Etude de la formation d'acides organiques à partir de carbone à l'état de traces en milieu acide et oxydant

PARIS-BIUSJ-Thèses (751052125) / SudocPARIS-BIUSJ-Physique recherche (751052113) / SudocSudocFranceF

Développement de nouvelles méthodes analytiques et bioanalytiques pour la détermination des composés oestrogéniques dans les matrices complexes

L'émergence de la problématique des perturbateurs endocriniens a conduit à évaluer l'exposition de l'homme et de la faune à de faibles doses des ces composés, en particulier les composés oestrogéniques. Cependant les faibles concentrations et la diversité structurale des composés actifs constituent une limitation importante pour leur analyse chimique dans des matrices complexes. Face au manque de sélectivité de l'extraction sur phase solide avec des adsorbants classiques ainsi qu'au champ d'application de l'immuno-extraction limité aux composés de structure proche, une nouvelle approche a été développée. Les récepteurs aux oestrogènes (RE), cibles endogènes des composés oestrogéniques, ont été utilisés pour l'extraction de ces composés reliée à leur mode d'action commun. Un RE recombinant a été produit dans des bactéries et différentes approches ont été étudiées pour leur immobilisation sur support solide. Le greffage covalent sur silice et les différents paramètres clés de la chromatographie d'affinité ont été optimisés, permettant l'extraction sélective de différents composés oestrogéniques. L'utilisation de cet adsorbant couplé en ligne avec la micro chromatographie en phase liquide avec une détection par spectrométrie de masse ( CPL-SM) améliore la sensibilité et la fiabilité de l'analyse, en particulier dans les matrices complexes. Cette méthode a ainsi été utilisée avec succès pour l'analyse environnementale des composés oestrogéniques. La chromatographie d'affinité sur ions métalliques immobilisés a été évaluée comme une approche différente pour l'immobilisation non covalente des récepteurs sur une phase solide, ce qui permet une préparation aisée et rapide des supports dextraction. Une nouvelle stratégie pour le couplage en ligne avec la CPL-SM a été développée puis utilisée pour l'extraction sélective et l'analyse de composés naturels oestrogéniques présents dans les aliments.Growing concerns about endocrine disrupting chemicals have led to the evaluation of low levels exposure of humans and wildlife to these chemicals, especially for estrogenic compounds. However, the very low concentrations and the structural diversity of active chemicals constitute important drawbacks for their analytical determination in complex matrices. In order to overcome the lack of selectivity of classical solid-phase extraction sorbents and the limited scope of structurally related chemicals extraction with antibody-based sorbents, a new approach was developed. Endogenous targets of estrogenic compounds, the estrogens receptors (ERs) were used for the bio-effect related extraction of these chemicals. Recombinant ER was produced in bacteria and different approaches for its immobilization on solid-support were studied. The covalent coupling to silica and key parameters of a receptor-affinity extraction were optimized, thus allowing the selective extraction of a wide range of estrogenic compounds. The on-line coupling of the ER-based extraction to liquid micro chromatography-mass spectrometry ( LC-MS) improved sensitivity and reliability of analytical determinations of target chemicals, especially in complex matrices. This method was then successfully used for environmental monitoring of estrogenic compounds. Immobilized Metal Ion Affinity Chromatography was investigated as another approach for the ER immobilization, allowing thus a more rapid preparation of the receptor-based extraction sorbents. A new strategy was developed in order to on-line couple this solid-phase to LC-MS, and was used for the selective extraction and determination of naturally occurring estrogenic compounds in food.PARIS-Museum Hist.Naturelle (751052304) / SudocSudocFranceF

Développement d'un support d'extraction sélective à base d'aptamères (synthèse, caractérisation et application à des matrices complexes)

Un nouveau type de support d extraction sélective également fondé sur un mécanisme de reconnaissance moléculaire exploitant les propriétés des aptamères a été développé lors de cette étude. Les aptamères sont des oligonucléotides capables de fixer de manière spécifique une molécule avec une affinité comparable à celle des anticorps. Un aptamère sélectionné pour reconnaître la cocaïne a été choisi comme aptamère modèle pour cette étude de faisabilité. Différents supports d immobilisation ont été évalués et les oligoadsorbants obtenus ont été caractérisés en termes de rétention spécifique et non spécifique, de taux de greffage, et de capacité. La sélectivité du support le plus performant en milieu pur a ensuite été évaluée en réalisant l extraction de la cocaïne de plasma et de sang. L analyse chromatographique des extraits obtenus a conduit à des chromatogrammes dépourvus de co-élutions, contrairement à ceux issus des traitements généralement employés, démontrant ainsi l apport en purification de l oligoextraction. Ce développement a ensuite été transposé avec succès à un autre aptamère, l aptamère anti-ochratoxine A. L oligoadsorbant obtenu s est montré très rétentif, du fait de sa forte affinité, et a permis l extraction sélective de l ochratoxine A du vin. Les résultats obtenus sont très similaires à ceux obtenus avec un immunoadsorbant. De plus, les procédures d extraction s avèrent beaucoup plus simples à développer que pour les polymères à empreintes moléculairesThe analysis of drugs in biological fluids (urine, plasma) at the trace level needs a sample clean-up before LC/MS analysis to limit the role of matrix effect. Despite their attractive features, classical sorbents used in Solid-Phase Extraction (SPE) often lead to the co-extraction of many interfering compounds. As an alternative to this lack of selectivity, selective materials based on a molecular recognition mechanism can be used. Immunosorbents (ISs) based on immobilized antibodies produced towards a target analyte, and molecularly imprinted polymers possessing specific cavities designed for a template molecule have already shown a high potential for the selective extraction of target analytes from complex matrices. Selective extraction based on a molecular recognition mechanism can also be obtained using aptamers immobilized onto a solid support. Aptamers are oligonucleotides able to bind a specific molecule with the same affinity as antibodies. Aptamers are less expensive to produce and present a higher stability than antibodies. An aptamer selected against cocaine was immobilized on various solid supports. These sorbents were characterized in terms of binding efficiency, specific and non specific retention as well as influence of the spacer length. To evaluate the ability of this oligosorbent to extract cocaine from complex samples, plasma and blood samples were treated by the support. The analysis of the samples treated by the oligosorbent led to a very clean chromatogram making the quantification of cocaine possible whereas peak co-elutions were observed when using conventional sample treatment techniques. This illustrated the improvement of the purification step by exploiting the high selectivity of aptamers. An oligosorbent was then synthesized following the same procedure with another aptamer, selected against ochratoxin A. A high retention was observed on this sorbent and allowed the selective extraction of ochratoxine A from wine. Moreover, the extraction procedures are more simple and easier to develop than for the molecularly imprinted polymersPARIS-BIUSJ-Physique recherche (751052113) / SudocSudocFranceF

Analyse détaillée de coupes pétrolières par chromatographie en phase gazeuse multidimensionnelle

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Chromatographie multidimensionnelle (vers une caractérisation moléculaire étendue des charges type distillat sous vide et la compréhension de leur réactivité à l'hydrotraitement)

La croissance de la demande pétrolière et la limitation des ressources disponibles exigent une valorisation plus poussée du pétrole tout en limitant l'impact sur l'environnement. Ceci peut être réalisé par la mise en œuvre de procédés plus performants de purification et de conversion des coupes lourdes, notamment les distillats sous vide (DSV) (350-615C), vers des bases "carburants". Les procédés envisagés, e.g. hydrocraquage, ont un coût d'investissement très important. Parmi les axes d'amélioration, la mise en œuvre de modèles cinétiques plus précis constitue un enjeu stratégique qui s'appuie notamment sur les progrès de la caractérisation analytique des charges, l'objectif analytique étant d'obtenir une information détaillée par fraction molaire. Les données expérimentales disponibles pour les coupes lourdes sont limitées à des descriptions macroscopiques, restreignant ainsi la compréhension des réactions et donc la mise au point de modèles prédictifs (modèles de regroupement ou de réseaux d'étapes élémentaires). L'objectif de la thèse est de disposer d'un nouvel outil de caractérisation analytique des DSV, afin d'améliorer le lien entre description des charges et modèles de reconstruction, mais également pour étendre la connaissance sur les effluents des procédés de conversion, mais aussi sur le rôle des catalyseurs. L'enjeu est aussi de disposer d'un développement méthodologique applicable à terme à d'autres types de matrices complexes : liquéfiats de charbon, biomasse... Pour répondre à cette problématique, nous avons mis en œuvre des systèmes de chromatographie multidimensionnelle, permettant d'obtenir une grande capacité d'information sur les matrices très complexes. Dans une première approche, nous avons pu étendre la gamme de la chromatographie gazeuse bidimensionnelle (GC.GC) vers les DSV par l'emploi de conditions haute température (GC.GC-HT). Des choix raisonnés de conditions opératoires et un plan d'expérience ont permis l'élution des paraffines lourdes jusqu'à (nC60). En raison du nombre des coélutions, il s est avéré indispensable d étendre la sélectivité globale en ajoutant une dimension de séparation supplémentaire ou de détection. Ainsi le fractionnement de la matrice par chromatographie liquide (LC) hors ligne ou, en ligne, par chromatographie en phase supercritique (SFC) a permis d'obtenir une quantification étendue par nombre d'atomes de carbone et par familles chimiques. Ces développements ont conduit à la conception d'une instrumentation flexible innovante à trois dimensions : SFC-.GC.GC. Dans une troisième approche, l'ajout de détecteurs spécifiques du soufre et de l'azote à la GC.GC-HT a été étudié. L'emploi de nouvelles phases stationnaires, notamment à liquide ionique via l'étude de différentes combinaisons, a conduit à des résultats innovants pour les coupes lourdes. Dans une dernière partie, afin d'obtenir un mélange représentatif de matrices DSV, tous les résultats analytiques ont été rassemblés. Un ajustement des fractions molaires des molécules le composant a été nécessaire via une méthode de maximisation d'entropie, pour obtenir des résultats plus proches des valeurs expérimentales. In fine, outre les avancées analytiques liées à la GC.GC, ces travaux de thèse ont permis d'apporter des premiers éléments de réponses pour la compréhension de la réactivité liée à l'hydrotraitement. Les informations obtenues sont suffisamment pertinentes pour permettre d'enrichir l'étude du procédé via la compréhension des mécanismes réactionnels et la modélisation cinétique qui en découlePARIS-BIUSJ-Physique recherche (751052113) / SudocSudocFranceF

Etude de la complémentarité des méthodes analytiques et bioanalytiques pour la détermination des contaminants organiques environnementaux (Application aux toxines de cyanobactéries et aux xéno-oestrogènes)

L'analyse chimique de contaminants organiques dans l'environnement est un processus généralement laborieux et coûteux en raison de la complexité des échantillons et de la diversité des produits ciblés. L'utilisation d'une méthode de criblage biologique est un moyen de satisfaire aux critères de sensibilité et de rapidité exigés par l'analyse environnementale. Nous avons validé une telle approche à travers l'étude de deux classes majeures de contaminants organiques, les hépatotoxines de cyanobactéries et les xéno-oestrogènes. Les cyanobactéries sont des procaryotes photosynthétiques se développant de façon massive dans les plans d'eau et produisant des métabolites secondaires neurotoxiques ou hépatotoxiques (en particullier les microcystines). L'utilisation de la spectrométrie de masse en tandem et la construction d'une nomenclature spécifique à la fragmentation des microcystines, nous ont permis de déterminer rapidement les structures de ces toxines, et de démontrer l'applicabilité d'un test d'inhibition de la protéine phosphatase 2A au suivi environnemental des microcystines. Les xéno-oestrogènes sont des molécules capables de mimer l'action des oestrogènes. Souvent persistantes dans l'environnement, ces substances présentent des structures très variées et sont complexes à déterminer. Nous avons étudié un test à gène reporteur chez la levure (Saccharomyces cerevisiae) et validé les résultats par chromatographie en phase liquide couplée à la spectrométrie de masse, et par confrontation à un test à gène reporteur sur cellules de mammifères. Ces techniques ont permis d'étudier le devenir du 4-nonylphénol dans un écosytème aquatique reconstitué (mésocosme). Afin d'améliorer l'efficacité du processus analytique, un nouveau type de support d'extraction liquide-solide basé sur l'affinité au récepteur aux oestrogènes a été développé. Ces travaux mettent en exergue l'importance de la pluridisciplinarité en analyse environnementale, et notamment l'apport significatif de la combinaison des méthodes de détermination physico-chimiques et biologiques dans ce domaine.PARIS-Museum Hist.Naturelle (751052304) / SudocSudocFranceF

Etude des étapes de traitement de l'échantillon et de séparation dans les microsystèmes analytiques (potentiel des monolithes organiques)

Les microsystèmes analytiques intégrés s imposent aujourd hui comme une alternative de choix face à certains défis des sciences analytiques. Cependant, un de leurs inconvénients est leur faible sensibilité. Notre but a été de développer un TAS intégrant une étape de traitement de l échantillon par extraction sur phase solide et la séparation des analytes. Les phases stationnaires monolithiques à base de monomères organiques présentent l avantage de pouvoir être photopolymérisées de façon définie au sein d un canal. Ces phases stationnaires ont ici été synthétisées de manière homogène dans le canal de séparation de microsystèmes et leur potentiel séparatif a été évalué. De bonnes résolutions ainsi que des efficacités élevées ont été obtenues. Elles ont également été mises en œuvre en tant que support d extraction sur phase solide et des composés ont été préconcentrés par la mise en œuvre de mécanismes de rétention tels que l échange d ions et la phase inverse. La possibilité de coupler en ligne la préconcentration et la séparation sur la même phase a été démontrée. Enfin, en vue d insérer des phases permettant l extraction sélective de composés cibles au sein des microsystèmes, la synthèse de monolithes adaptés au greffage d anticorps a été développée en capillaire. Le potentiel des immunoadsorbants préparés à extraire un composé cible de façon sélective a été évalué par leur couplage en tant que précolonne à la nano-CPL.PARIS-BIUSJ-Thèses (751052125) / SudocPARIS-BIUSJ-Physique recherche (751052113) / SudocSudocFranceF

Développement d'un microsystème bioanalytique intégrant des nanoparticules magnétiques dédié au diagnostic de l'allergie

Dans le cadre du diagnostic de l allergie, l approche in vitro la plus utilisée consiste à quantifier les Immunoglobulines E (IgE) du patient par un immunodosage de type enzyme linked immunosorbent assay (ELISA) à l aide d un support conventionnel : la plaque de microtitration. Ces méthodes sont utilisées du fait de leur grande spécificité et sensibilité. Bien que cette technique soit facile à mettre en œuvre et automatisable, elle nécessite des volumes de réactifs importants et est limitée par le transfert de masse des analytes vers la surface du support générant ainsi des temps d analyse élevés. Nous avons élaboré un microsystème bioanalytique intégrant des nanoparticules magnétiques et dédié au diagnostic de l allergie au lait. Les nanoparticules magnétiques fonctionnalisées avec la molécule de capture, l antigène dans notre cas, sont utilisées en tant que support de l interaction et permettent ainsi de capturer la cible (IgE) en phase colloïdale. La réduction de la taille du support vers des échelles nanométriques permet d augmenter le rapport surface sur volume et de réduire les distances de diffusion. Ainsi, la cinétique d interaction entre la molécule de capture et la cible est accélérée par rapport à des supports milli ou micrométriques. Après l étape de capture de la molécule cible, les nanoparticules et donc la cible sont séparées des molécules interférentes et préconcentrées au sein d une chambre magnétique avant l étape de détection. Ainsi, le microsystème que nous avons développé a permis de diminuer les temps d analyse d un facteur 25 et de consommer 50 fois moins d échantillon par rapport à un ELISA conventionnel réalisé en plaque de microtitrationPARIS-BIUSJ-Biologie recherche (751052107) / SudocSudocFranceF

NOUVELLES TECHNIQUES D'EXTRACTION ET DE PURIFICATION APPLIQUEES AUX BOUES ISSUES DU TRAITEMENT DES EAUX USEES POUR LA DETERMINATION DE POLLUANTS ORGANIQUES PAR LES METHODES CHROMATOGRAPHIQUES

L'EPANDAGE DES BOUES EST UNE FACON ECONOMIQUE DE GERER LES GROSSES QUANTITES PRODUITES CHAQUE ANNEE LORS DU TRAITEMENT DES EAUX USEES. MAIS, LES EPANDAGES REPETES INDUISENT UN RISQUE DE POLLUTION DIFFUSE. IL EST DONC NECESSAIRE DE DEVELOPPER DES PROTOCOLES ANALYTIQUES POUR CONTROLER LA QUALITE DES BOUES, EN PARTICULIER EN CE QUI CONCERNE LES TENEURS EN POLLUANTS ORGANIQUES. NOUS NOUS SOMMES INTERESSES A DEUX GROUPES DE POLLUANTS HYDROPHOBES : LES HYDROCARBURES POLYAROMATIQUES (HPA) ET LES POLYCHLOROBIPHENYLES (PCB), AINSI QU'A UN GROUPE DE TENSIOACTIFS : LES ALKYLBENZENES SULFONATES LINEAIRES (ABSL). DU FAIT DE LA COMPLEXITE DE CE TYPE DE MATRICE TRES RICHE EN COMPOSES ORGANIQUES INTERFERENTS, LES PROTOCOLES ANALYTIQUES SONT PLUS CONTRAIGNANTS QUE CEUX MIS EN UVRE AVEC DES SOLS OU DES SEDIMENTS. LES PRINCIPALES DIFFICULTES SE SITUENT PENDANT LE TRAITEMENT DES ECHANTILLONS. DIFFERENTES TECHNIQUES MODERNES D'EXTRACTION ONT ETE MIS EN UVRE POUR EXTRAIRE SIMULTANEMENT LES HPA ET LES PCB. PAR AILLEURS, LA PURIFICATION NON SELECTIVE DES EXTRAITS SUR SILICE S'EST AVEREE ETRE BIEN ADAPTEE POUR UNE ANALYSE SIMULTANEE DE CES DEUX GROUPES DE COMPOSES PAR CHROMATOGRAPHIE EN PHASE GAZEUSE. NOUS AVONS EGALEMENT MONTRE L'EFFICACITE D'UNE PURIFICATION SELECTIVE SUR IMMUNOADSORBANT, ET VALIDE UN PROTOCOLE APPLICABLE AU CONTROLE DES HPA DANS LES STATIONS D'EPURATION. DES PROTOCOLES ANALYTIQUES, INCLUANT LA CHROMATOGRAPHIE EN PHASE LIQUIDE OU EN PHASE GAZEUSE COUPLEE A DES DETECTIONS DE FLUORESCENCE ET D'ABSORBANCE UV EN SERIE (AVEC BARRETTE DE DIODES), PAR CAPTURE D'ELECTRONS, OU ENCORE PAR SPECTROMETRIE DE MASSE, ONT ETE DEVELOPPES POUR CARACTERISER LES HPA ET LES PCB A DES CONCENTRATIONS SATISFAISANT LA LEGISLATION, ET LES ABSL AUX CONCENTRATIONS GENERALEMENT RETROUVEES DANS LES BOUES (1 A 10 G.KG -). CES PROTOCOLES ONT ETE COMPARES EN TERMES DE REPETABILITE, SENSIBILITE, RAPIDITE, FACILITE DE MISE EN UVRE ; ET ILS ONT ETE VALIDES AVEC DES MATRICES CERTIFIEES QUAND ELLES EXISTAIENT.PARIS-BIUSJ-Thèses (751052125) / SudocPARIS-BIUSJ-Physique recherche (751052113) / SudocCentre Technique Livre Ens. Sup. (774682301) / SudocSudocFranceF

ETUDE DE LA RETENTION DE POLLUANTS ORGANIQUES DE CARACTERISTIQUES PHYSICO-CHIMIQUES VARIEES SUR DES PHASES STATIONNAIRES IMMUNOSELECTIVES. APPLICATION A L'EXTRACTION DE TRACES DANS LES MATRICES ENVIRONNEMENTALES

L'ANALYSE DE MICROPOLLUANTS ORGANIQUES A L'ETAT DE TRACES DANS LES MATRICES ENVIRONNEMENTALES EST SOUVENT COMPLEXE EN RAISON DU MANQUE DE SELECTIVITE DES SUPPORTS CONVENTIONNELS D'EXTRACTION LIQUIDE-SOLIDE : DE NOMBREUX COMPOSES CO-EXTRAITS GENENT L'IDENTIFICATION DES POLLUANTS RECHERCHES. DE NOUVELLES METHODES D'EXTRACTION PLUS SELECTIVES METTANT EN JEU DES INTERACTIONS ANTIGENE-ANTICORPS ONT ETE MISES EN UVRE CES DERNIERES ANNEES. ELLES CONSISTENT A IMMOBILISER SUR SILICE DES ANTICORPS SPECIALEMENT PRODUITS CONTRE UNE MOLECULE CIBLE ET A UTILISER CE SUPPORT APPELE IMMUNOADSORBANT COMME UN SUPPORT CONVENTIONNEL DE PRECONCENTRATION. L'OBJECTIF DE CE TRAVAIL DE THESE EST D'ETUDIER LA FAISABILITE DE L'IMMUNOPRECONCENTRATION POUR DES POLLUANTS DE CARACTERISTIQUES PHYSICO-CHIMIQUES VARIEES. CES POLLUANTS SONT LES HYDROCARBURES POLYCYCLIQUES AROMATIQUES, LES COMPOSES DE LA FAMILLE DES PHENOLS DES ANILINES ET DE LA BENZIDINE. NOUS AVONS ETUDIE L'AFFINITE DES ANTICORPS POUR LE COMPOSE ANTIGENE ET SES ANALOGUES STRUCTURAUX. L'INFLUENCE DE LA COMPOSITION DE L'ECHANTILLON (PH, FORCE IONIQUE) SUR LA RETENTION DES ANTICORPS ET LES CONDITIONS DE DESORPTION ONT ETE DETERMINEE. NOUS AVONS DETERMINE L'EXISTENCE D'INTERACTIONS NON SPECIFIQUES DANS LE CAS DE COMPOSES HYDROPHOBES OU IONIQUES MAIS L'APPORT EN SPECIFICITE DES ANTICORPS A TOUJOURS ETE DEMONTRE. NOUS AVONS ENSUITE APPLIQUE L'IMMUNOAFFINITE A L'ANALYSE DE CES POLLUANTS DANS L'ENVIRONNEMENT. LE COUPLAGE EN LIGNE AVEC LA CHROMATOGRAPHIE EN PHASE LIQUIDE A ETE REALISE ET LES POLLUANTS ONT ETE ANALYSES DANS DES EAUX DE SURFACE OU DE REJET INDUSTRIEL AUX CONCENTRATIONS REGLEMENTAIRES. LA SELECTIVITE DES ANTICORPS A PERMIS D'ELIMINER DE NOMBREUX INTERFERENTS ET LA COMPARAISON AVEC LES METHODES D'EXTRACTION CONVENTIONNELLES MONTRE QUE L'UTILISATION DES ANTICORPS FACILITE L'IDENTIFICATION ET LA QUANTIFICATION DES COMPOSES RECHERCHES. EXTRACTION, CONCENTRATION ET PURIFICATION SONT REALISEES EN UNE SEULE ETAPE.PARIS-BIUSJ-Thèses (751052125) / SudocCentre Technique Livre Ens. Sup. (774682301) / SudocPARIS-BIUSJ-Physique recherche (751052113) / SudocSudocFranceF