La thérapie photodynamique (PDT) associe la lumière à un agent photosensibilisateur, qui dans l’idéal se localise spécifiquement dans les tissus cancéreux. Illuminé dans le visible, ce photosensibilisateur génère de l’oxygène moléculaire singulet (1O2) et des espèces radicalaires toxiques pour les cellules. Sa fluorescence peut également servir à diagnostiquer les lésions néoplasiques : il s’agit du photodiagnostic (PDD). Les extraits de Millepertuis, connus pour leur activité antidépressive, contiennent également des composés photoactifs, dont l’hypéricine, objet de nombreux travaux dans le cadre de la PDT et du PDD. Cependant, son coût de production est élevé et son utilisation limitée par un manque de solubilité en milieu physiologique. Dans ce contexte, la présente étude vise à évaluer le potentiel des extraits de Millepertuis pour la PDT et le PDD. Le matériel végétal utilisé a dans un premier temps fait l’objet d’analyses par Spectrométrie de Masse (SM) in situ afin de caractériser les molécules photoactives au niveau même des structures végétales impliquées dans leur production. Ces composés ont ensuite été extraits par un solvant organique, et ce mélange a fait l’objet d’études photochimiques visant à quantifier sa production d’1O2 sous illumination laser. La composition des extraits a ensuite été étudiée par désorption/Ionisation Laser couplée à la SM (TOF et FTICR), et par Ionisation Electropray couplée à la FTICRMS. Puis, ils ont fait l’objet d’études en milieu cellulaire (cancer de la vessie), visant à déterminer leur cytotoxicité à l’obscurité, les cinétiques d’internalisation des composés photoactifs, leur phototoxicité et la nature des composés internalisés / Photodynamic therapy (PDT) combines light with a drug called photosensitizing agent, which preferentially accumulates in cancerous cells. Irradiated with visible light, this photosensitizing agent generates singlet oxygen (1O2) and radicals that demonstrate cell toxicity. Fluorescence of this drug also allows diagnosing neoplasic lesions: this is photodynamic diagnosis (PDD).St John’s Wort extracts, mainly known for their antidepressant activity, also contain photoactive compounds, including hypericin which has been extensively studied for PDT and PDD. However, producing this molecule in large amounts is expensive and its use is restricted by a poor solubility in physiological medium. In this context, the present study deals with determining in what extent St John’s Wort extracts could be useful for PDT and PDD. Flowers that were used in this work were firstly in situ-analyzed by mass spectrometry in order to characterized photoactive compounds at the level of structures involved in their biosynthesis. These compounds were then extracted by organic solvent and the resulting mixture subjected to singlet oxygen production measurements under laser illumination. Qualitative analysis of the extracts was then performed either by Laser Desorption/Ionization or Electrospray Ionization coupled with Mass Spectrometry (TOF and FTICR). Finally, their behavior in cellular medium (bladder cancer) was investigated in terms of dark cytotoxicity, intracellular accumulation of photoactive compounds, phototoxicity and characterization of compounds absorbed by cells

L’analyse d’échantillons du Patrimoine Culturel est primordiale pour la compréhension des techniques, la conservation des œuvres et leur restauration. Ces échantillons sont rares et précieux et l’analyse doit être effectuée sur une faible quantité de matière, ce qui nécessite le développement et l’optimisation de méthodes analytiques appropriées. L’objectif de ce travail de thèse a donc été de développer de nouvelles méthodes analytiques dans le but d’étudier les glycoprotéines et les polysaccharides de gommes végétales des échantillons du Patrimoine Culturel. Les macromolécules ont été séparées par chromatographie d'exclusion stérique et électrophorèse sur gel de polyacrylamide modifié, révélant la présence de poids moléculaires très élevés pouvant atteindre jusqu’à 1 à 2 millions de Dalton. Une stratégie analytique innovante basée sur la spectrométrie de masse a permis d’obtenir des empreintes caractéristiques de chaques gommes. La stratégie analytique développée a été appliquée avec succès sur un échantillon d'aquarelle daté de 1870 du Metropolitan Museum of Art (New York, USA). / The analysis of Cultural Heritage samples is critical for the understanding of the arstists' technique, the conservation and restoration of artworks. These objects under investigation are rare and precious and the amount of sample available for the analysis is usually very low, thus implying the development and the optimization of adapted analytical methodologies. The objective of this PhD was to develop new analytical methods to study glycoproteins and polysaccharides from plant gums in Cultural Heritage samples.These macromolecules have been separated by size exclusion chromatography and modified polyacrylamide gels, which allowed to reveal the presence of proteins with molecular weights up to 1-2 million Dalton. A novel analytical strategy based on mass spectrometry allowed to obtain the caracteristic fingerprint of each plant gum. This developed method was successfully applied on a watercolor sample dated from 1870 supplied by the Metropolitan Museum of Art (New York, USA).

L'intérêt pour les biocarburants s’est considérablement accru ces dernières années car ceux-ci pourraient permettre de diminuer la dépendance aux combustibles fossiles et contribuer à une croissance neutre en carbone. L’influence de l’utilisation de biocarburants sur les émissions de polluants (CO,CO_2,NO_x,HC, etc.) a fait l’objet de nombreux travaux, cependant les effets de la nature de ces carburants alternatifs sur les propriétés physico-chimiques des particules et des espèces aromatiques produites sont encore peu étudiés. Dans le cadre de ce travail de thèse, nous visons à caractériser les émissions de particules de suie et d'hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP) lors de la combustion de carburants conventionnels et alternatifs (biocarburants) pertinents pour les secteurs de l'automobile et de l'aéronautique, tout en essayant de mettre en lumière leurs influence sur les mécanismes de formation de ces polluants. Pour atteindre cet objectif, deux réacteurs de laboratoire, un bruleur turbulent swirlé et un Combustion Aerosol STandard (CAST), ont été utilisés comme générateurs de suie. De plus, nous avons combiné différentes techniques laser complémentaires in situ, les incandescence et fluorescence induites par laser (LII/LIF), et ex situ, la spectrométrie de masse après désorption et ionisation laser (L2MS) et la spectrométrie de masse des ions secondaires (SIMS). Dans une flamme turbulente swirlée pour cinq carburants (Diesel, n-butanol, mélange 50/50 Diesel/n-butanol, Jet A1 et Synthetic Paraffinic Kerosene SPK), les profils LII et LIF et les propriétés des particules de suie et de leurs précurseurs en fonction de la hauteur dans la flamme ainsi que leur composition chimique ont été étudiés. De fortes corrélations entre les résultats obtenus avec les techniques in situ et ex situ ont été mises en évidence permettant de caractériser spectralement et chimiquement ces espèces. En outre, une nouvelle méthode d'étalonnage a été développée pour déduire directement la fraction volumique de suie à partir du signal LII en utilisant la luminance énergétique absolue émise par une source ayant un rayonnement de corps noir. En parallèle, les expériences utilisant le dispositif CAST ont été menées avec les carburants aéronautiques (Jet A1 et SPK). Outre l'influence du carburant de substitution, les effets d’un stripper catalytique (CS) sur les particules de suie et les espèces volatiles ont été examinés. / Interest in biofuels has increased significantly in recent years as they could reduce dependence on fossil fuels and contribute to carbon-neutral growth. The influence of using biofuels on their exhaust emissions (CO,CO_2,NO_x,HC, etc.) has been studied widely. However, the effects of the nature of these alternative fuels on the physical and chemical properties of the particles and aromatic species produced are not fully understood. As part of this thesis work, we aim to study the emissions of soot particles and polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) during the combustion of conventional and alternative fuels (biofuels) relevant to the automotive and aerospace sectors, while trying to highlight their influence on the formation of such pollutants. To achieve this goal, two laboratory combustors, a swirled turbulent jet burner and a Combustion Aerosol STandard (CAST), were used as soot generators. In addition, we have combined various complementary in-situ laser techniques, laser-induced incandescence and fluorescence (LII/LIF), and ex-situ two-step laser mass spectrometry (L2MS) and secondary ion mass spectrometry (SIMS). In a swirled turbulent jet flame for five fuels (Diesel, n-butanol, 50/50 Diesel/n-butanol mixture, Jet A1 and Synthetic Paraffinic Kerosene SPK), the LII and LIF profiles and properties of soot particles and their precursors with the height in the flame as well as their chemical composition were studied. Strong correlations between the results obtained with in-situ and ex-situ techniques have been demonstrated which allowed us to characterize these species spectrally and chemically. In addition, a new calibration method has been developed to directly deduce the soot volume fraction from the LII signal using the absolute radiance emitted from a light source having black body behavior. In parallel, experiments using the CAST device were conducted with aeronautical fuels (Jet A1 and SPK). In addition to the influence of the alternative fuel, the effects of a catalytic stripper (CS) on soot particles and volatile species were examined.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Des nanocristaux (NC) de CdSe et CdS ont été élaborés par grossissement thermique à partir de précurseurs organométalliques, de type thiophénolates de cadmium, synthétisés préalablement par voie sol-gel. Le protocole de synthèse des précurseurs a été validé par le contrôle de leurs compositions et de leur stabilité par spectrométrie de masse (SM) ESI-FTICR. La mise en place d'un protocole original avec croissance thermique par paliers à des T° de réaction plus basses que celles habituellement employées a permis d'obtenir des NC de tailles inférieures à celles couramment obtenues (< 2nm) durant un temps de réaction n'excédant pas 200 min. Les NC ont été caractérisés conjointement par plusieurs techniques physiques et physico-chimiques. Leur forme sphérique, leurs diamètres moyens (~ 2-3,5 nm) et leurs distributions de taille (8-19 %) ont été déterminés par TEM. Leur nature cristalline de type würtzite a été vérifiée par DRX. Une estimation supplémentaire des tailles moyennes, en accord avec les résultats de TEM, a été obtenue par DRX et SM MALDI-TOF. La spectrométrie optique à T° ambiante a mis en évidence l'évolution des propriétés d'absorption et de photoluminescence des NC en fonction de la T° de prélèvement, en particulier le glissement de l'énergie de transition fondamentale sous l'effet du confinement quantique. L'ensemble des résultats s'inscrit dans la correspondance empirique énergie excitonique-taille du NC communément admise et valide le protocole d'élaboration des NC adopté. L'analyse théorique des spectres optiques en approximation de la fonction enveloppe a montré les limites de validité de cette approche aux très petites tailles de NC / CdSe and CdS nanocrystals (NC) were produced by thermally growing cadmium thiophenolates organometallic precursors. These precursors were previously synthesized by a sol-gel reaction. The synthesis protocol has been validated by the study of their composition and stability by ESI-FTICR mass spectrometry. An innovative thermal growth method has been used by applying a temperature ramp with extraction of NC at fixed values. This approach is different of usual methods described in the literature as the NC sampling is done at lower temperatures ensuring the elaboration of smaller particles (< 2 nm) during shorter reaction time (< 200 min). The NC were characterized by combined physical and physical-chemical techniques. Spherical shape, average size (~2-3,5 nm) and size distribution (8-19 %) were determined by TEM. DRX confirmed the würtzite structure of the synthesized NC. Additional data of average size were obtained by DRX and MALDI-TOF mass spectrometry confirming those obtained by TEM. Room temperature optical spectrometry has demonstrated the evolution of the absorption and the photoluminescence as a function of the extraction temperature, more particularly, the fundamental transition of energy shifts due to the quantum confinement effect. These results are consistent with the empirical correspondence 'excitonic energy/NC size' universally recognized. Finally, the theoretical study of the different optical spectra shows the limit of the envelope-function approximation for very small size particles

Une nouvelle méthode appelée DIAMS (Desorption/Ionization on self-Assembled Monolayer Surface) a été développée pour remédier aux problèmes liés à la présence d'ions de matrice en ionisation MALDI (Matrix Assisted Laser Desorption/Ionization). Le principe de la méthode DIAMS est d'obtenir des spectres de masse à partir d'échantillons de faible poids moléculaire directement déposés sur une surface d'or recouverte d'une monocouche organique auto-assemblée (SAM) absorbant à la longueur d'onde du laser (337 nm). Après un rappel sur l'interaction laser/matière en spectrométrie de masse, l'élaboration des cibles DIAMS et leur contrôle par électrochimie sont décrits. La faisabilité de la méthode et sa robustesse sont testées à partir de l'analyse de lipides. Les résultats sont comparés avec d'autres méthodes telles que le LDI sur surface d'or et le MALDI. Une étude mécanistique est ensuite initiée pour apporter des éléments de compréhension au processus DIAMS. Il s'agit de comparer les évaluations de distributions d'énergie interne P(Eint) des ions produits en DIAMS et LDI sur or. Dans ce but, des molécules thermomètres telles que des sels de benzylpyridinium substitués et des peptides modèles sont utilisées. Les P(Eint) sont déterminées par la méthode de rendement de survie d'ions et confirmées à l'aide du logiciel MassKinetics. Ainsi, pour une certaine fluence du laser, la distribution d'énergie interne est purement thermique en DIAMS, contrairement à ce qui est mesuré en LDI sur surface d'or. La présence d'un groupement chromophore au sein de la monocouche (bithiophène), constitue un milieu protecteur vis-à-vis du rayonnement laser; cette protection semble augmenter avec la fluence laser. Enfin, une mesure des vitesses initiales des ions de la gramicidine désorbés en DIAMS et LDI sur or, révèle que la nature de la surface n'a pas d'influence sur l'énergie cinétique initiale des ions produits par désorption/ionisation laser.

L'étude du métabolome est un challenge analytique important, de part la grande diversité chimique des métabolites présents à des concentrations très variables dans les matrices biologiques. Ce travail présente une stratégie analytique mettant en oeuvre le couplage chromatographie liquide / spectrométrie de masse afin d'acquérir des profils métaboliques de fluides biologiques et d'identifier des biomarqueurs potentiels de dysfonctionnements métaboliques. Une attention particulière a été donnée à l'étude des sources de variablité analytique, depuis l'étape de préparations d'échantillons jusqu'au traitement des données. Un protocole optimisé a été proposé et appliqué à une intervention nutrionnelle (ANR METAPROFILE). L'identification a été basée sur l'utilisation des bases de données, ainsi que sur l'interprétation des informations spectrales (profils isotopiques et fragmentations MSn)

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

L'étude du Soleil dans le domaine ultraviolet est capitale pour la compréhension des phénomènes physiques dont l'atmosphère solaire (où la température peut atteindre le million de Kelvin) est le siège. Les principaux outils disponibles sont les imageurs du disque et de la couronne solaire et les spectromètres. Cependant, l'analyse des données d'imagerie est très vite limitée sans information spectrale et l'association d'imageurs et de spectromètres à fente manque souvent de cohérence spatiale, spectrale ou temporelle. C'est pourquoi la réalisation d'un spectromètre imageur dans l'ultraviolet permettrait une grande avancée pour la physique solaire. Par sa résolution spectrale (en théorie illimitée) et sa capacité à travailler sur de grands champs, le spectromètre imageur à transformée de Fourier est le candidat idéal. Une étude des performances de ce type d'instrument a été réalisée et une maquette de validation du principe de fonctionnement a été construite, alignée et testée à l'Institut d'Astrophysique Spatiale. Cette maquette a permis de mettre en évidence les points durs associés à réalisation et au fonctionnement de ce type d'instrument, en particulier les points durs spécifiques au domaine ultraviolet. Elle constitue une étape dans la construction d'un prototype d'instrument pouvant être embarqué sur un satellite d'observation du Soleil à l'horizon 2015.