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Transient receptor potential (TRP) channel role in prostate cancer invasion and angiogenesis regulation
Transient receptor potential (TRP) channel role in prostate cancer invasion and angiogenesis regulation


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Le cancer de la prostate (CaP) représente la deuxième cause de mortalité par cancer dans les pays développés. L'invasion des tissus environnants et l'angiogenèse tumorale promeut la métastase de CaP vers des organes éloignés. L’expression de plusieurs canaux TRP (Transient Receptor Potential) est dérégulée dans les cellules cancéreuses et les cellules endothéliales (CE) dérivées de tumeurs. Ils ont donc été proposés comme marqueurs pour la progression du cancer ainsi que comme cibles potentielles pour une thérapie pharmaceutique. Afin d'étudier les canaux TRP dans la vascularisation du CaP, nous avons isolé et caractérisé trois lignées de CE derivées du CaP (PTEC). Nous avons testé sur les PTEC l'effet de deux molécules anti-angiogénique en combinaison avec des médicaments anti-androgèniques. Les résultats démontrent un comportement résistant des PTEC à des médicaments anti-angiogéniques par rapport à des CE normales. Nous avons criblé l'expression de tous les canaux TRP dans les CE saines et celles dérivées de trois types tumoraux (prostate, sein, rein). Nous avons identifié cinq candidats ‘spécifiques’ du CaP dérégulés seulement dans les PTEC qui ont été caractérisés au niveau fonctionnel et leur rôle potentiel en tant que modulateurs de l'angiogenèse in vitro a été testé. En outre, nous avons étudié le rôle inhibiteur de TRPM8 dans la migration des cellules cancéreuses prostatiques CaP et nous avons également détecté TRPM8 dans les CE dans lesquelles nous avons observé aussi un rôle anti migratoire de TRPM8. Pris dans leur ensemble, nos résultats mettent en lumière de nouveaux acteurs moléculaires pour cibler sélectivement la progression du CaP et son angiogenèse.
Prostate cancer (PCa) is the second most lethal male tumor in developed countries. Metastasis to distant organs is mainly mediated by tissue invasion and angiogenesis, which are indeed two of the main cancer hallmarks. Several Transient Receptor Potential (TRP) proteins are deregulated in cancer cells and angiogenesis and have been suggested as valuable markers in predicting cancer progress and as potential targets for pharmaceutical therapy. In order to screen and study TRP channels in PCa vasculature, we isolated and characterized three lines of human endothelial cells (ECs) from PCa patients (PTEC). We tested the effect of two anti-angiogenic in combination with anti-androgen drugs. The results clearly demonstrate a resistant behavior of endothelial cells isolated from prostate cancer to specific anti-angiogenic drugs compared to normal endothelial cells. We fully profiled the expression of TRP channels in tumor (prostate, breast and renal) and healthy ECs, with particular interest for prostate tumor EC. We identified five ‘prostate specific’ candidates deregulated in PTEC compared to endothelial derived from healthy prostate. ‘Prostate specific’ TRP candidates were functionally characterized and their potential role as in vitro angiogenesis modulators investigated. Our laboratory has already extensively studied the role of TRPM8 in PCa progression and migration. For this reason, we further investigated the molecular mechanism underling this effect in PCa cells as well as in ECs. Taken together, our results bring to light TRP channels as novel molecular players to selectively target prostate tumor progression and angiogenesis.
Le cancer de la prostate (CaP) représente la deuxième cause de mortalité par cancer dans les pays développés. L'invasion des tissus environnants et l'angiogenèse tumorale promeut la métastase de CaP vers des organes éloignés. L’expression de plusieurs canaux TRP (Transient Receptor Potential) est dérégulée dans les cellules cancéreuses et les cellules endothéliales (CE) dérivées de tumeurs. Ils ont donc été proposés comme marqueurs pour la progression du cancer ainsi que comme cibles potentielles pour une thérapie pharmaceutique. Afin d'étudier les canaux TRP dans la vascularisation du CaP, nous avons isolé et caractérisé trois lignées de CE derivées du CaP (PTEC). Nous avons testé sur les PTEC l'effet de deux molécules anti-angiogénique en combinaison avec des médicaments anti-androgèniques. Les résultats démontrent un comportement résistant des PTEC à des médicaments anti-angiogéniques par rapport à des CE normales. Nous avons criblé l'expression de tous les canaux TRP dans les CE saines et celles dérivées de trois types tumoraux (prostate, sein, rein). Nous avons identifié cinq candidats ‘spécifiques’ du CaP dérégulés seulement dans les PTEC qui ont été caractérisés au niveau fonctionnel et leur rôle potentiel en tant que modulateurs de l'angiogenèse in vitro a été testé. En outre, nous avons étudié le rôle inhibiteur de TRPM8 dans la migration des cellules cancéreuses prostatiques CaP et nous avons également détecté TRPM8 dans les CE dans lesquelles nous avons observé aussi un rôle anti migratoire de TRPM8. Pris dans leur ensemble, nos résultats mettent en lumière de nouveaux acteurs moléculaires pour cibler sélectivement la progression du CaP et son angiogenèse.
Prostate cancer (PCa) is the second most lethal male tumor in developed countries. Metastasis to distant organs is mainly mediated by tissue invasion and angiogenesis, which are indeed two of the main cancer hallmarks. Several Transient Receptor Potential (TRP) proteins are deregulated in cancer cells and angiogenesis and have been suggested as valuable markers in predicting cancer progress and as potential targets for pharmaceutical therapy. In order to screen and study TRP channels in PCa vasculature, we isolated and characterized three lines of human endothelial cells (ECs) from PCa patients (PTEC). We tested the effect of two anti-angiogenic in combination with anti-androgen drugs. The results clearly demonstrate a resistant behavior of endothelial cells isolated from prostate cancer to specific anti-angiogenic drugs compared to normal endothelial cells. We fully profiled the expression of TRP channels in tumor (prostate, breast and renal) and healthy ECs, with particular interest for prostate tumor EC. We identified five ‘prostate specific’ candidates deregulated in PTEC compared to endothelial derived from healthy prostate. ‘Prostate specific’ TRP candidates were functionally characterized and their potential role as in vitro angiogenesis modulators investigated. Our laboratory has already extensively studied the role of TRPM8 in PCa progression and migration. For this reason, we further investigated the molecular mechanism underling this effect in PCa cells as well as in ECs. Taken together, our results bring to light TRP channels as novel molecular players to selectively target prostate tumor progression and angiogenesis.
20-04-2018
20-04-2018
Thèse
Thèse

Étude du rôle des facteurs de transcription ETV4 et ETV1 de la famille ETS dans le processus tumoral de cancers hormono-dépendants : le cancer du sein, la progression métastatique du cancer de la prostate
Étude du rôle des facteurs de transcription ETV4 et ETV1 de la famille ETS dans le processus tumoral de cancers hormono-dépendants : le cancer du sein, la progression métastatique du cancer de la prostate


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Les facteurs ETV1, 4, 5 sont souvent associée au développement de cancers. Le 1èr projet porte sur ETV4 et MMP13 en tant que gène cible et relais potentiel de l’effet pro-tumorigène d’ETV4 dans la tumorigenèse mammaire. ETV4 est surexprimé dans le cancer du sein et est associé à un mauvais pronostic, mais les événements impliqués sont encore peu connus. ETV4 contrôle l’expression de nombreux gènes comme MMP13. Cette étude a permis de montrer que MMP13 est un gène cible d’ETV4. En effet, la surexpression de MMP13 contribue aux effets pro-tumorigène et l’inhibition de MMP13 dans un contexte de surexpression de ETV4 diminue son impact. Enfin, l’étude effectuée dans la cohorte de patiente associe la surexpression d’ETV4 et de MMP13 à un cancer de mauvais pronostic. Le 2ème projet porte sur l’implication d’ETV1 dans la progression métastatique du cancer de la prostate (CaP). Les fusions de gènes impliquant les facteurs ERG et ETV1 sont présentes dans ≈50% et 10% des cas respectivement, ETV1 est présent à 50% sous sa forme pleine longueur et à 50% sous une forme tronquée. Les études ne présageant pas de différences entre les fusions ERG et ETV1. Dans ce contexte, mon 2ème sujet d’étude porte sur la recherche de l’implication du facteur ETV1 (pleine longueur ou tronquée) dans la formation des métastases du CaP et la recherche de gènes cibles impliqués, le tout en comparaison avec les données sur ERG. Cette étude nous a permis de mettre en évidence une différence en terme d’agressivité entre les 2 formes d’ETV1 in vitro et in vivo. Cependant la fusion étant peut représentée, les résultats récolté dans la cohorte ne peuvent permettre de confirmer cette différence d’agressivité.
ETV1, 4, 5 transcription factor are overexpress in various cancer. The first part is focus in MMP13 like target gene, potentially implicated in the mammary tumorigenesis induced by ETV4. Thus we show, the regulation of MMP13 expression by ETV4. Next we show that ETV4 promotes the mammary tumorigenesis and that MMP13 is a relay. In fact, the overexpression of MMP13 is implicate in pro-tumorigenesis effect and the repression of MMP13 in context of ETV4 overexpression decreases this effect. This approach was completed by the injection of cells in mice and show MMP13 mediate the pro-tomorigene effect of ETV4. We analysed expression of MMP13 and ETV4 in primary breast tumors and show the overexpression concomintant of ETV4 and MMP13 are associated with a poor prognosis. The second part of our study is about the ETV1 factor, in the progression of metastasis of prostate cancer (PCa) and the research of involved target genes. Gene fusion involving ERG and ETV1 and their overexpression are frequent in PCa and occur in 50% and 10% of cases respectively. To understand the role of ETV1, in comparison with available data on ERG, differents PCa cells overexpress or repress ETV1 were used. We have shown that the ETV1 factor enhance tumorigenesis capacities PCa cell lines and her truncated form has opposite effects. ETV1 full-lenght (FL) induces more bones metastasis formation than her truncated form. The expression of ETV1, and his truncated form was study in PCa samples. We confirmed the pro-tumorigenic statute of ETV1 factor in PCa and we defined differences beetwen FL and truncated length and complet the comprehension of the ETV1 function in the formation of bones metastasis of PCa.
Les facteurs ETV1, 4, 5 sont souvent associée au développement de cancers. Le 1èr projet porte sur ETV4 et MMP13 en tant que gène cible et relais potentiel de l’effet pro-tumorigène d’ETV4 dans la tumorigenèse mammaire. ETV4 est surexprimé dans le cancer du sein et est associé à un mauvais pronostic, mais les événements impliqués sont encore peu connus. ETV4 contrôle l’expression de nombreux gènes comme MMP13. Cette étude a permis de montrer que MMP13 est un gène cible d’ETV4. En effet, la surexpression de MMP13 contribue aux effets pro-tumorigène et l’inhibition de MMP13 dans un contexte de surexpression de ETV4 diminue son impact. Enfin, l’étude effectuée dans la cohorte de patiente associe la surexpression d’ETV4 et de MMP13 à un cancer de mauvais pronostic. Le 2ème projet porte sur l’implication d’ETV1 dans la progression métastatique du cancer de la prostate (CaP). Les fusions de gènes impliquant les facteurs ERG et ETV1 sont présentes dans ≈50% et 10% des cas respectivement, ETV1 est présent à 50% sous sa forme pleine longueur et à 50% sous une forme tronquée. Les études ne présageant pas de différences entre les fusions ERG et ETV1. Dans ce contexte, mon 2ème sujet d’étude porte sur la recherche de l’implication du facteur ETV1 (pleine longueur ou tronquée) dans la formation des métastases du CaP et la recherche de gènes cibles impliqués, le tout en comparaison avec les données sur ERG. Cette étude nous a permis de mettre en évidence une différence en terme d’agressivité entre les 2 formes d’ETV1 in vitro et in vivo. Cependant la fusion étant peut représentée, les résultats récolté dans la cohorte ne peuvent permettre de confirmer cette différence d’agressivité.
ETV1, 4, 5 transcription factor are overexpress in various cancer. The first part is focus in MMP13 like target gene, potentially implicated in the mammary tumorigenesis induced by ETV4. Thus we show, the regulation of MMP13 expression by ETV4. Next we show that ETV4 promotes the mammary tumorigenesis and that MMP13 is a relay. In fact, the overexpression of MMP13 is implicate in pro-tumorigenesis effect and the repression of MMP13 in context of ETV4 overexpression decreases this effect. This approach was completed by the injection of cells in mice and show MMP13 mediate the pro-tomorigene effect of ETV4. We analysed expression of MMP13 and ETV4 in primary breast tumors and show the overexpression concomintant of ETV4 and MMP13 are associated with a poor prognosis. The second part of our study is about the ETV1 factor, in the progression of metastasis of prostate cancer (PCa) and the research of involved target genes. Gene fusion involving ERG and ETV1 and their overexpression are frequent in PCa and occur in 50% and 10% of cases respectively. To understand the role of ETV1, in comparison with available data on ERG, differents PCa cells overexpress or repress ETV1 were used. We have shown that the ETV1 factor enhance tumorigenesis capacities PCa cell lines and her truncated form has opposite effects. ETV1 full-lenght (FL) induces more bones metastasis formation than her truncated form. The expression of ETV1, and his truncated form was study in PCa samples. We confirmed the pro-tumorigenic statute of ETV1 factor in PCa and we defined differences beetwen FL and truncated length and complet the comprehension of the ETV1 function in the formation of bones metastasis of PCa.
19-04-2018
19-04-2018
Thèse
Thèse

Indentation instrumentée multi-échelles de matériaux homogènes et multi-matériaux
Indentation instrumentée multi-échelles de matériaux homogènes et multi-matériaux


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Les propriétés mécaniques (dureté et module d’élasticité) peuvent s’étudier à différentes échelles en fonction de la composition et de la microstructure des matériaux (nombre de phases, répartition des constituants, diamètre des grains…). Dans ce travail nous étudions ces comportements aux échelles nano, micro et macroscopiques, grâce à une gamme d’appareils expérimentaux en indentation instrumentée qui permettent d’appliquer des forces variant de 1 mN à 2,5 kN et de provoquer des enfoncements mesurables de 10 nm à 3 mm. Une première partie consiste à optimiser les conditions expérimentales, dépouiller et interpréter les données en suivant une démarche métrologique rigoureuse, dans le but d’effectuer le raccordement entre les résultats obtenus aux trois échelles de mesure étudiées. Ces essais sont effectués sur des matériaux métalliques industriels mais suffisamment homogènes (aciers et alliage d’aluminium). Nous proposons par exemple une méthode alternative à celle d’Oliver et Pharr pour estimer le module d’élasticité à partir de la courbe de décharge en indentation. Cette méthodologie est ensuite appliquée à l’étude du comportement sous indentation d’un matériau composite, hautement hétérogène, utilisé pour la fabrication de semelles de freinage dans le domaine ferroviaire. Les données obtenues (répartition spatiale en surface et en volume de la dureté et des modules d’élasticité) sont destinées à être utilisées dans les modèles simulant le bruit de crissement au freinage, afin d’en atténuer les effets.
The mechanical properties (hardness and elastic modulus) can be studied at different scales as a function of the composition and microstructure of materials (number of phases, constituent distribution, grain size…). In this work, we studied this mechanical response at the nano, micro and macroscopic scales, through different instruments that allow to apply loads ranging from 20 mN up to 2 kN generating penetrations depths between 100 nm up to 2.5 mm. The first stage consisted in the improvement of the experimental conditions, developing and interpreting the experimental data, following a rigorous metrological methodology, in order to achieve the connection between the results obtained at the three studied scales. These tests were performed in metallic industrial materials, which are sufficiently homogeneous at the tested penetration depths (steels and aluminum alloy). For example, we had proposed an alternative approach to the Oliver and Pharr method to fit the unloading curve to estimate the elastic modulus. Afterwards, this methodology is applied to the study of the response obtained by indentation in a composite material, which is highly heterogeneous, used in the fabrication of brake pads in the railway industry. The obtained results (spatial distribution on the surface and through the volume of hardness and elastic modulus) are going to be valuables in the applications of models to study the squeal noise during braking, looking to reduce its effects.
Les propriétés mécaniques (dureté et module d’élasticité) peuvent s’étudier à différentes échelles en fonction de la composition et de la microstructure des matériaux (nombre de phases, répartition des constituants, diamètre des grains…). Dans ce travail nous étudions ces comportements aux échelles nano, micro et macroscopiques, grâce à une gamme d’appareils expérimentaux en indentation instrumentée qui permettent d’appliquer des forces variant de 1 mN à 2,5 kN et de provoquer des enfoncements mesurables de 10 nm à 3 mm. Une première partie consiste à optimiser les conditions expérimentales, dépouiller et interpréter les données en suivant une démarche métrologique rigoureuse, dans le but d’effectuer le raccordement entre les résultats obtenus aux trois échelles de mesure étudiées. Ces essais sont effectués sur des matériaux métalliques industriels mais suffisamment homogènes (aciers et alliage d’aluminium). Nous proposons par exemple une méthode alternative à celle d’Oliver et Pharr pour estimer le module d’élasticité à partir de la courbe de décharge en indentation. Cette méthodologie est ensuite appliquée à l’étude du comportement sous indentation d’un matériau composite, hautement hétérogène, utilisé pour la fabrication de semelles de freinage dans le domaine ferroviaire. Les données obtenues (répartition spatiale en surface et en volume de la dureté et des modules d’élasticité) sont destinées à être utilisées dans les modèles simulant le bruit de crissement au freinage, afin d’en atténuer les effets.
The mechanical properties (hardness and elastic modulus) can be studied at different scales as a function of the composition and microstructure of materials (number of phases, constituent distribution, grain size…). In this work, we studied this mechanical response at the nano, micro and macroscopic scales, through different instruments that allow to apply loads ranging from 20 mN up to 2 kN generating penetrations depths between 100 nm up to 2.5 mm. The first stage consisted in the improvement of the experimental conditions, developing and interpreting the experimental data, following a rigorous metrological methodology, in order to achieve the connection between the results obtained at the three studied scales. These tests were performed in metallic industrial materials, which are sufficiently homogeneous at the tested penetration depths (steels and aluminum alloy). For example, we had proposed an alternative approach to the Oliver and Pharr method to fit the unloading curve to estimate the elastic modulus. Afterwards, this methodology is applied to the study of the response obtained by indentation in a composite material, which is highly heterogeneous, used in the fabrication of brake pads in the railway industry. The obtained results (spatial distribution on the surface and through the volume of hardness and elastic modulus) are going to be valuables in the applications of models to study the squeal noise during braking, looking to reduce its effects.
18-04-2018
18-04-2018
Thèse
Thèse

Apport de la spectroscopie Raman à l’étude des mécanismes de stabilisation des protéines par les disaccharides et cyclodextrines
Apport de la spectroscopie Raman à l’étude des mécanismes de stabilisation des protéines par les disaccharides et cyclodextrines


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L’utilisation fréquente de biomédicaments, composés principalement de protéines recombinantes, nécessite de développer les outils qui permettent de stabiliser les protéines. La lyophilisation est une technique couramment utilisée, dans domaine pharmaceutique, afin de convertir une formulation de protéine de l’état liquide à l’état sec, assurant ainsi une meilleure stabilité à la protéine. Une première partie de cette thèse a consisté à détailler, à l’échelle moléculaire, les mécanismes de bio-préservation des disaccharides pendant une procédure de lyophilisation, et comment une faible quantité de glycérol pouvait exacerber les propriétés bioprotectrices des disaccharides. L’analyse in-situ par imagerie Raman des trois étapes d’un cycle de lyophilisation a révélé que l’efficacité bioprotectrice résultait de la combinaison de propriétés physiques liées à la capacité du disaccharide de former un verre (valeur de Tg) et à celle de former un réseau de liaisons hydrogène rigide, caractérisé par des temps de vie des liaisons plus longs. Une seconde partie a été consacrée à l’étude d’un certain type de dérivé de β-cyclodextrines, qui sont des molécules permettant à la fois la libération contrôlée de molécules et d’inhiber des phénomènes d’agrégation. Les analyses Raman de la dénaturation chaude du lysozyme en présence de la HPβCD ont révélé des phénomènes originaux, en particulier un effet déstabilisateur ou stabilisateur suivant une vitesse de chauffe plus ou moins rapide de la solution. Cet effet cinétique a été relié à la capacité de la cyclodextrine à complexer les résidus de la protéine plus ou moins favorisée suivant la vitesse de chauffage.
The frequent use of biopharmaceuticals, mainly composed of recombinant proteins, requires the development of tools for stabilizing proteins. Freeze-drying is a commonly used technique in the pharmaceutical field to convert a liquid protein formulation into the dry state, thus providing better protein stability. A first part of this thesis focused in deciphering, on the molecular scale, the mechanisms of bio-preservation of disaccharides during a freeze-drying cycle, and in understanding how a small amount of glycerol could enhance the bio-protective properties of disaccharides. In situ Raman imaging analyzes, performed during the three steps of freeze-drying cycle revealed that the bio-protective efficiency resulted from the combination of physical properties related to the capacity of the disaccharide to be vitrified (Tg value) with that to form a rigid hydrogen-bond network, characterized by longer lifetime of the H-bonds. A second part has been devoted to the study of β-cyclodextrin derivatives, which can be used, both as drug delivery system and as inhibitor of protein aggregation. Raman analyzes performed during lysozyme thermal denaturation in presence of HPβCD, have revealed original results such as a destabilizing or stabilizing effect depending on the heating rate of the solution. This kinetic effect was related to the capability of cyclodextrins to include the protein residues inside their cage, probably favored by a slow heating.
L’utilisation fréquente de biomédicaments, composés principalement de protéines recombinantes, nécessite de développer les outils qui permettent de stabiliser les protéines. La lyophilisation est une technique couramment utilisée, dans domaine pharmaceutique, afin de convertir une formulation de protéine de l’état liquide à l’état sec, assurant ainsi une meilleure stabilité à la protéine. Une première partie de cette thèse a consisté à détailler, à l’échelle moléculaire, les mécanismes de bio-préservation des disaccharides pendant une procédure de lyophilisation, et comment une faible quantité de glycérol pouvait exacerber les propriétés bioprotectrices des disaccharides. L’analyse in-situ par imagerie Raman des trois étapes d’un cycle de lyophilisation a révélé que l’efficacité bioprotectrice résultait de la combinaison de propriétés physiques liées à la capacité du disaccharide de former un verre (valeur de Tg) et à celle de former un réseau de liaisons hydrogène rigide, caractérisé par des temps de vie des liaisons plus longs. Une seconde partie a été consacrée à l’étude d’un certain type de dérivé de β-cyclodextrines, qui sont des molécules permettant à la fois la libération contrôlée de molécules et d’inhiber des phénomènes d’agrégation. Les analyses Raman de la dénaturation chaude du lysozyme en présence de la HPβCD ont révélé des phénomènes originaux, en particulier un effet déstabilisateur ou stabilisateur suivant une vitesse de chauffe plus ou moins rapide de la solution. Cet effet cinétique a été relié à la capacité de la cyclodextrine à complexer les résidus de la protéine plus ou moins favorisée suivant la vitesse de chauffage.
The frequent use of biopharmaceuticals, mainly composed of recombinant proteins, requires the development of tools for stabilizing proteins. Freeze-drying is a commonly used technique in the pharmaceutical field to convert a liquid protein formulation into the dry state, thus providing better protein stability. A first part of this thesis focused in deciphering, on the molecular scale, the mechanisms of bio-preservation of disaccharides during a freeze-drying cycle, and in understanding how a small amount of glycerol could enhance the bio-protective properties of disaccharides. In situ Raman imaging analyzes, performed during the three steps of freeze-drying cycle revealed that the bio-protective efficiency resulted from the combination of physical properties related to the capacity of the disaccharide to be vitrified (Tg value) with that to form a rigid hydrogen-bond network, characterized by longer lifetime of the H-bonds. A second part has been devoted to the study of β-cyclodextrin derivatives, which can be used, both as drug delivery system and as inhibitor of protein aggregation. Raman analyzes performed during lysozyme thermal denaturation in presence of HPβCD, have revealed original results such as a destabilizing or stabilizing effect depending on the heating rate of the solution. This kinetic effect was related to the capability of cyclodextrins to include the protein residues inside their cage, probably favored by a slow heating.
18-04-2018
18-04-2018
Thèse
Thèse

Propriétés physico-chimiques, optiques et identification des sources des aérosols en Afrique de l’Ouest
Propriétés physico-chimiques, optiques et identification des sources des aérosols en Afrique de l’Ouest


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Ce travail de thèse a consisté à étudier la nature chimique, les origines, ainsi que les propriétés des aérosols en Afrique de l’Ouest. Nous avons en particulier recherché les liens entre la composition chimique des particules fines en surface et les propriétés optiques des aérosols. Notre étude s’est appuyée sur les mesures effectuées au cours de la campagne de terrain SHADOW sur le site de M’Bour (Sénégal) durant deux périodes d’observations intensives : mars à juin 2015 (POI-1) et novembre 2015 à janvier 2016 (POI-2). Un dispositif instrumental permettant une caractérisation chimique en ligne et à haute résolution temporelle des aérosols submicroniques (TEOM-FDMS, ACSM, aéthalomètre) a été mis en place, en parallèle d’instruments de mesure des propriétés optiques des aérosols en surface (aéthalomètre, néphélomètre) et sur la colonne atmosphérique par télédétection (photomètre, Lidar). Les données météorologiques couplées à différents outils statistiques ont permis de classer les espèces ayant une contribution locale et/ou régionale, et d’identifier les zones sources à l’origine des fortes concentrations. La modélisation sources-récepteur (PMF) a permis une analyse approfondie de la fraction organique des PM1, mettant en évidence une photochimie très active et l’influence d’activités anthropiques spécifiques (incinération de déchets, fumage de poisson). Nous avons pu caractériser, selon la saison, les types d’aérosols contribuant majoritairement à l’extinction des particules fines mesurée en surface à M’Bour, ainsi que mettre en évidence les liens/différences entre mesures de télédétection et propriétés chimiques/optiques des particules fines au cours des deux POI.
The aim of this thesis consists in studying the chemical nature, the origins as well as the optical properties of aerosols in West Africa. We focused on establishing the links between the chemical composition of fine particles at surface and aerosols optical properties. Our study is based on measurements acquired during the SHADOW field campaign, implemented on the M’Bour (Senegal) site during two intensive observation periods: March to June 2015 (IOP-1) and November 2015 to January 2016 (IOP-2). For this purpose, an instrumentation allowing online chemical characterization of surface PM1 (ACSM, TEOM-FDMS, aethalometer), at high time resolution, was implemented in parallel with instruments measuring aerosols optical properties at surface (aethalometer, nephelometer) and along the atmospheric column by remote sensing (Lidar, photometer). The coupling of meteorological data with statistical tools allowed determining the local and/or regional contribution of the different species, and identifying the source areas responsible for the high concentrations observed on site. The source receptor model (PM) allowed to further investigate the submicronic organic fraction, highlighting a fast photochemistry and the influence of specific anthropogenic activities (waste burning, fish smoking). We were also able to characterize, per season, the type of aerosols contributing to the fine particle extinction measured at surface, as well as to show links/differences between remote sensing and surface chemical/optical properties of fines particles during the two IOP.
Ce travail de thèse a consisté à étudier la nature chimique, les origines, ainsi que les propriétés des aérosols en Afrique de l’Ouest. Nous avons en particulier recherché les liens entre la composition chimique des particules fines en surface et les propriétés optiques des aérosols. Notre étude s’est appuyée sur les mesures effectuées au cours de la campagne de terrain SHADOW sur le site de M’Bour (Sénégal) durant deux périodes d’observations intensives : mars à juin 2015 (POI-1) et novembre 2015 à janvier 2016 (POI-2). Un dispositif instrumental permettant une caractérisation chimique en ligne et à haute résolution temporelle des aérosols submicroniques (TEOM-FDMS, ACSM, aéthalomètre) a été mis en place, en parallèle d’instruments de mesure des propriétés optiques des aérosols en surface (aéthalomètre, néphélomètre) et sur la colonne atmosphérique par télédétection (photomètre, Lidar). Les données météorologiques couplées à différents outils statistiques ont permis de classer les espèces ayant une contribution locale et/ou régionale, et d’identifier les zones sources à l’origine des fortes concentrations. La modélisation sources-récepteur (PMF) a permis une analyse approfondie de la fraction organique des PM1, mettant en évidence une photochimie très active et l’influence d’activités anthropiques spécifiques (incinération de déchets, fumage de poisson). Nous avons pu caractériser, selon la saison, les types d’aérosols contribuant majoritairement à l’extinction des particules fines mesurée en surface à M’Bour, ainsi que mettre en évidence les liens/différences entre mesures de télédétection et propriétés chimiques/optiques des particules fines au cours des deux POI.
The aim of this thesis consists in studying the chemical nature, the origins as well as the optical properties of aerosols in West Africa. We focused on establishing the links between the chemical composition of fine particles at surface and aerosols optical properties. Our study is based on measurements acquired during the SHADOW field campaign, implemented on the M’Bour (Senegal) site during two intensive observation periods: March to June 2015 (IOP-1) and November 2015 to January 2016 (IOP-2). For this purpose, an instrumentation allowing online chemical characterization of surface PM1 (ACSM, TEOM-FDMS, aethalometer), at high time resolution, was implemented in parallel with instruments measuring aerosols optical properties at surface (aethalometer, nephelometer) and along the atmospheric column by remote sensing (Lidar, photometer). The coupling of meteorological data with statistical tools allowed determining the local and/or regional contribution of the different species, and identifying the source areas responsible for the high concentrations observed on site. The source receptor model (PM) allowed to further investigate the submicronic organic fraction, highlighting a fast photochemistry and the influence of specific anthropogenic activities (waste burning, fish smoking). We were also able to characterize, per season, the type of aerosols contributing to the fine particle extinction measured at surface, as well as to show links/differences between remote sensing and surface chemical/optical properties of fines particles during the two IOP.
17-04-2018
17-04-2018
Thèse
Thèse

Intégration hétérogène de systèmes communicants CMOS-SOI en gamme millimétrique sur substrat flexible
Intégration hétérogène de systèmes communicants CMOS-SOI en gamme millimétrique sur substrat flexible


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Le développement de nombreuses applications nomades, souples, déformables et sur de larges surfaces nécessite la réalisation de circuits mécaniquement flexibles, intégrant des capacités d'intéraction avec l'environnement, de communication et de traitement du signal. Une part importante de ces applications proviennent actuellement de l'industrie de l'électronique organique, mais l'apparition de nouvelles méthodes de fabrication a permis la réalisation de dispositifs à la fois souples mécaniquement et électriquement performants. En outre, les techniques de report sur substrat souple présentent de nombreux avantages (flexibilité mécanique, conservation des propriétés originelles, intégration hétérogène possible). Lors de ces travaux, une procédure d'amincissement puis de transfert sur film souple (métal, verre) des composants CMOS initialement réalisés sur des tranches SOI (silicium sur isolant) a été développée. Cette solution permet la réalisation de transistors MOS flexibles et performants possédant des fréquences caractéristiques fT/fmax de 165/188 GHz. De plus, l'utilisation d'autres matériaux que le plastique permet de modifier les propriétés originelles d'un dispositif en termes de dissipations thermiques ou de distorsions harmoniques par exemple, afin d'en améliorer les performances. La réalisation de composants souples, performants et stables a donc été démontrée.
The ability to realize flexible circuits integrating sensing, signal processing, and communicating capabilities is of central importance for the development of numerous nomadic applications requiring foldable, stretchable and large area electronics. A large number of these applications currently rely on organic electronics, but new fabrication methods permitted to realize flexible mechanically and electrically efficient devices. Besides the transfert on flexible substrates offers many advantages (mechanical flexibility, preservation of original properties, possible heterogeneous integration). In this work, a solution has been developed, based on thinning and transfert onto flexible substrate (metal, glass) of high frequency (HF) CMOS devices initially patterned on conventional silicon-on-insulator (SOI) wafers. This transfer process first enables the fabrication of high performance electronics on metal, with n-MOSFETs featuring characteristic frequencies fT/fmax as high as 165/188 GHz. Secondly, the use of materials other than plastic permit to modify the original properties of a device in terms of thermal dissipation or harmonic distorsions for example, demonstrating flexibility, high performance and stability.
Le développement de nombreuses applications nomades, souples, déformables et sur de larges surfaces nécessite la réalisation de circuits mécaniquement flexibles, intégrant des capacités d'intéraction avec l'environnement, de communication et de traitement du signal. Une part importante de ces applications proviennent actuellement de l'industrie de l'électronique organique, mais l'apparition de nouvelles méthodes de fabrication a permis la réalisation de dispositifs à la fois souples mécaniquement et électriquement performants. En outre, les techniques de report sur substrat souple présentent de nombreux avantages (flexibilité mécanique, conservation des propriétés originelles, intégration hétérogène possible). Lors de ces travaux, une procédure d'amincissement puis de transfert sur film souple (métal, verre) des composants CMOS initialement réalisés sur des tranches SOI (silicium sur isolant) a été développée. Cette solution permet la réalisation de transistors MOS flexibles et performants possédant des fréquences caractéristiques fT/fmax de 165/188 GHz. De plus, l'utilisation d'autres matériaux que le plastique permet de modifier les propriétés originelles d'un dispositif en termes de dissipations thermiques ou de distorsions harmoniques par exemple, afin d'en améliorer les performances. La réalisation de composants souples, performants et stables a donc été démontrée.
The ability to realize flexible circuits integrating sensing, signal processing, and communicating capabilities is of central importance for the development of numerous nomadic applications requiring foldable, stretchable and large area electronics. A large number of these applications currently rely on organic electronics, but new fabrication methods permitted to realize flexible mechanically and electrically efficient devices. Besides the transfert on flexible substrates offers many advantages (mechanical flexibility, preservation of original properties, possible heterogeneous integration). In this work, a solution has been developed, based on thinning and transfert onto flexible substrate (metal, glass) of high frequency (HF) CMOS devices initially patterned on conventional silicon-on-insulator (SOI) wafers. This transfer process first enables the fabrication of high performance electronics on metal, with n-MOSFETs featuring characteristic frequencies fT/fmax as high as 165/188 GHz. Secondly, the use of materials other than plastic permit to modify the original properties of a device in terms of thermal dissipation or harmonic distorsions for example, demonstrating flexibility, high performance and stability.
17-04-2018
17-04-2018
Thèse
Thèse

Les variations des processus auto-similaires : " Contributions à l'étude des draps browniens fractionnaires et de la solution de l'équation stochastique des ondes "
Les variations des processus auto-similaires : " Contributions à l'étude des draps browniens fractionnaires et de la solution de l'équation stochastique des ondes "


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Cette thèse est divisée en trois chapitres distincts, ayant comme dénominateur commun l'analyse stochastique de certains champs gaussiens. Les processus stochastiques multiparamétriques qui apparaissent dans ce manuscrit sont généralement auto-similaires. L'auto-similarité est la propriété qu’un processus stochastique préserve sa loi après un changement d'échelle du temps. Dans une première partie, nous avons mis en évidence des nouveaux aspects du drap brownien fractionnaire en utilisant essentiellement la notion de la transformation de Lamperti. Un focus sur l'équation différentielle stochastique vérifiée par cette transformée, a été aussi évoqué. Dans une deuxième partie, nous avons analysé le comportement asymptotique en loi des variations quadratiques spatiales des processus qui sont des solutions de deux types d'équations différentielles stochastiques partielles des ondes perturbées par deux sortes des bruits gaussiens auto-similaires. L'outil principal de notre raisonnement était des nouveaux critères basés sur le calcul stochastique de Malliavin et combinés avec la méthode classique de Stein. En guise d'application, nous avons construit un estimateur de l'indice de Hurst H du bruit fractionnaire en se basant sur les variations quadratiques étudiées.
This thesis is divided into three distinct chapters with a common denominator which is the stochastic analysis of some Gaussian fields. The multi-parameter stochastic processes that appeared in this manuscript are generally self-similar. Self-similarity is the property that a stochastic process preserves its law after a scaling of time. Firstly, we deduced new aspects of the fractional Brownian sheet, using essentially the notion of the Lamperti transform. A Focus on the stochastic differential equation verified by this transform sheet was also mentioned. Secondly, we analyzed the asymptotic behavior of the spatial quadratic variations of processes that are solutions of two types of stochastic wave equations perturbed by two kinds of self-similar Gaussian noises. The main tool in our reasoning was new criteria based on the Malliavin calculus and combined with the classical method of Stein. As an application, we constructed, by the aid of the quadratic variations, an estimator of the Hurst index H of the fractional noise.
Cette thèse est divisée en trois chapitres distincts, ayant comme dénominateur commun l'analyse stochastique de certains champs gaussiens. Les processus stochastiques multiparamétriques qui apparaissent dans ce manuscrit sont généralement auto-similaires. L'auto-similarité est la propriété qu’un processus stochastique préserve sa loi après un changement d'échelle du temps. Dans une première partie, nous avons mis en évidence des nouveaux aspects du drap brownien fractionnaire en utilisant essentiellement la notion de la transformation de Lamperti. Un focus sur l'équation différentielle stochastique vérifiée par cette transformée, a été aussi évoqué. Dans une deuxième partie, nous avons analysé le comportement asymptotique en loi des variations quadratiques spatiales des processus qui sont des solutions de deux types d'équations différentielles stochastiques partielles des ondes perturbées par deux sortes des bruits gaussiens auto-similaires. L'outil principal de notre raisonnement était des nouveaux critères basés sur le calcul stochastique de Malliavin et combinés avec la méthode classique de Stein. En guise d'application, nous avons construit un estimateur de l'indice de Hurst H du bruit fractionnaire en se basant sur les variations quadratiques étudiées.
This thesis is divided into three distinct chapters with a common denominator which is the stochastic analysis of some Gaussian fields. The multi-parameter stochastic processes that appeared in this manuscript are generally self-similar. Self-similarity is the property that a stochastic process preserves its law after a scaling of time. Firstly, we deduced new aspects of the fractional Brownian sheet, using essentially the notion of the Lamperti transform. A Focus on the stochastic differential equation verified by this transform sheet was also mentioned. Secondly, we analyzed the asymptotic behavior of the spatial quadratic variations of processes that are solutions of two types of stochastic wave equations perturbed by two kinds of self-similar Gaussian noises. The main tool in our reasoning was new criteria based on the Malliavin calculus and combined with the classical method of Stein. As an application, we constructed, by the aid of the quadratic variations, an estimator of the Hurst index H of the fractional noise.
16-04-2018
16-04-2018
Thèse
Thèse

Intérêt d’un amendement organo-minéral pour remédier des sols de friches industrielles multicontaminés en milieu urbain
Intérêt d’un amendement organo-minéral pour remédier des sols de friches industrielles multicontaminés en milieu urbain


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De nos jours, la contamination des sols par les polluants organiques et inorganiques est une problématique majeure. Des techniques douces de remédiation, reposant sur l’utilisation de plantes et de microorganismes, associés à des amendements ou non, sont étudiées pour gérer ces sols. Parmi les différents amendements, le biochar est présenté dans la littérature comme pouvant répondre à ces attentes. Ce travail se propose d’évaluer l’impact des paramètres de pyrolyse sur les caractéristiques de huit biochars élaborés à partir de Miscanthus x giganteus, cultivé sur un sol contaminé en métaux, et de sélectionner le(s) biochar(s) susceptible(s) d’être le(s) plus performant(s) en termes de remédiation de sols contaminés en métaux (Cd, Pb, Zn) et/ou HAP. Il a été mis en évidence une forte influence de la température de pyrolyse sur les caractéristiques des biochars. De plus, les biochars ont présenté de fortes capacités de sorption des trois métaux et des HAP en solution, notamment pour les biochars produits à 600°C. Des expérimentations réalisées avec un sol artificiel et une terre agricole contaminés artificiellement ont mis en évidence la capacité de certains biochars à diminuer la disponibilité environnementale, la biodisponibilité et la bioaccessibilité orale des métaux et des HAP. Sur la base des résultats obtenus, un biochar a été sélectionné comme répondant le mieux aux attentes en termes de gestion de sols multicontaminés. Compte tenu des modifications structurelles du biochar dans les sols, il conviendrait de valider ces résultats sur le long terme, en condition in situ, tout en s’assurant de l’innocuité du biochar étudié et en intégrant les aspects socio-économiques.
Nowadays, soil contamination by the organic and inorganic pollutants represent a major issue. Gentle remediation options, comprising plants and microorganisms, and linked with the use of amendments or not, are implemented to manage these soils. Among the different amendments, the biochar is presented in the literature as being able to meet these expectations. This study aims at evaluating the impacts of pyrolysis parameters on the characteristics of eight biochars derived from Miscanthus x giganteus, grown on metal contaminated soils, and selecting the one which may be the most efficient to remediate metals (Cd, Pb, Zn) and/or PAHs contaminated soils. A strong influence of pyrolysis temperature on biochar characteristics was detected. Moreover, biochars showed strong sorption capacity for the three metals and PAHs in aqueous solution, especially for those produced at 600°C. Experiments realized with an artificial soil, and an agricultural soil, both artificially contaminated, demonstrated the efficiency of some biochars to decrease the environmental availability, bioavailability and oral bioaccessibility of the metals and PAHs. Based on the results, one biochar was selected as being the most efficient to manage the contaminated soils. In view of the structural modifications of biochars in soils, these results should be validated in situ on long term basis, while ensuring the harmless effects of the studied biochar and integrating the socio-economic aspects.
De nos jours, la contamination des sols par les polluants organiques et inorganiques est une problématique majeure. Des techniques douces de remédiation, reposant sur l’utilisation de plantes et de microorganismes, associés à des amendements ou non, sont étudiées pour gérer ces sols. Parmi les différents amendements, le biochar est présenté dans la littérature comme pouvant répondre à ces attentes. Ce travail se propose d’évaluer l’impact des paramètres de pyrolyse sur les caractéristiques de huit biochars élaborés à partir de Miscanthus x giganteus, cultivé sur un sol contaminé en métaux, et de sélectionner le(s) biochar(s) susceptible(s) d’être le(s) plus performant(s) en termes de remédiation de sols contaminés en métaux (Cd, Pb, Zn) et/ou HAP. Il a été mis en évidence une forte influence de la température de pyrolyse sur les caractéristiques des biochars. De plus, les biochars ont présenté de fortes capacités de sorption des trois métaux et des HAP en solution, notamment pour les biochars produits à 600°C. Des expérimentations réalisées avec un sol artificiel et une terre agricole contaminés artificiellement ont mis en évidence la capacité de certains biochars à diminuer la disponibilité environnementale, la biodisponibilité et la bioaccessibilité orale des métaux et des HAP. Sur la base des résultats obtenus, un biochar a été sélectionné comme répondant le mieux aux attentes en termes de gestion de sols multicontaminés. Compte tenu des modifications structurelles du biochar dans les sols, il conviendrait de valider ces résultats sur le long terme, en condition in situ, tout en s’assurant de l’innocuité du biochar étudié et en intégrant les aspects socio-économiques.
Nowadays, soil contamination by the organic and inorganic pollutants represent a major issue. Gentle remediation options, comprising plants and microorganisms, and linked with the use of amendments or not, are implemented to manage these soils. Among the different amendments, the biochar is presented in the literature as being able to meet these expectations. This study aims at evaluating the impacts of pyrolysis parameters on the characteristics of eight biochars derived from Miscanthus x giganteus, grown on metal contaminated soils, and selecting the one which may be the most efficient to remediate metals (Cd, Pb, Zn) and/or PAHs contaminated soils. A strong influence of pyrolysis temperature on biochar characteristics was detected. Moreover, biochars showed strong sorption capacity for the three metals and PAHs in aqueous solution, especially for those produced at 600°C. Experiments realized with an artificial soil, and an agricultural soil, both artificially contaminated, demonstrated the efficiency of some biochars to decrease the environmental availability, bioavailability and oral bioaccessibility of the metals and PAHs. Based on the results, one biochar was selected as being the most efficient to manage the contaminated soils. In view of the structural modifications of biochars in soils, these results should be validated in situ on long term basis, while ensuring the harmless effects of the studied biochar and integrating the socio-economic aspects.
13-04-2018
13-04-2018
Thèse
Thèse

Influence du soufre sur la complexation de cations métalliques par la matière organiques dissoute : du milieu naturel au modèle
Influence du soufre sur la complexation de cations métalliques par la matière organiques dissoute : du milieu naturel au modèle


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La matière organique (MO) des systèmes aquatiques est constituée d’un mélange complexe de macromolécules qui a une grande capacité d’interaction avec les métaux modifiant ainsi leur biodisponibilité. Il existe une grande variété de sites complexants susceptibles de fixer les ions métalliques. L’objectif de ce travail est de mieux appréhender le processus de complexation de certains cations par différents sites chélatants oxygénés et soufrés de la MO. Pour atteindre cet objectif, trois catégories de MO ont été étudiées : la MO disoute (MOD) issue de masse d’eau, la MOD fractionnée et des molécules modèles de la MO. Dans chacune de ces classes, des échantillons soufrés et oxygénés ont été comparés pour permettre d’évaluer l’influence de la présence de sites soufrés sur les propriétés complexantes des métaux par la MO. Les études ont été menées au moyen de méthodes de chimiométrie et de chimie quantique combinées à des techniques de spectroscopie électronique. Les résultats obtenus ont montré que la MOD, caractérisée dans un premier temps, voit ses capacités complexantes augmenter avec la concentration en soufre. Le soufre semble avoir un effet sur le pouvoir complexant, mais aucune information spectrale n’a pu prouver la présence de complexes obtenus à partir de sites soufrés. L’utilisation de molécules modèles a quant à elle mise en évidence, pour un grand nombre de cations et pour deux types de fonctions, le pouvoir complexant supérieur des sites soufrés par rapport aux sites oxygénés. Il a également été montré qu’une fonction dithiol a un pouvoir de fixation des métaux plus important qu’une fonction hydroxy-thiocétone.
Organic matter (OM) of aquatic systems is a complex mixture of macromolecules which has a high capacity for interaction with metals and thus modifies their bioavailability. There is a wide variety of complexing sites available to bind metal ions. The objective of this work is to have a better understanding of the process of complexation of certain cations by different oxygenated and sulfur-containing chelating sites of OM. To achieve this objective, three categories of OM were studied: dissolved OM (DOM) from fresh water, fractionated DOM and model compounds of OM. In each of these classes, sulfur and oxygen samples were compared to evaluate the influence of the presence of sulfur-containing sites on the complexing properties of metals by OM. The studies were conducted using chemometric and quantum chemistry methods combined with electronic spectroscopy techniques. The results obtained showed that the MON, characterized initially, sees its complexing capacities increase with the concentration of sulfur. Sulfur appears to have an effect on the complexing power, but no spectral information has been able to prove the presence of complexes obtained from sulfur-containing sites. The use of model molecules has shown the higher complexing power of the sulfur-containing sites compared to the oxygenated one for a large number of cations and for two types of functions. It has also been shown that a dithiol function has a greater binding power of metals than a hydroxy-thioketone function.
La matière organique (MO) des systèmes aquatiques est constituée d’un mélange complexe de macromolécules qui a une grande capacité d’interaction avec les métaux modifiant ainsi leur biodisponibilité. Il existe une grande variété de sites complexants susceptibles de fixer les ions métalliques. L’objectif de ce travail est de mieux appréhender le processus de complexation de certains cations par différents sites chélatants oxygénés et soufrés de la MO. Pour atteindre cet objectif, trois catégories de MO ont été étudiées : la MO disoute (MOD) issue de masse d’eau, la MOD fractionnée et des molécules modèles de la MO. Dans chacune de ces classes, des échantillons soufrés et oxygénés ont été comparés pour permettre d’évaluer l’influence de la présence de sites soufrés sur les propriétés complexantes des métaux par la MO. Les études ont été menées au moyen de méthodes de chimiométrie et de chimie quantique combinées à des techniques de spectroscopie électronique. Les résultats obtenus ont montré que la MOD, caractérisée dans un premier temps, voit ses capacités complexantes augmenter avec la concentration en soufre. Le soufre semble avoir un effet sur le pouvoir complexant, mais aucune information spectrale n’a pu prouver la présence de complexes obtenus à partir de sites soufrés. L’utilisation de molécules modèles a quant à elle mise en évidence, pour un grand nombre de cations et pour deux types de fonctions, le pouvoir complexant supérieur des sites soufrés par rapport aux sites oxygénés. Il a également été montré qu’une fonction dithiol a un pouvoir de fixation des métaux plus important qu’une fonction hydroxy-thiocétone.
Organic matter (OM) of aquatic systems is a complex mixture of macromolecules which has a high capacity for interaction with metals and thus modifies their bioavailability. There is a wide variety of complexing sites available to bind metal ions. The objective of this work is to have a better understanding of the process of complexation of certain cations by different oxygenated and sulfur-containing chelating sites of OM. To achieve this objective, three categories of OM were studied: dissolved OM (DOM) from fresh water, fractionated DOM and model compounds of OM. In each of these classes, sulfur and oxygen samples were compared to evaluate the influence of the presence of sulfur-containing sites on the complexing properties of metals by OM. The studies were conducted using chemometric and quantum chemistry methods combined with electronic spectroscopy techniques. The results obtained showed that the MON, characterized initially, sees its complexing capacities increase with the concentration of sulfur. Sulfur appears to have an effect on the complexing power, but no spectral information has been able to prove the presence of complexes obtained from sulfur-containing sites. The use of model molecules has shown the higher complexing power of the sulfur-containing sites compared to the oxygenated one for a large number of cations and for two types of functions. It has also been shown that a dithiol function has a greater binding power of metals than a hydroxy-thioketone function.
12-04-2018
12-04-2018
Thèse
Thèse

Evaluation des performances et de l’innocuité de systèmes de traitement de l’air intérieur en conditions réelles
Evaluation des performances et de l’innocuité de systèmes de traitement de l’air intérieur en conditions réelles


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Les systèmes autonomes de traitement de l’air intérieur présentant une fonction photocatalytique ont conquis un marché important en France. La norme XP B 44 013, norme en vigueur pour tester les performances de ces systèmes, propose des conditions expérimentales éloignées des conditions réelles de mise en œuvre du point de vue (i) du volume de l’enceinte de test et (ii) de la diversité des COV modèles considérés. Ainsi, l’étude des performances des systèmes de traitement dans une pièce expérimentale de volume réaliste et face à différents mélanges de COV qui pourront être rencontrés en air intérieur s’avère crucial pour proposer une évaluation pertinente des performances de systèmes de traitement et déterminer leur influence réelle sur la qualité de l’air intérieur. L’objectif principal de cette thèse est d’évaluer les performances et l’innocuité de systèmes commerciaux de traitement d’air présentant une fonction photocatalytique dans des situations de fonctionnement types, proches des conditions réelles d’utilisation ; c'est-à-dire, prenant en compte de la diversité des espèces présentes dans l’air intérieur et des faibles concentrations de COV. Pour atteindre cet objectif une pièce expérimentale nommée IRINA est développée et validée. Les performances des systèmes de traitements sont évaluées dans IRINA (i) en utilisant cinq matrices spécifiques de différentes pollutions d’air intérieur, (ii) face à un évènement de pollution ponctuel due aux nettoyages et (iii) à une source d’émission continu de pollution liée à des matériaux bois. A partir des résultats obtenus dans ces travaux, des recommandations pour l’évolution des normalisations en photocatalyse sont formulées.
Autonomous devices presenting a photocatalytic function designed for VOCs treatment in indoor air have conquered a large market in France. The current standard, named XP B 44 013, for testing the performances of such systems provides experimental conditions that are far from realistic conditions of implementation from the point of view of (i) the test chamber volume and (ii) the considered diversity of the VOCs. Thus, the study of devices treatment performances in an experimental room of realistic volume and facing different VOC mixtures that may be encountered in indoor air is crucial to propose a relevant evaluation of the performances of treatment devices and to determine their real influence on indoor air quality. The main objective of this thesis is to evaluate the performance and safety of commercial air treatment devices with a photocatalytic function in typical operating situations, close to actual conditions of use; that is to say, taking into account, on one hand, the diversity of species present in indoor air and, on the other hand, the low concentrations of VOCs. To achieve this objective, an experimental room called IRINA is developed and validated. Then, the performances of the treatment systems are evaluated in IRINA (i) using five artificial specific matrices of different indoor air pollution, (ii) facing a point pollution event due to cleanings and (iii) a source of continuous emission of pollution related to wood materials. Based on the obtained results in this work, recommendations for the evolution of photocatalysis standardizations are formulated.
Les systèmes autonomes de traitement de l’air intérieur présentant une fonction photocatalytique ont conquis un marché important en France. La norme XP B 44 013, norme en vigueur pour tester les performances de ces systèmes, propose des conditions expérimentales éloignées des conditions réelles de mise en œuvre du point de vue (i) du volume de l’enceinte de test et (ii) de la diversité des COV modèles considérés. Ainsi, l’étude des performances des systèmes de traitement dans une pièce expérimentale de volume réaliste et face à différents mélanges de COV qui pourront être rencontrés en air intérieur s’avère crucial pour proposer une évaluation pertinente des performances de systèmes de traitement et déterminer leur influence réelle sur la qualité de l’air intérieur. L’objectif principal de cette thèse est d’évaluer les performances et l’innocuité de systèmes commerciaux de traitement d’air présentant une fonction photocatalytique dans des situations de fonctionnement types, proches des conditions réelles d’utilisation ; c'est-à-dire, prenant en compte de la diversité des espèces présentes dans l’air intérieur et des faibles concentrations de COV. Pour atteindre cet objectif une pièce expérimentale nommée IRINA est développée et validée. Les performances des systèmes de traitements sont évaluées dans IRINA (i) en utilisant cinq matrices spécifiques de différentes pollutions d’air intérieur, (ii) face à un évènement de pollution ponctuel due aux nettoyages et (iii) à une source d’émission continu de pollution liée à des matériaux bois. A partir des résultats obtenus dans ces travaux, des recommandations pour l’évolution des normalisations en photocatalyse sont formulées.
Autonomous devices presenting a photocatalytic function designed for VOCs treatment in indoor air have conquered a large market in France. The current standard, named XP B 44 013, for testing the performances of such systems provides experimental conditions that are far from realistic conditions of implementation from the point of view of (i) the test chamber volume and (ii) the considered diversity of the VOCs. Thus, the study of devices treatment performances in an experimental room of realistic volume and facing different VOC mixtures that may be encountered in indoor air is crucial to propose a relevant evaluation of the performances of treatment devices and to determine their real influence on indoor air quality. The main objective of this thesis is to evaluate the performance and safety of commercial air treatment devices with a photocatalytic function in typical operating situations, close to actual conditions of use; that is to say, taking into account, on one hand, the diversity of species present in indoor air and, on the other hand, the low concentrations of VOCs. To achieve this objective, an experimental room called IRINA is developed and validated. Then, the performances of the treatment systems are evaluated in IRINA (i) using five artificial specific matrices of different indoor air pollution, (ii) facing a point pollution event due to cleanings and (iii) a source of continuous emission of pollution related to wood materials. Based on the obtained results in this work, recommendations for the evolution of photocatalysis standardizations are formulated.
12-04-2018
12-04-2018
Thèse
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Cité Scientifique BP 30155 59653 VILLENEUVE D'ASCQ CEDEX Tél.:+33 (0)3 20 43 44 10