Ces travaux de thèse présentent une étude des propriétés optiques et de la photofragmentation de protéines en phase gazeuse. Les expériences ont eét effectuées sur un montage couplant la spectroscopie optique (un LASER UV/Vis) à la spectroscopie de masse (un piège linéaire LTQ). Le photodétachement d'électron est utilisé comme sonde d'action pour l'étude des propriétés optiques des biomolécules ou comme initiateur de radicaux pour les expériences d'a-EPD. L'efficacité de la fragmentation a-EPD a été démontrée sur des petites protéines et son application aété étendue aux polymères synthétiques. Une étude comparative de l'a-EPD avec l'EDD a permis de mieux comprendre les mécanismes liés à la fragmentation d'anions radicalaires. Cestravaux de thèse ont également porté sur l'apport de la spectroscopie d'action par photodétachement sur des protéines entières dans le visible et le VUV. Le domaine du visible a été exploré au sein de notre laboratoire sur une métalloprotéine pour montrer l'importance de l'environnement protéique sur les propriétés optique du groupe porphyrine (hème). L'accès au rayonnement synchrotron SOEIL nous a pemis d'enregistrer les spectres d'action de protéines entières dans le VUV, encore inexplorés dans ce domaine de longeur d'onde. Pour la premièère fois sur une protéine anionique, un double détachement direct d'électrons corrélés a pu être observé. Enfin, des expériences de spectroscopie de photoélectrons (PES ont été réalisées en collaborations avec M. Kappes (Karlsruhe) afin d'enregistrer des spectres de photoélectron résolu en conformères et d'étudier ainsi la stabilité de protéines anioniques fortement chargées. / These thesis present a study of the optical properties and photofragmentation of gas phase protein . The experiments were performed on a mounting EET coupling optical spectroscopy ( UV / Vis LASER ) with mass spectroscopy ( linear trap LTQ ) . Photodetachment electron is used as a probe of Action for the study of optical properties of biomolecules or as radical initiator for experiments a- EPD . The efficiency of the fragmentation a-EPD has been demonstrated on small proteins and extended to synthetic polymers. A comparative study was to ESD -EPD has a better understanding of the mechanisms associated with the fragmentation of radical anions . Cestravaux thesis also focused on the contribution of action photodetachment spectroscopy on whole proteins in the visible and VUV . The visible range has been explored in our laboratory on a metalloprotein to show the importance of the protein environment on the optical properties of porphyrin group ( heme ) . Access to synchrotron radiation Soeil a management permit us to record the action spectra of whole proteins in the VUV , unexplored in the field of wave length . For premièère both an anionic protein , a direct double correlated electron detachment was observed . Finally , experiments with photoelectron spectroscopy (PES were carried out in collaboration with M. Kappes (Karlsruhe ) to record photoelectron spectra resolved conformers and thus to study the stability of highly charged anionic proteins .

La spectrométrie de masse apparaît au travers de la technologie SRM (Selected Reaction Monitoring) comme une alternative crédible aux tests immunologiques pour la quantification de biomarqueurs. Cependant, les limites de quantifications et de détections atteintes ne sont pas suffisantes pour réaliser des dosages cliniques. Afin d'améliorer les limites de détections, nous nous sommes intéressés au couplage de la spectroscopie optique avec la spectrométrie de masse pour le dosage de biomarqueurs. Ce couplage s'appelle la Photo-SRM. Je me suis donc appliqué, dans un premier temps, à étudier les propriétés optiques de biomolécules dans des domaines de longueurs d'ondes différents allant du VUV au visible. Par la suite, la preuve de concept de l'outil Photo-SRM a été réalisée. Suite à une modification instrumentale réalisée sur un spectromètre de masse de type triple quadripôle, un laser continu émettant des photons dans le domaine du visible, 532 nm, a été implémenté dans cet instrument. Cet outil a ensuite été appliqué pour un dosage multiplexé des protéines endogènes majoritaires du sérum humain. Ces protéines ont été dosées via des peptides protéotypiques contenant des cystéines. L'ensemble du sérum a donc été dérivé en amont de l'analyse. Nous avons souhaité appliquer la Photo-SRM au dosage des métabolites. En effet, dans de nombreuses pathologies, les métabolites et les protéines jouent un rôle important. Par exemple, les œstrogènes utilisés comme contraceptif ont un impact sur les concentrations des protéines de coagulation. Il semble donc intéressant de pouvoir étudier ces deux familles de biomolécules lors d'une même analyse. Enfin, avec l'avènement des instruments hybrides, tels que les Q-TOF et le Q-exactive, la quantification n'est plus réservée qu'à l'usage des instruments de type triple quadripôle. Ces instruments permettent de doser des biomolécules aux mêmes ordres de grandeur que les triples quadripôles en mode SRM. Ces instruments permettent également de réaliser des expériences de découvertes en protéomique. La modification instrumentale d'un Q-exactive, hybride quadripôle-Orbitrap, est présentée suivie d'expériences préliminaires. Ce couplage ouvre donc de nouvelles perspectives d'étude en quantification mais également en découverte protéomique / Targeted mass spectrometry using selected reaction monitoring (SRM) has emerged as an alternative to immunoassays for protein quantification owing to faster development time and higher multiplexing capability. However, the SRM strategy is faced with the high complexity of peptide mixtures after trypsin digestion of whole plasma or the cellular proteome that most of the time causes contamination, irremediably, by interfering compounds in the transition channels monitored. This problem becomes increasingly acute when the targeted protein is present at a low concentration. In this work, the merit of laser-induced photo-dissociation in the visible region at 473 nm implemented in an hybrid quadrupole linear ion-trap mass spectrometer (photo-SRM) was evaluated for detection specificity of cysteine-containing. Compared with conventional SRM, photo-SRM chromatograms have improved detection specificity for most of peptides monitored. Comparison of the signals obtained for the best proteotypic peptides in SRM mode and those recorded by photo-SRM of cysteine-containing peptides for the same proteins reveals either increased (up to 10-fold) or similar signal to photo-SRM detection. Finally, photo-SRM has extended response linearity across a calibration plot obtained by diluting human plasma in rat plasma, down to the lowest concentrations. Hence, photo-SRM may advantageously complement conventional SRM in assay of proteins in complex biological matrices

Ce travail porte sur le fractionnement des produits de fission et les actinides mineurs (simulées par des terres rares) dans une vitrocéramique borosilicate riche en molybdène contenant des cristallites de powellite (CaMoO4) étudié par techniques d'analyse élémentaire (LIBS, LA-ICP-MS, et l'EMPA). Il a été montré que des terres rares et Sr (émetteur bêta) sont incorporés préférentiellement dans la phase powellite, tandis que Al, Fe, Zr, Zn et Cs (sources bêta-decay) restent dans le verre. Le comportement de monocristaux orientés de powellite dopé en terres rares (simulants des actinides mineurs) sous irradiations est décrit et commenté afin de comprendre son comportement à long terme dans des conditions de stockage, en utilisant l'interférométrie optique, la spectroscopie Raman, TEM, et la spectroscopie de photoluminescence. On observe que l'irradiation induit un gonflement dans powellite augmentant avec la dose d'irradiation (de 0,012 à 1,2 dpa). La saturation est atteinte à 1,2 dpa. Une contrainte anisotrope associée à un changement du volume de la maille dans le monocristal de powellite a été mis en évidence et analysée par suivi de la position des raies v1 (Ag) et v3 (Eg) des modes Raman. Le désordre induit dans la structure de powellite irradiée est signé par l'augmentation de la largeur des raies Raman. La caractérisation fine par TEM indique que les dommages structuraux induits dans la powellite irradiée suivent l'évolution suivante de la structure cristalline : défauts ponctuels, dislocations, mosaïcité. Il a été confirmé à la fois par Raman et par TEM que la structure powellite résiste fortement à l'irradiation et n'atteint jamais l'état d'amorphisation dans la gamme dpa étudiée (0,012 à 5,0) / The fractionation of fission products and minor actinides (simulated by rare-earth elements) is studied in a Morich borosilicate glass-ceramic containing powellite (CaMoO4) crystallites, using elemental analysis techniques (LIBS, LA-ICPMS, and EMPA). For Mo-rich borosilicate glass-ceramic containing powellite crystallites, it was suggested that rare earth elements and Sr (beta-decay source) are prone to incorporate into the powellite phase, while Al, Fe, Zr et Cs (beta-decay source) and Zn remain in the glass matrix. The behavior of rare-earth (surrogates of radioactive minor actinides) doped powellite single crystal under irradiations figure out its longterm behavior in storage conditions, using optical interferometry, Raman spectroscopy, TEM, and luminescent spectroscopy. It is observed that the irradiation-induced swelling in powellite first increased with irradiation dose (0.012 to 1.2 dpa), then reached saturation after 1.2 dpa Anisotropic stress and lattice volume change induced by irradiation in powellite single crystal were found and analyzed by determining the peak position of V1 (Ag) et V3 (Eg) Raman modes. Structure disorder of irradiated powellite in medium-range order was represented by the Raman linewidth broadening. According to the TEM characterization, the structural damages of irradiated powellite followed an evolution of crystalline structure, point defects, dislocations, mosaicity. It was confirmed by both Raman and TEM that powellite resisted strongly and never reached amorphization within the studied dpa range (0.012 to 5.0)

Parmi les techniques de mesure nucléaire non destructives utilisées par les instrumentistes du noyau atomique, la spectrométrie gamma est aujourd’hui une méthode d’identification et de quantification de radionucléides largement employée dans le cadre de la gestion d’objets nucléaires complexes tels que des déchets radioactifs, des fûts de déchets ou des boîtes à gants. Les caractéristiques physico-nucléaires non-reproductibles et variées de ces objets, telles que leurs compositions, la répartition des matériaux, leurs densités et formes géométriques, ou le nombre et la forme de leurs termes sources émetteurs, induisent une inaptitude des méthodes d’étalonnage traditionnel à permettre l’obtention de l’activité d’un matériau nucléaire donné. Cette thèse propose une méthode de quantification de radionucléides multi-émetteurs, limitant, voire supprimant, l’utilisation d’informations dites a priori issues de l’avis d’expert ou du retour d’expériences. Cette méthode utilise entre autres la métamodélisation pour construire une efficacité de détection gamma équivalente de la scène de mesure, le formalisme de résolution de problème inverse par Chaines de Markov Monte-Carlo (MCMC), le tout placé dans un cadre de travail probabiliste bayésien afin d’estimer les densités de probabilités des variables d’intérêt telle qu’une masse de radionucléide. Un protocole de validation expérimentale permet de vérifier la robustesse de la méthode à estimer une masse de 239Pu au sein d’objets similaires à ceux traités en routine par le laboratoire. Les perspectives de la méthode concernent la réduction des temps de calcul, des coûts financiers et humains par limitation de l’approche type expert, et la réduction des incertitudes associées. / Gamma spectrometry is a commonly passive nondestructive assay used to identify and quantify radionuclides present in more or less complex objects such as waste packages, waste drums or glove boxes. Basic methods using empirical calibration with a standard in order to quantify the activity of nuclear materials by determining the absolute calibration efficiency are useless on non-reproducible, complex and single nuclear objects such as waste packages. Package specifications as composition or geometry change from one package to another and involve a high variability of objects. Current quantification process uses numerical modeling of the measured scene with few available data such as geometry or composition. These data are density, material, screen, geometrical shape, matrix composition and source distribution. Some of them are strongly dependent on package data knowledge. The method developed in this thesis suggests combining a global stochastic approach which uses, among others, surrogate models available to simulate the gamma attenuation behaviour, a Bayesian approach which considers conditional probability density functions of problem inputs, and Markov Chains Monte Carlo algorithms (MCMC) which solve inverse problems, with gamma ray emission radionuclide spectrum and outside dimensions of interest objects. The methodology is testing to standard in terms of actinide masses, locations and distributions. Activity uncertainties are taken into account by this adjustment methodology. An experimental protocol is built to validate the quantification method in terms of robustness with the quantification of 239Pu. The perspectives of the method are to save time by improving the nuclear measurement process, to cut back on costs by avoiding as far as possible expert approaches, and to reduce the actinide mass uncertainties by increasing the precision of quantification process.

Le cancer du poumon est la première cause de mortalité liée au cancer en France et dans le monde. Il s’agit d’un cancer de mauvais pronostique, diagnostiqué généralement aux stades tardifs III ou IV et avec une survie à 5 ans faible, respectivement de 6 et 1%. Ce cancer comprend différents types histologiques, parmi lesquels les adénocarcinomes sont les plus fréquents et comptent pour 40% des diagnostics. L’analyse génétique par séquençage des tumeurs des patients en stade IV permet de mettre en évidence des mutations récurrentes, et généralement mutuellement exclusives, au niveau des gènes KRAS, EGFR, BRAF et ALK. L’identification de ces mutations permet dans le cadre de tests compagnons de décider de l’éligibilité du patient aux thérapies ciblées lorsqu’elles sont disponibles.Bien que ces thérapies ciblées représentent une véritable révolution dans la prise en charge des patients, une majorité de patients ne peuvent bénéficier de ces traitements car ils ne présentent pas au niveau tumoral de mutation activatrices actionnables (absence de mutation EGFR, BRAF et ALK, présence d’une mutation KRAS…). De plus, dans l’éventualité où ils peuvent être traités par une molécule orale, le bénéfice observé reste malheureusement de courte durée et tous finiront à terme par échapper au traitement, c’est le cas par exemple lors de mutations de l’EGFR.Ainsi, afin de mieux comprendre quels sont les mécanismes moléculaires associés aux phénomènes de résistances thérapeutiques observés en clinique, et dans l’objectif de proposer de nouvelles voies thérapeutiques pour les patients non éligibles aux thérapies ciblées, j’ai étudié, au niveau protéique, l’impact des mutations sur les réseaux d’interactions protéiques en utilisant la technique du BioID (proximity-dependent biotinylation identification). Plus particulièrement, je me suis intéressé aux mutations activatrices de l’EGFR, KRAS, BRAF et ALK. Les protéines de la famille RAS (HRAS, NRAS, KRAS) étant mutées dans plus de 30% des cancers, je me suis également intéressé aux réseaux d’interactions protéiques portés par ces trois isoformes afin de mettre en évidence des interactions protéiques spécifiques à l’isoforme KRAS.Au cours de ma thèse, j’ai montré que les réseaux d’interaction caractérisés par le BioID sont bien plus denses que ceux obtenus par la technique plus conventionnelle de purification par affinité, et qu’ils permettent de mettre en évidence des interacteurs spécifiquement dérégulés par l’apparition de mutations activatrices. Par ailleurs les modèles cellulaires HEK293 (cellules humaines embryonnaires de rein) et BEAS2B (cellules pulmonaires d’origine non-cancéreuses) ont montré un fort recouvrement des interacteurs identifiés, ce qui suggère que la stratégie employée est pertinente pour identifier des interacteurs spécifiques de mutations. Ce travail de thèse a permis d’identifier une série de plusieurs interacteurs spécifiques des formes mutante de KRAS, d’EGFR, de BRAF, de NRAS et de la fusion EML4-ALK. Treize interacteurs spécifiques de la forme mutée de KRAS ont été validés fonctionnellement dans des modèles cellulaires de cancers du poumon. Enfin, en utilisant les données de BioID, un modèle préliminaire de résistance de l’EGFR aux thérapies ciblées a pu être élaboré, lequel fait apparaitre les protéines CBL et IGF2R comme des protéines potentiellement impliquées dans l’acquisition des résistances aux thérapies ciblées.Ce travail de thèse propose ainsi de nouvelles perspectives quant à la détermination des mécanismes de résistance spécifiques aux thérapies ciblées et à l’identification de nouvelles cibles thérapeutiques chez les patients présentent des mutations activatrices. / Lung cancer is the leading cause of cancer-related death in France and in the world. It is a cancer of poor prognosis, diagnosed at the late stage III or IV, with a 5-years survival of 6% and 1%, respectively. This cancer encompass several histological types, and among them adenocarcinoma account for 40% of the diagnosis. Genetic sequencing of stage IV tumors highlights redundant mutations, and generally exclusives from each other’s, of KRAS, EGFR, BRAF and ALK genes. The identification of these mutations enable, within companion test, to make eligible patients for targeted therapies when molecules are available.Even though these targeted therapies represent a true revolution in patient’s care, the majority of them cannot benefit from these treatments because their tumors do not harbor activating mutations that are targetable (e.g. absence of EGFR, BRAF and ALK mutation, presence of KRAS mutation). Additionally, when they can be treated using an oral molecule, the benefit observed is unfortunately poor in terms of period of time, and all the patients will escape from the treatment. This is for example the case with EGFR mutations.To better understand the molecular mechanisms associated with the resistance events observed in the clinic, and to propose new therapeutics for patient not-eligible for targeted therapies, I studied at the proteome level, the impact these mutations on protein networks, using the BioID technology (proximity-dependent biotinylation identification). More particularly, I have been interested in the activating mutation of EGFR, KRAS, BRAF and ALK. Considering that proteins from the RAS family (HRAS, NRAS and KRAS) are mutated in around 30% of cancers, I have been also interested in the protein network of these proteins to highlight interaction specific to the KRAS isoform.During my thesis, I showed that the protein networks characterized using BioID are much more dense compared to those identified with the more conventional technic of AP-MS (Affinity-purification and mass spectrometry), and that they enable to identify interactors specifically deregulated upon activating mutation. Additionally, the HEK293 cell model (Human Embryonic Kidney) and BEAS2B cell model (non-cancerous lung cell line) showed a high overlapping degree of the interactors identified, suggesting that the strategy used is relevant to identify interactors specific to mutations. This thesis enabled to identify several interactors specific to the mutant KRAS, EGFR, BRAF, NRAS and EML4-ALk fusion. Thirteen interactors specific to the mutated-KRAS have been functionally validated in lung-cancer cell lines models. Finally, using BioID data I have been able to propose a model of EGFR resistance to targeted therapies. This model shows that CBL and IGH2R might be the EGFR partners responsible for therapeutic escape.Altogether, this thesis propose new perspective to determine resistance mechanisms and to identify new therapeutic targets for KRAS-mutated patients.

Les argiles sont des minéraux complexes présentant une porosité multi-échelles et une aptitude à gonfler sous atmosphère humide. Ces matériaux ont diverses applications en catalyse, dans le stockage des déchets, dans le bâtiment… Pourtant, les propriétés de l'eau confinées sont encore mal comprises, notamment en raison de la complexité de l'eau elle-même. Le but de ce travail est, en utilisant principalement les simulations moléculaires et les spectrométries vibrationnelles, de comprendre la structure et la dynamique de l'eau confinée dans les argiles.Afin d'évaluer la précision des modèles numériques pour décrire l'eau confinée dans les argiles, et pour comprendre l'origine de ses propriétés structurales et dynamiques, un large part de ce travail est consacrée aux briques constitutives de l'argile : l'eau pure, l'eau interfaciale et l'eau salée. A ce titre, on étudie les propriétés viscoélastiques de l'eau du domaine surfondu jusqu'à la température d'ébullition par dynamique moléculaire classique. On analyse aussi les propriétés de frottement près d'une surface type, et la précision des approches ab initio et des modèles de sels.Dans une seconde partie, on confronte ces résultats aux propriétés de l'eau confinée dans les argiles à basse température et à température ambiante, expérimentalement et numériquement. Les expériences consistent en des mesures exhaustives par spectrométrie d'absorption dans l'infrarouge moyen et lointain, tandis que les calculs sont des simulations de dynamique moléculaire classique. En particulier, on s'intéresse à l'existence de transitions de phases induites par le confinement ou les variations de température / Clay are complex minerals with a multiscale porosity and a remarkable ability to swell under humid atmosphere. These materials have many applications in catalysis, waste management, construction industry... However, the properties of confined water are still not fully understood, due in particular to the complexity of water itself. The aim of this work is, using mainly molecular simulations and vibrational spectroscopy, to understand the structure and the dynamics of water confined in clay minerals. To evaluate the accuracy of numerical models to describe water confined in clay minerals, and to understand the origin of its structural and dynamical properties, a large part of the work was devoted to the building blocks of clays: pure bulk water, water at the surface of a solid, and salt water. To this extent, the viscoelastic properties of water from the deeply supercooled regime to the boiling temperature were investigated using classical molecular dynamics. The evolution of the friction properties of water on a prototypical solid surface was also analyzed, and the accuracy of ab initio approaches and empirical salt models was studied.In a second part, those results were confronted to the properties of water confined in clay minerals at low and room temperature, studied both experimentally and numerically. Experimental work consisted mostly in extensive far- and -mid infrared absorption spectrometry measurements, whereas numerical work mainly consisted in empirical molecular dynamics simulations. Especially, the existence of confinement- or temperature-induced phase transitions of confined water was investigated

Le trypanosome sud américain, Trypanosoma cruzi, transmis par un insecte hématophage de type triatome est le protozoaire connus pour causer la maladie de Chagas chez l’Homme. Le cycle de vie de ce parasite alterne à la fois sur le type d’hôte, insecte ou hôte vertébré, et sur la forme :trypomastigote pour la forme quiescente et amastigote et épimastigote pour les formes prolifératives. Concernant la forme, seuls les parasites épimastigotes évoluent et prolifèrent dans le tube digestif des triatomes et possèdent un système endocytaire actif nécessaire à leur besoin énergétique. Toutefois, cette endocytose est restreinte à deux sites membranaires, la poche flagellaire et le cytostome, à partir desquels se créent des cargos endocytaires. Ces cargos endocytaires fusionnent ensuite avec un réseau vésiculaire endosomal qui délivre son contenu dans des réservosomes, compartiments similaires aux lysosomes.Chez le trypanosome africain (Trypanosoma brucei brucei), l’endocytose ne se réalise qu’au niveau de la poche flagellaire. Certaines protéines appartenant à cette voie endocytaire sont modifiées par de longues chaines de résidus poly-N-acétyllactosamine (pNAL) de manière post-traductionnelle. Initialement, il a été proposé que ces résidus puissent agir en tant que signal de tri dans le processus d’endocytose chez ces parasites.En nous basant sur les travaux qui ont été réalisés chez le trypanosome africain, nous nous sommes proposés d’approfondir les connaissances sur la voie endocytaire du trypanosome sud américain (Trypanosoma cruzi) qui est beaucoup moins étudié. Pour ce faire, à l’aide de deux lectines, la tomatolectine et la lectine de Griffonia simplicifolia qui présentent respectivement une affinité pour les résidus pNAL et les résidus N-acétylglucosamine (GlcNAc) en fin de chaine, nous avons pu enrichir et caractériser par LC-MS², 173 glycoprotéines putatives dont plus de 13% sont localisées dans la voie endocytaire. Parmi les protéines identifiées, en plus des nombreuses hydrolases lysosomiales, nous avons pu identifier une lectine de type C localisée dans la partie antérieure des parasites, au niveau des principaux sites endocytaires. Cette dernière possédant de nombreux résidus en commun avec les récepteurs de type scavengers, elle pourrait donc jouer un rôle important dans la fixation et l’endocytose de certains nutriments.Nos travaux ont ainsi permis d’établir que similairement aux trypanosomes africains, Trypanosoma cruzi possèdent des glycoprotéines modifiées par des N-glycanes contenant des pNAL. Nos travaux ont également permis d’établir que ces résidus s’associent préférentiellement aux glycoprotéines de la voie endocytaire (au niveau du cytostome et du réservosome) de la forme épimastigote. L’ensemble des résultats obtenus durant cette thèse tendent à montrer que les résidus pNAL des glycoprotéines présentes dans la voie endocytaire ont été conservées entre les deux parasites étudiés (Trypanosoma cruzi et Trypanosoma brucei brucei). / Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Les interactions non-covalentes (NCI pour Non-Covalent Interactions) stabilisant les complexes non-covalents biologiques (NCX pour Non-Covalent compleXes) régissent la majorité des processus cellulaires indispensables au développement et au bon fonctionnement de tout organisme vivant. Toutes les fonctions de l'ADN, tels que son conditionnement, sa réplication et la régulation de son expression, sont permises par la formation et la dissociation de NCI avec des protéines. La compréhension des bases de ces processus cellulaires de l'ADN au niveau moléculaire est un sujet d'actualité et d'une importance fondamentale. Des informations essentielles peuvent être obtenues par spectrométrie de masse (MS pour Mass Spectrometry) qui joue un rôle de plus en plus important dans ce domaine. Malgré la technologie avancée déjà mise en ¿uvre, le développement de nouveaux concepts d'ionisation et d'activation implémentent perpétuellement la MS. Les travaux de thèse exposés à travers ce manuscrit présente l'étude de la stabilité des NCI maintenant les NCX biologiques par la comparaison des voies de fragmentations observées en mode positif et en mode négatif mais aussi par l'application de certains concepts récents de la MS comme : (i) l'utilisation d'agents de " superchargement " et, (ii) le développement et l'utilisation d'une source V-EASI (pour Venturi Easy Ambiant Sonic-spray Ionization) permettant l'aspiration libre de la solution et la désorption/ionisation des analytes par la seule vélocité du gaz de nébulisation. / Non-covalent interactions (NCI) stabilizing biological non-covalent complexes (NCX) lead most of cellular processes compulsory for the development and the functioning of all living organisms. All DNA functions, such as its conditioning, its replication and the regulation of its expression, are allowed by the formation and the dissociation of NCI with proteins. The comprehension of cellular processes basis of DNA at the molecular level is both topical and fundamental. Crucial information can be obtained by mass spectrometry (MS) which plays an increasing role in this field. Despite the already advanced technology applied, the development new ionization and activation concepts implement perpetually the MS. The Ph.D. work described through this manuscript presents the study of NCI maintaining the biological NCX by the comparison of fragmentation pathways observed in positive ion mode and in negative ion mode but also by the application of some recent MS concepts like: (i) the use of supercharging reagents and, (ii) the development and the use of a Venturi Easy Ambiant Sonic-spray Ionization (V-EASI) source allowing the free aspiration of the solution and the desorption/ionization of the analytes only by the velocity of the spraying gas.

Que ce soit lors de la prévention d'actes malveillants ou l'expertise post-attentat, les techniques de prélèvement par frottis et d'analyse d'explosifs se doivent d'être à la fois fiables et sensibles. La méthode par chromatographie en phase liquide (HPLC) couplée à la spectrométrie de masse (MS) présente les caractéristiques requises mais nécessite une étape importante de préparation de l'échantillon et un temps d'analyse conséquent. L'évaluation des performances du couplage HPLC-MS pour l'analyse de frottis réalisés sur des matrices textiles et le développement d'une méthode d'analyse directe et quasi-instantanée de la surface de l'échantillon constituent l'objet de ce mémoire. Pour ce second objectif, les sources d'ionisation ambiante DESI et DART, couplées à la spectrométrie de masse haute résolution (HRMS) ont été utilisées. Une part importante de ce travail a été consacrée à l'étude des mécanismes CID des explosifs, lors de laquelle la HRMS a montré tout son intérêt. Si l'utilisation de la source DESI est plus délicate pour l'étude des surfaces textiles hydrophiles et absorbantes, le potentiel qualitatif de la source DART a été démontré avec succès sur des échantillons simulés et réels. Des résultats prometteurs illustrent la validité de cette approche analytique à la fois sensible, rapide et facile à mettre en ¿uvre, et encouragent à poursuivre les travaux vers une analyse quantitative. / Swabbing and analysis protocols for trace explosives detection have to be both reliable and sensitive, either for prevention measures against bomb attacks or for post-blast scene investigations. The coupling of mass spectrometry (MS) with liquid chromatography (HPLC) offers the required features but important sample preparation steps are often needed and chromatographic separations can require long run times. The evaluation of an LC-MS coupling for the analysis of fabric swabs and the development of a direct and nearly instantaneous method for sample surface analysis are the subjects of this dissertation. DESI and DART ion sources coupled with high resolution mass spectrometry (HRMS) were used for this second method. Part of this work was devoted to the study of CID mechanisms of explosives, in which HRMS appears to present a great interest. Even though the use of DESI source for hydrophilic and absorbent fabric samples analysis is tricky, DART source was successfully applied to qualitative analysis of simulated as well as real samples. Very promising results strengthen the relevance of this direct approach both sensitive, rapid and easily implementable, and encourage pursuing the studies toward quantitative analysis. Keywords: Forensic, explosives, fabrics, extraction, high resolution mass spectrometry, ESI, ambient ionization/desorption (DESI, DART), CID mechanisms, negative ions.

La malnutrition protéino-énergétique (MPE), de diagnostic clinique, est insuffisamment recherchée à l'hôpital. Depuis 2010, nous avons initié des enquêtes annuelles multicentriques nationales puis internationales qui fixent la fréquence de la MPE chez l'enfant hospitalisé autour de 10%. La gravité de la MPE dépend de son impact sur le métabolisme protéique. Il manque actuellement un biomarqueur simple et fiable de la MPE. La mesure de l'abondance isotopique naturelle (AIN) en 15N dans les protéines totales de phanères est testée comme index du métabolisme protéique. Cette méthode innovante est non invasive et adaptée à la pédiatrie.Nous avons observé une AIN en 15N des cheveux systématiquement supérieure chez le nouveau-né par rapport à sa mère, alors que les acides aminés proviennent d'une source commune, suggérant un métabolisme protéique différent. Dans la néphropathie diabétique, l'AIN en 15N des cheveux était corrélée aux indices de filtration glomérulaire et donc à l'impact de la maladie sur le métabolisme protéique. Chez la souris, la restriction protéique pendant la gestation et/ou la lactation entrainait une modification de l'AIN en 15N à 16 mois, témoin d'une empreinte nutritionnelle à l'âge adulte. Nos données chez l'homme et chez l'animal suggèrent un fractionnement isotopique lié au métabolisme protéique. Cette propriété fait de la mesure de l'AIN en 15N un potentiel biomarqueur utile en pratique clinique. Il est nécessaire de poursuivre nos travaux de recherche chez l'animal et sur la cellule pour explorer les mécanismes biochimiques responsables. / Protein-energy malnutrition (PEM) is insufficiently investigated in pediatric wards. Since 2010, we initiated annual national then international multicentric surveys, which evaluated PEM frequency around 10%. PEM diagnosis is clinical and its severity depends on the impact on protein metabolism. It currently lacks a simple and reliable biological marker of PEM. The measurement of the hair bulk 15N natural isotopic abundance (NIA) is assessed as an index of the protein metabolism. This innovative measurement is a non-invasive method, suitable for Pediatrics.We observed a bulk hair 15N NIA systematically higher in the newborn from its mother, while amino acids come from the same source, suggesting a different protein metabolism. In diabetic nephropathy, bulk hair 15N NIA was correlated to glomerular function indices, and thus to the impact of chronic kidney disease on protein metabolism. In mice, protein restriction during gestation and/or lactation resulted in a modification of bulk hair 15N NIA at 16 months, suggesting a nutritional imprinting in adulthood. Our data in humans and animals suggest that an isotopic fractionation is linked to protein metabolism. Thus bulk 15N NIA may be a potential useful biomarker in clinical practice. Further researches in animals and cells are needed to explore the biochemical mechanisms of isotope fractionation.