Détermination de facteurs spectroscopiques absolus par réactions de knockout et de transfert.

Les facteurs spectroscopiques nous renseignent sur l'occupation des couches nucléaires et peuvent être extraits par des réactions directes comme le transfert à basse énergie et le knockout aux énergies intermédiaires. L étude récente de noyaux radioactifs de la couche sd ayant une large différence d'énergie de séparation, DeltaS=Sp-Sn~20 MeV, montre que les sections efficaces d arrachage d un nucléon très lié sont considérablement réduites par rapport aux prédictions théoriques. Cette tendance n est pas observée pour des noyaux moins exotiques, jusqu à DeltaS~12 MeV, par réaction de transfert (d,p).Pour comprendre l'origine de cette réduction, nous avons réalisé deux expériences complémentaires sur un noyau présentant une large différence d énergie de séparation l 14O : (i) le knockout d'un nucléon au NSCL, 14O (53MeV/n) et 16C (75 MeV/n), sur une cible de 9Be; (ii) le transfert d'un nucléon avec le faisceau d 14O à 18MeV/n de SPIRAL, 14O(d,t)13O et 14O(d,3He)13N, étudié avec le dispositif MUST2. L'analyse des données présentée en détails dans ce manuscrit conduit à des facteurs spectroscopiques incompatibles entre ces deux expériences lorsqu'un neutron fortement lié est enlevé ou transféré de l'14O. Dans le cas du knockout, la section efficace mesurée est fortement réduite par rapport aux prédictions basées sur un modèle eikonal et le modèle en couches. La distribution en moment parallèle de l 13O mesurée après l arrachage d un neutron présente par ailleurs une forme qui n est pas reproduite par le modèle eikonal. Dans le cas du transfert, une telle réduction n'est pas observée et le rapport entre expérience et théorie est compatible avec ce qui est obtenu pour les noyaux stables. Ces résultats suscitent de nouveaux développements théoriques pour la modélisation du mécanisme de réaction dans ces cas extrêmes où le nucléon enlevé est fortement lié.The distribution of spectroscopic strength in nuclei can be extracted from direct-reaction cross section measurements, as one-nucleon knockout at intermediate energy or transfer at low energy. The study of deeply-bound nucleon removal from several sd-shell nuclei having a large difference of proton-neutron separation energies, DeltaS=Sp-Sn~20 MeV, exhibits experimental cross sections about four times smaller than theoretical predictions from state-of-the-art calculations. This trend is not observed from (d,p) transfer reactions with nuclei having smaller separation energy asymmetry, DeltaS~12 MeV.To investigate the origin of this reduction, we have performed two complementary experiments for the 14O case having a large energy asymmetry: (i) one-nucleon knockout from 14O (53 MeV/n) and 16C (75 MeV/n) on a 9Be target at the NSCL; (ii) one-nucleon transfer reaction using SPIRAL beam, 14O(d,t)13O and 14O(d,3He)13N at 18 MeV/n, and the MUST2 array. The analysis of the data presented in this document leads to a discrepancy between the spectroscopic factors extracted from these two experiment when a deeply-bound neutron is removed from 14O. In the neutron knockout from 14O, the cross section is strongly reduced compared to predictions based on an eikonal model and shell model spectroscopic factors. Moreover, several deviations from the eikonal prediction are observed on the shape of the parallel momentum distribution of the ejectile 13O. For the transfer 14O(d,t)13O, such a reduction is not observed and results are in agreement with stable nuclei values. These results call for new theoretical developments concerning the description of the reaction mechanism when a deeply-bound nucleon is removed from a nucleus.PARIS11-SCD-Bib. électronique (914719901) / SudocSudocFranceF

Etude de la réaction d'intérêt astrophysique 60Fe(n; gamma)61Fe par réaction de transfert (d,p) gamma

Le 60Fe présente un intérêt particulier en astrophysique nucléaire. En effet, la récente observation de ses raies gamma caractéristiques par les satellites RHESSI et INTEGRAL permet d'accéder au flux total de 60Fe intégré sur toute la Galaxie. De plus, l'observation d'un excès de 60Ni (noyau-fils du 60Fe) dans les grains pré-solaires fournit des contraintes sur les conditions de formation du système solaire primitif.Cependant, les sections efficaces de certaines réactions intervenant dans la nucléosynthèse du 60Fe et incluses dans les modèles stellaires présentent encore des incertitudes. C'est le cas notamment de la réaction 60Fe(n, gamma) 61Fe qui est responsable de la destruction du 60Fe. La section efficace totale de cette réaction peut être divisée en deux parties : la composante directe, impliquant les états situés sous le seuil de séparation neutron du 61Fe, et la composante résonante.Nous avons amélioré les connaissances spectroscopiques du 61Fe afin d'évaluer la contribution de la capture directe au taux de la réaction 60Fe(n, gamma)61Fe. Pour cela, nous avons étudié la réaction 60Fe(n, gamma) 61Fe par la réaction de transfert d(60Fe, p gamma)61Fe à l'aide du dispositif expérimental CATS/MUST2/EXOGAM sur la ligne LISE au GANIL. L'analyse en DWBA des distributions angulaires expérimentales des protons a permis d'extraire les moments angulaires et les facteurs spectroscopiques de différents états du 61Fe identifiés et peuplés sous le seuil de séparation neutron. Une comparaison des résultats expérimentaux obtenus pour le 61Fe avec ceux de noyaux similaires et avec des calculs modèle en couches a également été effectuée.60Fe is of special interest in nuclear astrophysics. Indeed the recent observations of 60Fe caracteristic gamma-ray lines by the RHESSI and INTEGRAL spacecrafts allowed to measure the total flux of 60Fe over the Galaxy. Moreover the observation in presolar grains of an excess of the daughter-nuclei of 60Fe, 60Ni, gives constraints on the conditions of formation of the early solar system. However, the cross-sections of some reactions involved in 60Fe nucleosynthesis and included to stellar models are still uncertain. The destruction reaction of 60Fe, 60Fe(n, gamma)61Fe, is one of them. The total cross-section can be separate into two contributions : the direct one, involving states below the neutron separation threshold of 61Fe, and the resonant one.We improved 61Fe spectroscopy in order to evaluate the direct capture part of the 60Fe(n, gamma)61Fe reaction cross-section. 60Fe(n, gamma)61Fe was thus studied via d(60Fe, p gamma)61Fe transfer reaction with the CATS/MUST2/EXOGAM setup at LISE-GANIL. DWBA analysis of experimental proton differential cross-sections allowed to extract orbital angular momentum and spectroscopic factors of different populated states identified below the neutron threshold. A comparison of experimental results for 61Fe with experimental results for similar nuclei and with shell-model calculations was also performed.PARIS11-SCD-Bib. électronique (914719901) / SudocSudocFranceF

Étude du noyau très riche en neutrons 10He par réaction de transfert d'un proton 11Li(d,3He)

La physique à la drip-line offre l'opportunité d'étudier les noyaux à la limite du paysage couvert par la physique nucléaire, où l'addition de nouveaux protons et neutrons ne peut plus être supportée. A l'approche de la drip-line, la structure même des noyaux se trouve modifiée par rapport aux plus stables. Les fermetures de couches classiques disparaissent et de nouveaux phénomènes surgissent, tels que la clusterisation et les halos. Dans ce travail, nous avons revisité la spectroscopie du noyau non-lié 10He par l'intermédiaire d'une réaction de transfert d'un proton 11Li(d,3He) à 50 AMeV étudiée par la méthode de masse manquante. Pour ce faire, nous avons utilisé le détecteur MUST2 sur la ligne RIPS du RIKEN Nishina center. La partie expérimentale de ce travail repose sur un dispositif novateur utilisant des détecteurs de silicium très fins. Pour la première fois, la mise en oeuvre de ces derniers en conjonction avec des détecteurs sensibles en position de haute granularité a été démontrée. L'approche par réaction de transfert conduit à des résultats très clairs sur la position du premier état résonant du 10He, trouvé dans ce travail à 1.4(3) MeV, en accord avec la plupart des précédents travaux expérimentaux. L'obtention pour la première fois d'un facteur spectroscopique permet de nous renseigner sur la nature du recouvrement , trouvé égale à 0.13(6).Physics at the drip-line offer the opportunity to study nuclei at the limits of the nuclear landscape, where additional protons or neutrons can no longer be kept in the nucleus. In the vicinity of the drip-lines, the structural features of the nuclei change with respect to the more stable nuclei, the normal shell closure of particles disappear and new phenomena appear, such as clusterization and halo. In this work we have revisited the spectroscopy of the unbound 10He by means of the 11 Li(d,3 He) reaction at 50 AMeV studied in missing mass method with the MUST2 array at the RIPS beam line of RIKEN. The experimental part of this study rely on new detection set-up using very thin silicon detectors. For the first time, the effective operability of these detectors, in conjunction with high granularity position sensitive detectors, was proved. The transfer reaction approach led to clear results on the 10He first resonant state position, found in this work at 1.4(3) MeV, in agreement with most of the previous experimental works. The extraction of a spectroscopic factor for the first time shed light on the overlap, found to be 0.13(6).PARIS11-SCD-Bib. électronique (914719901) / SudocSudocFranceF

Réalisation d un mannequin anthropomorphe pourvu de détecteurs afin d évaluer la dose efficace aux postes de travail soumis à des champs photoniques (étude expérimentale)

Le travail de thèse se propose d étudier la faisabilité pratique de la réalisation de cet instrument d expertise qui sera utilisé par le Laboratoire de Dosimétrie des Rayonnements Ionisants pour l étude des postes en radioprotection. Le travail se divise en deux aspects principaux : le premier concerne, le système de dosimétrie dont les détecteurs seront insérés dans le mannequin et le deuxième étudie (par simulation à l aide d un code de calcul Monte Carlo) les précisions des estimations de E pour différentes configurations d irradiation que l on pourrait obtenir avec notre instrument de mesure, en prenant en considération toutes les contraintes expérimentales. La caractérisation du détecteur a permis d obtenir une mesure de la dose approchant à +-30 % la dose déposée dans le tissu-mou dont est constitué le mannequin pour la gamme d énergie entre 60 keV et 4 MeV. Les simulations numériques Monte Carlo, ont été réalisées à partir de la voxelisation d un mannequin physique existant dans lequel ont été modélisés les capteurs placés aux positions déterminées lors de l étude théorique, adaptées à notre géométrie. Ainsi, pour des irradiations homogènes, hétérogènes et typiques d un poste de travail, le mannequin instrumenté permettrait l estimation de la dose efficace E à +-25 % pour la gamme d énergie de 50 keV à 4 MeV. La plus value du mannequin instrumenté sur la précision de l estimation de E a été démontrée par comparaison aux valeurs obtenus pour l équivalent de dose individuel Hp(10) pour les configurations étudiées.ORSAY-PARIS 11-BU Sciences (914712101) / SudocSudocFranceF

Evolution of the shell structure in medium-mass nuclei (search for the 2d5/2 neutron orbital in 61Ni)

La fermeture de couche de l'oscillateur harmonique à N=40 dans le 68Ni est faible et perd sa rigidité après l'enlèvement (ou l'ajout) de paires de protons. Les calculs effectués dans cette région de masse prédisent un nouvel îlot d'inversion à N=40 semblable à celui à N=20 et montrant que le placement de l'orbital neutron 2d5/2 est un ingrédient essentiel pour l'interprétation de la structure nucléaire à N 40. La différence d'énergie 1g9/2-2d5/2 a été déterminée dans le noyau 69Ni en utilisant la réaction de transfert d'un neutron d(68Ni,p) en cinématique inverse. L'expérience réalisée au GANIL utilisait un faisceau de 68Ni à 25,14 MeV/u. Les noyaux 68Ni séparés par le spectromètre LISE3 ont ensuite interagit avec une cible de CD2 d'épaisseur 2,6 mg/cm2. Le dispositif expérimental était composé principalement des détecteurs CATS/MUST2-S1/EXOGAM couplés à une chambre d'ionisation et un scintillateur plastique. Les moments angulaires et les facteurs spectroscopiques de l'état fondamental (Jp = 9/2+) et d'un doublet d'états ( Jp = 5/2+) autour de 2,48 MeV, associés à la population des orbitales 1g9/2 et 2d5/2, ont été obtenus après la comparaison des sections efficaces différentielles et des calculs ADWA. Les spins des états observés ont été attribués après comparaison aux calculs de modèles en couches dans un grand espace de valence. La position de l'orbitale 2d5/2 dans 69Ni a été établie pour la première fois. Nos mesures confirment l'hypothèse de la faible différence d'énergie ( 2,5 MeV) entre l'orbitale neutron 2d5/2 et l'orbitale 1g9/2 et son importance pour décrire la structure des noyaux autour de N=40.The harmonic oscillator shell closure at N=40 in 68Ni is weak and loses its strength when removing (or adding) pair of protons. Calculations performed in this mass region predict a new island of inversion at N=40 similar to the one at N=20. Using a large valence space, the neutron orbital 2d5/2 is shown to be a crucial ingredient for the interpretation of the nuclear structure at N 40. The neutron 1g9/2-2d5/2 energy difference has been determined in 69Ni using the d(68Ni,p) transfer reaction in inverse kinematics. The experiment performed at GANIL used a 68Ni beam at 25.14 MeV/u seperated by the LISE3 spectrometer was impinging a CD2 target of 2.6 mg/cm2 thickness. The experimental setup consisted of CATS/MUST2-S1/EXOGAM detectors coupled to an ionization chamber and a plastic scintillator. The angular momenta and spectroscopic factors of the ground state (Jp = 9/2+) and a doublet of states ( Jp = 5/2+) around 2.48 MeV corresponding to the population of the 1g9/2 and the 2d5/2 orbitals, were obtained from the comparison between the experimental cross-sections as a function of the proton detection angle and ADWA calculations. The spins of the observed states were assigned by comparaison to large scale Shell-Model calculations. The position of the 2d5/2 orbital in 69Ni has been established for the first time. Our measurements support the hypothesis of a low-lying 2d5/2 orbital ( 2,5 MeV) with respect to the 1g9/2 neutron orbital and thus its major role in the structure of the nuclei around N=40.STRASBOURG-Bib.electronique 063 (674829902) / SudocSudocFranceF

Identification of NOX2 regions for normal biosynthesis of cytochrome b558 in phagocytes highlighting essential residues for p22phox binding.

International audienceCytochrome b558, the redox core of the NADPH oxidase (NOX) complex in phagocytes, is composed of NOX2 and p22phox, the synthesis of which is intimately connected but not fully understood. We reproduced 10 rare X-minus chronic granulomatous disease (CGD) mutations of highly conserved residues in NOX1-NOX4, in X0-CGD PLB-985 cells in order to analyse their impact on the synthesis of cytochrome b558. According to the impact of these mutations on the level of expression of NADPH oxidase 2 (NOX2) and its activity, mutants were categorized into group A (W18C, E309K, K315del and I325F), characterized by a linear relationship between NOX2 expression and NOX activity, and group B (H338Y, P339H, G389A and F656-F570del), showing an absence of NOX activity associated with variable levels of NOX2 expression. These last residues belong to the FAD-binding pocket of NOX2, suggesting that this functional domain also plays a role in the structural integrity of NOX2. Finally, we observed an abnormal accumulation of p65 (65-kDa monomer), the NOX2 precursor and p65-p22phox dissociation in the W18C, E309K, I325F and G389A mutants, pointing out a possible role of the first transmembrane domain (Trp18), and the region between the membrane and the dehydrogenase domain of NOX2 (Glu309, Ile325 and Gly389), in the binding with p22phox

Regulation of NADPH Oxidase Activity in Phagocytes: RELATIONSHIP BETWEEN FAD/NADPH BINDING AND OXIDASE COMPLEX ASSEMBLY*

The X+-linked chronic granulomatous disease (X+-CGD) variants are natural mutants characterized by defective NADPH oxidase activity but with normal Nox2 expression. According to the three-dimensional model of the cytosolic Nox2 domain, most of the X+-CGD mutations are located in/or close to the FAD/NADPH binding regions. A structure/function study of this domain was conducted in X+-CGD PLB-985 cells exactly mimicking 10 human variants: T341K, C369R, G408E, G408R, P415H, P415L, Δ507QKT509-HIWAinsert, C537R, L546P, and E568K. Diaphorase activity is defective in all these mutants. NADPH oxidase assembly is normal for P415H/P415L and T341K mutants where mutation occurs in the consensus sequences of NADPH- and FAD-binding sites, respectively. This is in accordance with their buried position in the three-dimensional model of the cytosolic Nox2 domain. FAD incorporation is abolished only in the T341K mutant explaining its absence of diaphorase activity. This demonstrates that NADPH oxidase assembly can occur without FAD incorporation. In addition, a defect of NADPH binding is a plausible explanation for the diaphorase activity inhibition in the P415H, P415L, and C537R mutants. In contrast, Cys-369, Gly-408, Leu-546, and Glu-568 are essential for NADPH oxidase complex assembly. However, according to their position in the three-dimensional model of the cytosolic domain of Nox2, only Cys-369 could be in direct contact with cytosolic factors during oxidase assembly. In addition, the defect in oxidase assembly observed in the C369R, G408E, G408R, and E568K mutants correlates with the lack of FAD incorporation. Thus, the NADPH oxidase assembly process and FAD incorporation are closely related events essential for the diaphorase activity of Nox2

Role of putative second transmembrane region of Nox2 protein in the structural stability and electron transfer of the phagocytic NADPH oxidase.

International audienceFlavocytochrome b(558) (cytb) of phagocytes is a heterodimeric integral membrane protein composed of two subunits, p22(phox) and gp91(phox). The latter subunit, also known as Nox2, has a cytosolic C-terminal "dehydrogenase domain" containing FAD/NADPH-binding sites. The N-terminal half of Nox2 contains six predicted transmembrane α-helices coordinating two hemes. We studied the role of the second transmembrane α-helix, which contains a "hot spot" for mutations found in rare X(+) and X(-) chronic granulomatous disease. By site-directed mutagenesis and transfection in X-CGD PLB-985 cells, we examined the functional and structural impact of seven missense mutations affecting five residues. P56L and C59F mutations drastically influence the level of Nox2 expression indicating that these residues are important for the structural stability of Nox2. A53D, R54G, R54M, and R54S mutations do not affect spectral properties of oxidized/reduced cytb, oxidase complex assembly, FAD binding, nor iodonitrotetrazolium (INT) reductase (diaphorase) activity but inhibit superoxide production. This suggests that Ala-53 and Arg-54 are essential in control of electron transfer from FAD. Surprisingly, the A57E mutation partially inhibits FAD binding, diaphorase activity, and oxidase assembly and affects the affinity of immunopurified A57E cytochrome b(558) for p67(phox). By competition experiments, we demonstrated that the second transmembrane helix impacts on the function of the first intracytosolic B-loop in the control of diaphorase activity of Nox2. Finally, by comparing INT reductase activity of immunopurified mutated and wild type cytb under aerobiosis versus anaerobiosis, we showed that INT reduction reflects the electron transfer from NADPH to FAD only in the absence of superoxide production

Down-regulation of NOX2 activity in phagocytes mediated by ATM-kinase dependent phosphorylation

NADPH oxidases (NOX) have many biological roles, but their regulation to control production of potentially toxic ROS molecules remains unclear. A previously identified insertion sequence of 21 residues (called NIS) influences NOX activity, and its predicted flexibility makes it a good candidate for providing a dynamic switch controlling the NOX active site. We constructed NOX2 chimeras in which NIS had been deleted or exchanged with those from other NOXs (NIS1, 3 and 4). All contained functional heme and were expressed normally at the plasma membrane of differentiated PLB-985 cells. However, NOX2-ΔNIS and NOX2-NIS1 had neither NADPH-oxidase nor reductase activity and exhibited abnormal translocation of p47 and p67 to the phagosomal membrane. This suggested a functional role of NIS. Interestingly after activation, NOX2-NIS3 cells exhibited superoxide overproduction compared with wild-type cells. Paradoxically, the V of purified unstimulated NOX2-NIS3 was only one-third of that of WT-NOX2. We therefore hypothesized that post-translational events regulate NOX2 activity and differ between NOX2-NIS3 and WT-NOX2. We demonstrated that Ser486, a phosphorylation target of ataxia telangiectasia mutated kinase (ATM kinase) located in the NIS of NOX2 (NOX2-NIS), was phosphorylated in purified cytochrome b after stimulation with phorbol 12-myristate-13-acetate (PMA). Moreover, ATM kinase inhibition and a NOX2 Ser486Ala mutation enhanced NOX activity whereas a Ser486Glu mutation inhibited it. Thus, the absence of Ser486 in NIS3 could explain the superoxide overproduction in the NOX2-NIS3 mutant. These results suggest that PMA-stimulated NOX2-NIS phosphorylation by ATM kinase causes a dynamic switch that deactivates NOX2 activity. We hypothesize that this downregulation is defective in NOX2-NIS3 mutant because of the absence of Ser486