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Soutenances autorisées pour l'ED « École Doctorale Physique, Sciences de l'Ingénieur, Matériaux, Énergie » (ED 591 PSIME)

Liste des soutenances à venir 3

Cοmpοrtement sοus rayοnnements iοnisants du cοllagène de type ΙΙ : Etude de pοlypeptides mοdèles cοmme substituts du cοllagène en phase cοndensée

Doctorant·e
AL ASSAAD Hoda
Direction de thèse
NGONO RAVACHE YVETTE (Directeur·trice de thèse)
Date de la soutenance
22/04/2024 à 14:00
Lieu de la soutenance
Salle des thèses -campus 2 -université de Caen Normandie
Rapporteurs de la thèse
FERRY MURIEL Directeur de recherche CEA Paris-Saclay
RENAULT JEAN-PHILIPPE Directeur de recherche CEA Paris-Saclay
Membres du jurys
DANNOUX-PAPIN ADELINE, Ingénieur de recherche, CEA Marcoule
FERRY MURIEL, Directeur de recherche, CEA Paris-Saclay
LE PLUART Loic, Professeur des universités, Université de Caen Normandie
NGONO RAVACHE YVETTE, Directeur de recherche au CEA, Université de Caen Normandie
RAFFY QUENTIN, Maître de conférences, Université de Strasbourg
RENAULT JEAN-PHILIPPE, Directeur de recherche, CEA Paris-Saclay
Résumé
Le collagène, la protéine la plus abondante chez les mammifères, constitue principalement la matrice extracellulaire du cartilage et est essentiel pour ses propriétés mécaniques, grâce à sa structure en triple hélice caractéristique. Dans le contexte de l'hadronthérapie, les effets des rayonnements ionisants sur le collagène de type II ont été examinés en caractérisant les défauts macromoléculaires et les émissions gazeuses radio-induites en utilisant des polymères de substitution, notamment des homopolymères des acides aminés principaux du collagène (polyglycine, poly-DL-alanine et poly-L-proline) ainsi que des peptides modèles à triple hélice. L'irradiation des homopolypeptides, avec ou sans chaînes latérales, a révélé une remarquable stabilité à la radiation, avec environ 20 % des structures altérées, augmentant la prportiond en chaines en random coils et des ruptures de chaînes. En l'absence de chaînes latérales, comme la polyglycine, la rupture de la liaison CO-NH est fréquente, tandis qu'en présence de chaînes latérales, telles que la poly-DL-alanine et la poly-L-proline, la rupture de la liaison CO-CαH semble significative, expliquant la formation d'isocyanates. De plus, dans le cas de la poly-L-proline, les liaisons N-CαH ou N-CH2 semblent également être affectées par l'irradiation. Ces résultats diffèrent des observations faites lors de l'irradiation gamma, où la rupture de la liaison Cα-N est considérée comme principale dans les homopolypeptides. Les gaz identifiés étaient H2, CO, CO2 et CH4, et l'effet du transfert d'énergie linéique (TEL) a été observé avec des rendements accrus en H2 et CO lorsque le TEL est élevé, ainsi que des bandes IR spécifiques aux irradiations à fort TEL. L'irradiation des peptides modèles de collagène, (PPG)10 et (POG)10, a révélé des nouvelles bandes d'absorption qui ne sont pas spécifiques à la structure en triple hélice, mais plutôt liées aux acides aminés constitutifs du peptide. Les résultats obtenus sur le (POG)10 soulignent l'impact des molécules d'eau et la présence de l'hydroxyproline, avec la formation du radical hydroxyle.
Abstract
Collagen, the most abundant protein in mammals, primarily forms the extracellular matrix of cartilage and is essential for its mechanical properties, owing to its characteristic triple helix structure. In the context of hadron therapy, the effects of ionizing radiation on type II collagen have been examined by characterizing macromolecular defects and radiationinduced gas emissions using substitute polymers, including homopolymers of major collagen amino acids (polyglycine, poly-DL-alanine, and poly-L-proline) as well as triple helix model peptides. Irradiation of homopolypeptides, with or without side chains, revealed remarkable radiation stability, with approximately 20% of altered structures, increasing the proportion of chains in random coils and chain scission. In the absence of side chains, such as polyglycine, CO-NH bond scission is frequent, while in the presence of side chains, such as poly-DL-alanine and poly-L-proline, CO-CαH bond scission seems significant, explaining isocyanate formation. Additionally, in the case of poly-L-proline, N-CαH or N-CH2 bonds also appear affected by irradiation. These results differ from observations during gamma irradiation, where Cα-N bond scission is considered primary in homopolypeptides. Identified gases were H2, CO, CO2, and CH4, and the effect of linear energy transfer (LET) was observed with increased yields of H2 and CO when LET is high, along with IR bands specific to high-LET irradiation. Irradiation of collagen model peptides, (PPG)10 and (POG)10, revealed new absorption bands not specific to the triple helix structure, but rather correlated with constitutive amino acids of the peptide. Results obtained on (POG)10 highlighted the impact of water molecules and the presence of hydroxyproline, with the formation of the hydroxyl radical.

Develοppement d'un pοlymère de haute sensibilité intégrable dans un dοsimètre gamma sans fil interrοgeable à distance

Doctorant·e
YAHYAOUI Ons
Direction de thèse
NGONO RAVACHE YVETTE (Directeur·trice de thèse)
Date de la soutenance
24/04/2024 à 10:00
Lieu de la soutenance
Maison d'hôte du GANIL
Rapporteurs de la thèse
FROMM MICHEL Professeur des universités UNIVERSITE BESANCON FRANCHE COMTE
TESTARD FABIENNE Directeur de recherche CEA Paris-Saclay
Membres du jurys
AYMES CHODUR CAROLINE, Maître de conférences HDR, UNIVERSITE PARIS 11 PARIS-SUD
BARILLON REMI, Professeur des universités, Université de Strasbourg
FROMM MICHEL, Professeur des universités, UNIVERSITE BESANCON FRANCHE COMTE
NGONO RAVACHE YVETTE, Directeur de recherche au CEA, Université de Caen Normandie
TESTARD FABIENNE, Directeur de recherche, CEA Paris-Saclay
Résumé
Ce travail de recherche a étudié l'effet des nanoparticules d'or sur le comportement des polymères sous rayonnements ionisants en atmosphère inerte. L'objectif était de développer des matériaux à forte émission gazeuse intégrables dans de nouveaux dosimètres miniatures, passifs, à lecture en temps réel et à longue distance. L’idée était initiale était d’insérer des nanoparticules d’or (AuNPs) dans des matrices polymères afin de tirer avantage des électrons secondaires émis par les AuNPs et d’une potentielle action catalytique pendant la phase chimique de l’irradiation. Au-delà du développement d’un nouveau polymère, cette étude avait également pour objectif d’améliorer la compréhension de l’influence des nanoparticules en phase solide et sous atmosphère inerte. Deux types de polymères ont été étudiés : le PMAA et le PE. Des nanoparticules sphériques d'or de 2 nm de diamètre ont été synthétisées et incorporées dans les polymères. Les nanocomposites ont été irradiés et les défauts macromoléculaires et l'émission gazeuse ont été analysés. Les résultats ont montré que les nanoparticules d'or ont un effet significatif sur le comportement des polymères sous rayonnements ionisants. L'effet observé dépend du type de polymère, de la concentration en nanoparticules et de la distribution des nanoparticules dans la matrice polymère. Dans le PMAA, les nanoparticules d'or accélèrent la scission des chaînes et augmentent le rendement radiochimique de dihydrogène émis dans le polymère. Dans le PE, au-dessus d’un pourcentage molaire de 1%, les nanoparticules d'or radio-protègent le polymère en réduisant la formation de défauts macromoléculaires et l'émission d'hydrogène.
Abstract
In this research work, we studied the effect of gold nanoparticles on the behavior of polymers under ionizing radiation under an inert atmosphere. The initial aim was to develop highly emissive materials for new miniature, passive, real-time, and long-distance read-out dosimeters by inserting gold nanoparticles (AuNPs) in a polymer matrix. The rational behind was to use either the dose enhancement by secondary electrons emitted from AuNPs or their catalytic properties when appropriate. Beyond the development of a new material, one of the objective of this work was to study the influence of nanoparticles in the solid phase and in the absence of oxygen. Two types of polymers were studied: PMAA and PE. Gold nanoparticles with a diameter of 2 nm were synthesized and incorporated into the polymers. The nanocomposites were irradiated under gamma rays or electron beams and both macromolecular defects and gas emission were analyzed. The results showed that gold nanoparticles have a significant effect on the behavior of polymers under ionizing radiation, depending on the polymer polymer, the nanoparticles concentration, and their distribution in the polymer matrix. In PMAA, gold nanoparticles accelerate chain scission and increase the hydrogen emission radiochemical yield. In PE, beyong a molar percentage of 1%, gold nanoparticles radioprotect the polymer by reducing the formation of macromolecular defects and hydrogen emission.

Ρrοductiοn phοtοcatalytique de l’hydrοgène à partir de l’acide fοrmique sοus lumière visible : Ρhοtοcatalyseurs à base d’οxyde de Cuivre et de Fer

Doctorant·e
ABDELLI Hanen
Direction de thèse
EL ROZ MOHAMAD (Directeur·trice de thèse)
CHTOUROU RADHOUANE (Co-directeur·trice de thèse)
Date de la soutenance
29/04/2024 à 10:00
Lieu de la soutenance
Faculté des Sciences de Tunis, Campus Universitaire El-Manar, 2092 El Manar Tunis, Tunisie
Rapporteurs de la thèse
Membres du jurys
EL ROZ MOHAMAD, Chargé de recherche HDR, ENSICAEN
KAMOUN NAJOUA, Professeur , Université de Tunis - Tunisie
Résumé
Le développement technologique visant à construire une société utilisant l'hydrogène comme moyen d'énergie, avec une faible charge environnementale et un rendement élevé, est nécessaire de toute urgence. Toutefois, l'hydrogène étant inflammable, les problèmes de sécurité liés à son stockage et à son transport limitent son utilisation en tant que combustible. L’utilisation des transporteurs organiques liquides d'hydrogène (TOLHs, ou LOHCs pour Liquid Organic Hydrogen Carriers) présente une alternative très prometteuse. Ils permettent de stocker et de transporter efficacement l'hydrogène avec une faible densité énergétique et volumétrique. A cet égard, l'acide formique est reconnu comme l'un des transporteurs d'hydrogène les plus prometteurs. Dans le cadre de cette thèse, nous nous sommes principalement intéressés à la production photocatalytique de l’hydrogène à partir de l’acide formique sous lumière visible en utilisant des photocatalyseurs à base d’oxyde de Cuivre et de Fer. Ces photocatalyseurs ont montré une très bonne activité et sélectivité pour la déshydrogénation de l’acide formique sous lumière visible à température ambiante et sous flux continu. Les résultats obtenus dans cette thèse donnent non seulement un aperçu des facteurs affectant la réaction mais aussi des perspectives pour améliorer à la fois l’activité des photocatalyseurs et la sélectivité de la déshydrogénation. Par conséquent, les catalyseurs à base de cuivre, connus pour leur stabilité relativement faible dans les procédés en phase liquide, peuvent bien être considérés comme des photocatalyseurs très prometteurs spécifiquement en phase gazeuse/vapeur. Les connaissances fondamentales résultant de ce travail devraient peut avoir un impact significatif sur le développement durable et rentable de la production hautement sélective d'hydrogène à partir de l'acide formique dans des conditions douces.
Abstract
Technological development aimed at building society expending hydrogen as an energy source, with low environmental impact and high efficiency, is urgently needed. However, as hydrogen is flammable, safety issues linked to its storage and transport limit its use as a fuel. The use of liquid organic hydrogen carriers (LOHCs) presents a very promising alternative. They enable an efficient storage and transport of hydrogen at low energy and volumetric densities. In this respect, formic acid is recognized as one of the most promising LOHC. In this thesis, we focused on the photocatalytic production of hydrogen from formic acid, using copper-iron oxide photocatalysts. These photocatalysts showed very good activity and selectivity for the dehydrogenation of formic acid under visible light at room temperature and under continuous flow. The results obtained in this thesis not only provide insight into the factors affecting the reaction, but also offer prospects for improving both photocatalyst activity and dehydrogenation selectivity. As a result, copper-based catalysts, known for their relatively low stability in liquid-phase processes, may well be considered highly promising photocatalysts specifically in the gas/vapor phase. The fundamental insights resulting from this work should have a significant impact on the sustainable and cost-effective development of highly selective hydrogen production from formic acid under mild conditions.