until d 13 postmortem for LM slice shear force measurements. Pump yields tended (P=0.08) to be higher for NF injection. Needle injected steaks were darker (P<0.05) on day 1, but not after that. Discoloration was not different (P>0.05) between treatments. The NF treatment had greater (P<0.05) instrumental tenderness and intensity of off-flavors but less (P<0.05) cooking loss and beef flavor. In Experiment 2, LM (n=28) at 5 d postmortem were halved before random assignment to one of four treatments: 1) N, or 2) NF injection with a solution containing 2.2% salt, 4.4% STPP, 15% K lactate, and 0.58% rosemary; 3) N, or 4) NF injection with a solution containing 2.4% Ca lactate and 0.58% rosemary. Steaks from each loin half were either frozen for later sensory analysis or aged until d 14 postmortem for LM slice shear force measurements. Loins phosphate enhanced with the NF injector had the highest (P<0.05) pumped yields with no differences (P>0.05) among other treatment combinations. Instrumental tenderness was not different (P>0.05) between N and NF treatments but was higher with the phosphate solution than the Ca lactate solution. The NF treatment had lower (P<0.05) cooking losses when the phosphate solution was used, which resulted in less (P<0.05) cooking loss than the Ca lactate solution. More (P<0.05) off-flavors and abnormal texture resulted from NF injection. The phosphate solution resulted in greater (P<0.05) myofibrillar and overall tenderness, juiciness, off-flavors and abnormal texture with less (P<0.05) connective tissue than the Ca lactate solution. Enhancing beef LM with a phosphate solution and NF injection might improve yields, tenderness, and juiciness while harming texture and flavor.