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Les immunoglobulines, marqueurs de la lignée lymphocytaire B, constituent, sous leur forme sécrétée, les effecteurs solubles de la réponse humorale adaptative. Dans les gammapathies monoclonales, les immunoglobulines monoclonales, sécrétées par le clone anormal de lymphocytes B, vont être utilisées comme marqueurs diagnostiques et comme marqueurs quantitatifs pour le suivi et la réponse au traitement.Les techniques de caractérisation des immunoglobulines actuellement disponibles en routine biologique sont l’immunofixation, technique semi-automatisée, et l’immunotypage capillaire, technique complètement automatisée. Si du fait de son automatisation, l’immunotypage capillaire a supplanté l’immunofixation dans la plupart des laboratoires, dans la littérature, les anciens travaux comparant ces deux techniques indiquent que l’immunotypage serait moins sensible que l’immunofixation pour la détection des immunoglobulines monoclonales. Il est plutôt proposé que la différence de sensibilité serait liée à une formation et une expérience insuffisantes des examinateurs à l’immunotypage.Dans un contexte de progrès thérapeutiques majeurs dans la prise en charge des patients atteints de myélome permettant d’obtenir des niveaux réponse toujours plus bas, l’intérêt de l’utilisation de techniques plus sensibles est patent. C’est dans ce cadre que la société The Biding Site prévoit la commercialisation d’une plateforme de spectroscopie de masse, présentant cette technologie comme une alternative automatisable et plus sensible aux immunofixations et qui serait ainsi concurrentielle à l’immunotypage.Ce travail bibliographique passe en revue les caractéristiques des immunoglobulines et les différentes pathologies associées à la présence d’une immunoglobuline monoclonale, et s’attache à décrire les différentes méthodes immunochimiques de détection, caractérisation et quantification des immunoglobulines monoclonales. Ce travail permet également d’introduire mon projet de mémoire, dont l’objectif principal est d’évaluer l’apport de l’immunofixation dans la démarche diagnostique par rapport à l’immunotypage. Les premiers résultats de ce travail, portant sur la comparaison rétrospective des deux techniques sur 72 cas, permettent de conclure que leurs performances sont très proches, quand elles sont interprétées par un examinateur expérimenté. Ces résultats devront être confirmés dans un travail prospectif, portant sur une cohorte sélectionnée et impliquant des examinateurs différents. Ces données seront présentées dans mon mémoire de DES.

The essential oil (EO) of plants of the Poaceae family has diverse chemical constituents with several biological properties. But, data on the chemical constituents and toxicity are still unavailable for some species belonging to this family, such as Euclasta condylotricha Steud (Eu. condylotricha). In this study, the chemical composition of the EOs of Eu. condylotricha flowers was evaluated by gas chromatography coupled with mass spectrometry (GC–MS). The EOs larvicidal property was assessed against third instar larvae of three Anopheles gambiae laboratory strains (Kisumu, Acerkis and Kiskdr) according to the WHO standard protocol. The percentage yields of the EOs obtained from hydro distillation of Eu. condylotricha flowers varied 0.070 to 0.097%. Gas Chromatography-Mass Spectrometry (GC-MS) applied to the EOs revealed fifty-five (55) chemical constituents, representing 94.95% to 97.78% of the total essential oils. Although different chemical profiles of the dominant terpenes were observed for each sample, EOs were generally dominated by sesquiterpenoids with juvenile hormones as the major compounds. The primary compounds were juvenile hormone C16 (JH III) (35.97–48.72%), Methyl farnesoate 10,11-diol (18.56–28.73%), tau-Cadinol (18.54%), and β-Eudesmene (12.75–13.46%). Eu. condylotricha EOs showed a strong larvicidal activity with LC50 values ranging from 35.21 to 52.34 ppm after 24 hours of exposition. This study showed that Eu. Condylotricha flowers essential oils are potent sources of juvenile hormones that could be a promising tool for developing an eco-friendly malaria vector control strategy.

Le cancer colorectal est la deuxième cause de décès par cancer au monde. Il a été démontré que la thérapie par inhibition du point de contrôle immunitaire traite efficacement le cancer colorectal avec microsatellites instables, mais la majorité des tumeurs ne répondent pas bien à ce traitement. La recherche s'est ainsi tournée vers des stratégies immunothérapeutiques, qui pourraient activer une réponse des lymphocytes T cytotoxiques contre des antigènes spécifiques aux tumeurs. Ces antigènes sont mieux identifiés en utilisant la spectrométrie de masse, qui permet l'échantillonnage et le séquençage directs de ces peptides. Alors que les quelques antigènes spécifiques aux tumeurs identifiés à date sont dérivés de régions codantes du génome, des découvertes récentes indiquent qu'une grande proportion d'antigènes spécifiques aux tumeurs proviennent de régions prétendument non codantes. Ici, nous avons utilisé une nouvelle approche protéogénomique pour identifier les antigènes tumoraux dans une collection de lignées cellulaires dérivées du cancer colorectal et d'échantillons de biopsie. L'utilisation de bases de données personnalisées sur le cancer en tandem avec des analyses de spectrométrie de masse a permis d'identifier plus de 30 000 peptides uniques associés au CMH I et 19 antigènes spécifiques aux tumeurs dans des tumeurs avec microsatellites stables et instables, dont plus de deux tiers provenaient de régions non codantes. Ces découvertes pourraient bénéficier le développement de vaccins à base de cellules T, dans lesquels les cellules T sont amorcées contre ces antigènes pour cibler et éradiquer les tumeurs. Un tel vaccin pourrait être utilisé avec les thérapies existantes d'inhibition des points de contrôle immunitaire, pour traiter efficacement divers sous-types de cancer colorectal avec des pronostics différents. Les études futures devraient inclure une évaluation rigoureuse de l'immunogénicité de ces peptides, ainsi que l'optimisation des formulations spécifiques de vaccins anticancéreux pour traiter le plus efficacement possible le cancer colorectal., Colorectal cancer is the second leading cause of cancer death worldwide. Immune checkpoint inhibition therapy has been shown to effectively treat microsatellite unstable colorectal cancer, but the majority of tumors do not respond well to this treatment. Research has thus turned to immunotherapeutic strategies, which could activate a cytotoxic T cell response against tumor-specific antigens. Such antigens are best identified using mass spectrometry, which allows the direct sampling and sequencing of these peptides. While the few tumor-specific antigens identified to date are derived from coding regions of the genome, recent findings indicate that a large proportion of tumor-specific antigens originate from allegedly noncoding regions. Here, we employed a novel proteogenomic approach to identify tumor antigens in a collection of colorectal cancer-derived cell lines and biopsy samples. Using personalized cancer databases in tandem with mass spectrometry analyses resulted in the identification of over 30 000 unique MHC I-associated peptides and 19 tumor-specific antigens in both microsatellite stable and unstable tumors, over two-thirds of which were derived from non-coding regions. These findings could benefit the development of T cell-based vaccines, in which T cells are primed against these antigens to target and eradicate tumors. Such a vaccine could be used with existing immune checkpoint inhibition therapies, to effectively treat varying subtypes of colorectal cancer with differing prognoses. Future studies should include rigorous evaluation of the immunogenicity of these peptides, as well as the optimization of the specific cancer vaccine formulations to most effectively treat colorectal cancer.

La sensibilité et la profondeur de l'analyse protéomique sont limitées par les ions isobares et les interférences qui entravent l'identification des peptides de faible abondance. Lorsque nous analysons des échantillons de grande complexité, une séparation extensive de l'échantillon est souvent nécessaire pour étendre la couverture protéomique. Ces dernières années, la spectrométrie de mobilité ionique à forme d'onde asymétrique à haut champ (FAIMS) a gagné en popularité dans le domaine de la protéomique pour sa capacité à séparer les ions isobares, à améliorer la capacité de pic et la sensibilité de la spectrométrie de masse (MS). Nous rapportons ici l'intégration d'un appareil FAIMS Pro™ à un Q-Exactive HF™ ainsi qu'un spectromètre de masse Orbitrap Exploris 480™. Des expériences protéomiques sur des digestions d'extraits protéiques issues de cellules Hela à l'aide d'un spectromètre de masse avec FAIMS ont amélioré le rapport signal sur bruit (S/N) et réduit les ions interférents, ce qui a entraîné une augmentation du taux d'identification des peptides de plus de 42 %. FAIMS est également combiné avec le fractionnement ionique segmenté (SIFT), qui utilise tour à tour une fenêtre de 100 ~ 300 m/z au lieu de la large plage traditionnelle (700 ~ 800 m/z), augmentant ainsi la profondeur de la couverture protéomique tout en réduisant la proportion de spectres MS/MS chimériques de 50% à 27%. Dans l'analyse quantitative, nous démontrons l'application de FAIMS pour améliorer les mesures quantitatives lorsque le marquage peptidique isobare est utilisé. Par rapport aux expériences LC-MS/MS conventionnelles, la combinaison des expériences FAIMS et SIFT réalisées sur un modèle à deux protéomes a montré une amélioration de 65 % de la précision des mesures quantitatives. Les digestions tryptiques d'extraits protéiques de différentes lignées cellulaires du cancer colorectal ont été utilisées pour l'évaluation de stratégie combinée FAIMS et SIFT sur un spectromètre de masse Orbitrap Exploris 480™ offre un gain d'identification de 70 % par rapport à l'approche conventionnelle et combinée aux données transcriptomiques elle facilite l’identification de variants protéiques., The sensitivity and depth of proteomic analysis in mass spectrometry (MS) is limited by isobaric ions and interferences that hinder the identification of low-abundance peptides. For high complexity samples, extensive separation is often required to expand proteomic coverage. In recent years, high-field asymmetric waveform ion mobility spectrometry (FAIMS) has gained popularity in the field of proteomics for its ability to resolve confounding ions, improve peak capacity, and sensitivity. This thesis presents the integration of a FAIMS Pro™ interface with electrical and gas embedded connections to a Q-Exactive HF™ as well as an Orbitrap Exploris 480™ mass spectrometer. Proteomic experiments on tryptic digests of HeLa cell line using a FAIMS integrated mass spectrometer improved signal-to-noise ratio (S/N) and reduced the occurrence of interfering ions. This enabled a 42% increase in peptide identification rate. Also, FAIMS was combined with segmented ion fractionation (SIFT), which in turn scans with windows of 100~300 m/z width instead of the traditional width (700~800 m/z), further increasing the depth of proteome coverage by a reducing from 50% to 27% in terms of MS/MS chimeric spectra numbers. The application of FAIMS gain improvement on quantitative measurements with TMT labeling method is presented. Compared to conventional LC-MS/MS tests, the combination of FAIMS and SIFT experiments showed a improvement by 65% in quantitative accuracy when performed on a human-yeast two-proteome model. As an application of the method, the tryptic digests from different colorectal cancer cell lines were used for the evaluation. FAIMS-SIFTcombined strategy on an Orbitrap Exploris 480™ mass spectrometer provides a 70% gain in identification compared to the conventional LC-MS/MS approach for the same sample amount and instrument time. This enhanced sensitivity facilitates single amino acid mutations confirmed by RNAseq analyses.

Xenon (Xe) is the heaviest element among the stable noble gases series. This element undergoes a geochemical paradox involving its elemental abundance and its isotopic fractionation. Several theories has been proposed as solutions. Here we investigate the hypothesis of Xe incorporation in silicates at moderate pressure. Samples are made from natural mineral powders loaded with Xe-enriched gas, heated up to a temperature between 800 and 1,400 °C under 3.5 GPa. A significant isotopic fractionation is observed for 11 samples showing a maximum value d(Xe) = 2.30 ± 0.19 ‰ per atomic mass unit. Based on these results, we propose a scenario as the Xe paradox solution (Rzeplinski et al., 2022). It consists firstly in the incorporation of Xe in crystals solidifying from successive magma oceans within the 100 first million years of Earth existence. This incorporation favors the heaviest isotopes retention within minerals. Then, each planetesimal impact generating a new magma ocean triggers the escape of a significant part of the atmosphere, which is lost to space. Finally, Xe contained into silicates progressively degas and overprints the chondritic signature of the secondary atmosphere until reaching nowadays observed value. This scenario can be extended to Mars. In addition, our work provides us phases containing up to 0.318 ± 0.016 n%Xe. Those materials could have a potential application in nuclear industry. By delaying the appearance of Xe bubbles in the fuel, its burnup could be increased.; Le xénon (Xe) est le plus lourd des gaz nobles stables. Cet élément est sujet à un paradoxe géochimique concernant son abondance élémentaire et son fractionnement isotopique. Plusieurs théories ont été envisagées comme solutions. Nous explorons ici l’hypothèse de l’incorporation du Xe dans les silicates à une pression modérée. Les échantillons sont préparés à partir de poudres minérales naturelles chargées au gaz enrichi en Xe, chauffés à des températures comprises entre 800 et 1 400 °C sous une pression de 3,5 GPa. Un fractionnement isotopique significatif a été observé pour 11 échantillons avec une valeur maximale d(Xe) = 2, 30 ± 0, 19 ‰ par unité de masse atomique. Sur la base de ces résultats nous proposons un scénario comme solution au paradoxe du Xe (Rzeplinski et al., 2022). Celui-ci consiste premièrement en l’incorporation du Xe dans les cristaux se solidifiant à partir des océans magmatiques successifs dans les 100 premiers millions d’années d’existence de la Terre. Cette incorporation favorise la rétention des isotopes lourds dans les minéraux. Ensuite, à l’occasion de chaque impact de planétésimal formant un nouvel océan magmatique, une partie significative de l’atmosphère est perdue dans l’espace. Enfin, le Xe contenu dans les silicates est progressivement dégazé et supplante la signature chondritique de l’atmosphère secondaire jusqu’à atteindre la valeur observée aujourd’hui. Ce scénario peut être étendu au cas martien. En outre, nos travaux ont abouti à l’obtention de phases contenant jusqu’à 0, 318 ± 0, 016 n%Xe. Elles ont de potentielles applications dans l’industrie nucléaire. En retardant l’apparition de bulles de Xe dans le combustible, le rendement pourrait augmenter.

International audience; Cross-contamination of animal feed with antibiotics may occur during manufacturing in feed mills, because shared production lines can be used for medicated and non-medicated feed, but may also occur during transport, storage and at the farm level. This is a major issue in the current context where antimicrobial usage must be controlled in order to maintain their effectiveness. A LC-MS/MS method was developed for the determination of colistin, bacitracin A and virginiamycin M1 in feed for pigs, poultry and rabbits at concentrations similar to those encountered in cross-contamination. After investigating various issues related to colistin behaviour and matrix effects, we successfully validated this method according to the requirements of European regulations in terms of linearity, trueness, precision, limit of quantification and limit of decision. Trueness ranged 88.6–107.8% and precision ranged 12.6–21.2%. We then applied this method to the analysis of medicated pig feed to check the performance of the method on “real” samples of medicated feed. We subsequently analysed non-medicated pig, and rabbit feed samples, collected directly on farms, to check the rate of cross-contamination. No samples were contaminated by colistin, bacitracin, or virginiamycin.

Il apparaît au grand jour que de nombreuses substances telles que les perturbateurs endocriniens sont introduites quotidiennement dans l’environnement. Ces molécules organiques bien souvent d’origine anthropique peuvent être employées dans d’innombrables circonstances : pharmaceutique, médecine, agriculture, cosmétique, agroalimentaire pour citer quelques exemples. Parmi ce large panel de composés, se trouvent les hormones stéroïdiennes. Un certain nombre de maladies et de modifications aussi bien comportementales que physiologiques tant chez l’humain que sur la faune aquatique sont attribuées à l’usage et aux rejets chroniques de ces perturbateurs endocriniens. Il est donc indispensable de développer une approche portée sur la prévention et l’étude des niveaux de contamination selon un seul maître-mot : précaution. Dans ce contexte, ce projet de doctorat visait à développer de nouvelles méthodes de détection des hormones stéroïdiennes à niveau ultra-trace dans diverses matrices environnementales. La sélection des composés ciblés dans ce projet s’est basée sur la nouvelle liste de perturbateurs endocriniens prioritaires de l’agence de protection de l’environnement des États-Unis (US EPA), récemment élargie à d’autres classes de substances dont le bisphénol A. Les méthodes analytiques ont été développées non seulement dans l’eau du robinet (EPA 539), mais également dans d’autres matrices plus complexes (eaux de surface, eaux usées). Commune à l’ensemble des procédures testées, la phase de validation analytique a permis de vérifier la conformité avec les exigences de performance de l’EPA. La première méthode mise au point repose sur une pré-concentration rapide de l’échantillon par extraction sur phase solide en ligne (on-line SPE) couplée à la chromatographie liquide à ultra-haute performance (UHPLC) et à la spectrométrie de masse en tandem (MS/MS). La méthode validée présente de nombreux avantages—reproductibilité, automatisation, temps d’analyse minimal, logistique réduite et surtout des limites de détection de 0,10 ng·L-1 à 7,5 ng·L-1 selon les différentes matrices étudiées. Cette méthode apparaît particulièrement adaptée pour la détection des hormones dans les eaux usées, en lien avec les plus fortes concentrations attendues. Cependant, il est apparu pertinent d’améliorer encore la sensibilité des méthodes dans certains contextes, notamment dans le cadre des iv analyses d’eau de surface, compte tenu des critères de qualité applicables. La principale modification fut apportée au niveau de l’extraction et de la purification des échantillons. Amendée à la faveur des différentes matrices, l’étape d’extraction par SPE hors-ligne automatisée (off-line SPE) a permis d’atteindre des limites de détection adéquates variant de 0,010 ng·L-1 à 6,0 ng·L-1 dépendamment de la matrice et du composé. Un aspect original de cette étude a consisté à étudier de façon plus systématique les facteurs de robustesse de la méthode lorsque soumise à certaines variations, tant au niveau de l’analyse instrumentale (phases mobiles, volume d’injection) que des protocoles (emploi de différents agents de conservation, par exemple). L’analyse de la phase dissoute ne saurait être suffisante pour comprendre le devenir environnemental des perturbateurs endocriniens dans les milieux aquatiques, notamment leur distribution. Dans cette optique, la phase particulaire en suspension dans la colonne d’eau (SPM) fut également étudiée après optimisation et validation de la méthode d’extraction. Les limites de détection obtenues étaient comprises entre 0,10 ng/g et 3,0 ng/g, un degré de performance adéquat au regard des teneurs attendues dans l’environnement. De telles méthodes ne trouveraient pas de fondement si elles n’étaient pas employées à l’analyse d’échantillons réels. C’est pourquoi, pour chaque méthode développée, une série d’échantillons d’eau a été analysée pour toutes les matrices étudiées. La quantification des hormones stéroïdiennes a permis de rendre compte des niveaux de concentrations retrouvés dans l’environnement. Une étude saisonnière d’un cours d’eau a également été réalisée durant quatre saisons (hiver, printemps, été et automne) afin d’évaluer les éventuelles variations saisonnières en termes d’occurrence et de concentration., It is now admitted that many substances such as endocrine disruptors are released daily into the environment. This process can be of natural origin but is predominantly linked to human activity. Endocrine disruptors originate from numerous fields: medicine, agriculture, cosmetics, and the food industry, to name a few. Steroid hormones belong to this wide array of compounds. A significant number of human diseases and behavioral and physiological changes in both humans and aquatic life have been attributed to the use and chronic release of these endocrine disruptors. The effects of such a cocktail of substances are difficult to understand and evaluate. To date, the synergistic mechanisms or the potential cumulative effects are not well known. It remains essential to develop an approach focused on the prevention and the study of contamination levels with one key word in mind: precaution. In this context and aiming to detect steroid hormones in tap water, surface water and wastewater at trace levels, new analytical methods have been developed within the framework of this project. The first method developed is based on high performance liquid chromatography (HPLC) coupled with tandem mass spectrometry (MS / MS). LC-MS/MS hyphenation involved using an electrospray ionization source at atmospheric pressure with heating element (H-ESI). Pre-concentration and purification of the samples were executed by on-line solid phase extraction (on-line SPE). The validated method presents several advantages: reproducibility, automation, minimum analysis time, reduced logistics and above all, detection limits ranging from 0.10 ng·L-1 to 7.5 ng·L-1 considering the different matrices studied. The second approach proposed herein is based on the development of an analysis method allowing lower detection limits compared to the previous workflow. The same detection method was used, but a modification was made to the sample extraction and purification. Allowing for greater pre-concentration than online SPE, manual SPE (off-line SPE) was used in this method. Depending on the particular matrix, the extraction step allowed to reach adequate detection limits for the analysis of environmental aqueous samples: 0.010 ng·L-1 up vi to 6.0 ng·L-1 from the matrix-free sample to the most complex matrices. The use of an automated system also made it possible to make the extraction step robust and reproducible. The analysis of the dissolved phase of water samples cannot be sufficient to understand and comprehensively assess the contamination of aquatic environments. The particulate phase in suspension in the water column (SPM) was also studied. The extraction method was optimized and validated. Coupled with the previous method of analysis, it was possible to quantify the steroid hormones attached to suspended materials. The obtained detection limits ranged from 0.10 ng/g to 3.0 ng/g dry weight. For each developed method, dissolved phase samples were analyzed for all the studied matrices (tap water, surface water and wastewater). Quantification of steroid hormones allowed the comprehension of concentration levels found in the environment under usual discharge conditions in multiples matrices. A seasonal study of a watercourse was also carried out during the winter, spring, summer and fall seasons to observe possible seasonal variations in terms of occurrence and concentration.

La propolis est un produit de la ruche à base de résine de plantes et d’arbres mélangée à de la cire d’abeille. Elle est utilisée pour polir les murs de la ruche et la protéger contre les intrus provenant de l’extérieur. Elle contient un grand nombre de composés incluant les métabolites des plantes, alors elle est un ingrédient des médicaments naturels, des additifs alimentaires et des produits cosmétiques en raison de sa richesse en polyphénols qui lui confèrent ses propriétés anti-oxydantes, anti-inflammatoires et antibiotiques. La composition de la propolis est cependant complexe et très variable en raison de la région de provenance qui est étroitement liée aux résines utilisées par les abeilles. De plus, la présence de contaminants dans l’environnement, comme les pesticides et les éléments traces d’origine anthropique, incluant des métaux lourds, donne un risque d’exposition à ces substances en consommant la propolis ou les extraits de propolis. Plusieurs échantillons de propolis brute ainsi que des teintures commerciales et artisanales provenant du Canada, de la Roumanie et du Brésil ont été analysés. L’extraction des polyphénols totaux des échantillons bruts a été faite 3 fois dans l’éthanol (EtOH) 70 % (v/v) à 70 ̊C, et les teintures ont quant à elles été diluées dans l’EtOH 70 %. Les polyphénols totaux ont ensuite été analysés par spectroscopie moléculaire UV-Vis en utilisant la méthode de Folin- Ciocalteu. Des analyses chromatographiques préliminaires par la chromatographie liquide couplée à la spectrométrie de masse (LC-MS) ont permis de comparer des polyphénols et des pesticides dans deux sources de propolis du Québec, avec une grande similarité entre les deux extraits. Des échantillons bruts ainsi que des extraits éthanoliques et des teintures ont été analysés suite à l’ionisation par plasma à couplage inductif (ICP-MS) et la spectroscopie de fluorescence atomique à vapeur froide (CVAFS) pour déterminer des concentrations de certains éléments traces présents à l’état de trace incluant l’As, le Cd, le Pb et le Hg total., Propolis is a honeybee product made of plant and tree resins mixed with beeswax. It is used to build and repair the walls of the hive and to protect it from outside invaders. It contains a large number of compounds including plant metabolites, and is thus used in natural medications, cosmetic products and as food additives due to its richness in polyphenols, which confer its antioxidant, anti-inflammatory and antibiotic properties. However, the composition of propolis is complex and highly variable because of the geographical location of the resins used by the bees. Furthermore, the presence of contaminants in the environment, such as pesticides and trace elements of anthropogenic origin, brings a risk of exposure to these substances when consuming the propolis. Various raw propolis samples as well as commercial and homemade tinctures from Canada, Romania and Brazil were analysed. The raw samples were extracted 3 times in 70 % EtOH (v/v) at 70 ̊C, whereas the tinctures were diluted in 70 % EtOH. The total polyphenol content was determined by UV-Vis spectroscopy using the Folin-Ciocalteu method. Preliminary chromatography analyses by LC-MS on two propolis samples from Québec showed that the detected polyphenols and pesticides in their extracts were very similar, with only a few compounds found exclusively in either one or the other sample. Several raw propolis samples, their extracts and some tinctures were analyzed by ICP-MS and CVAFS to determine trace concentrations of heavy metals including As, Cd, Pb and total Hg.

La présentation de l’antigène est un mécanisme par lequel les cellules nucléées présentent un court peptide sur la molécule de classe 1 du Complexe Majeur d’Histocompatibilité (CMH-1) codée par les gènes « antigènes d’histocompatibilité humains ». Le terme “immunopeptidomique” est utilisé pour décrire l’ensemble des peptides associés aux molécules du CMH-1. Les cellules T CD8+ patrouillent l’organisme, s’attachent à la molécule CMH-1 par leur récepteur T et détruisent les cellules affichant un peptide atypique. Ce domaine présente un grand intérêt au niveau du traitement des infections virales et dans la conception de vaccins. Compte tenu que les coronavirus ont été à l’origine de trois épidémies durant les 20 dernières années, et que de multiples souches circulent chez l’humain ainsi que dans le règne animal, il est impératif de développer des vaccins universels qui pourrait prévenir de futurs événement épidémiologiques mondiaux reliés aux coronavirus. L’immunopeptidomique souffre d'un manque de protocoles normalisés et de contrôle et d’assurance de la qualité des échantillons afin de libérer tout son potentiel dans la recherche biomédicale. Dans le cadre de cette étude, la spectrométrie de masse, la cytométrie de flux et des approches bio-informatiques ont été utilisées pour développer des protocoles de contrôle de qualité pour la caractérisation de l’immunopeptidome de cellules infectées par les coronavirus. Nous avons isolé et analysé l’immunopeptidome de cellules MRC-5 avant et après infection par le coronavirus humain OC-43. En plus d’observer une forte baisse de l’abondance des molécules HLA et de la variété des peptides présentés après l’infection, 9 peptides viraux ont été isolés à partir des molécules du CMH-1. Ces peptides pourraient être utilisés afin de contribuer à formuler un vaccin pan-coronavirus qui élicite une réponse balancée entre la réponse humorale et la réponse cytotoxique., Antigen presentation is a mechanism by which nucleated cells present a short peptide on the Major Histocompatibility Complex (MHC-1) class 1 molecule encoded by the “human histocompatibility antigen” genes. The term "immunopeptidomics" is used to describe the set of peptides associated with MHC-1 molecules. CD8+ T cells patrol the body, attach to the MHC-1 molecule through their T receptor and destroy cells displaying an atypical peptide. This field is of great interest in the treatment of viral infections and in vaccine design. Given that coronaviruses have been responsible for three epidemics in the last 20 years, and that multiple strains circulate in humans and animals, it is imperative to develop universal vaccines that could prevent future global epidemiological events related to coronaviruses. Immunopeptidomics suffers from a lack of standardized protocols and sample quality control and assurance to unleash its full potential in biomedical research. In this study, mass spectrometry, flow cytometry, and bioinformatics approaches were used to develop quality control protocols for characterizing the immunopeptidome of coronavirusinfected cells. We isolated and analyzed the immunopeptidome of MRC-5 cells before and after infection with human coronavirus OC-43. In addition to observing a strong decrease in the abundance of HLA molecules and in the variety of peptides presented after infection, 9 viral peptides were isolated from MHC-1 molecules. These peptides could be used to help formulate a pan-coronavirus vaccine that elicits a balanced response between humoral and cytotoxic responses.

Le virus de l'herpès simplex de type 1 (VHS-1) est l'un des agents pathogènes humains les plus anciens et les plus efficaces. On estime que 3.7 milliards de personnes dans le monde vivent avec le VHS-1. Le virus persiste à l'état latent dans les neurones sensoriels, réapparaissant occasionnellement sous la forme d'une infection lytique qui endommage l'épithélium. Même si le VHS-1 provoque une maladie bénigne connue sous le nom de feu sauvage dans la majorité des cas, l'infection peut entraîner des conséquences catastrophiques telles que l'encéphalite et la kératite chez les personnes immunodéprimées les nouveau-nés. Compte tenu de la présence généralisée des infections à VHS-1, le virus représente une menace potentielle pour le système de santé. Le génome à ADN du VHS-1 est protégé par une cage protéique appelée capside. Bien que l'assemblage de la capside du VHS-1 et l'encapsidation du génome aient lieu à l'intérieur du noyau de l'hôte, les étapes finales de la maturation doivent être achevées dans le cytoplasme. Ainsi, pour la sortie du noyau, le virus a développé un mécanisme connu sous le nom d’enveloppement-déenveloppement-réenveloppement. La première étape de ce processus est principalement régulée par le complexe de sortie nucléaire (pUL31 et pUL34) et entraîne le bourgeonnement de la capside alors enveloppée dans l'espace périnucléaire. Par la suite, le déenveloppement de ces capsides périnucléaires et leur libération dans le cytoplasme seraient largement modulés par la kinase virale pUs3. Ce processus est sélectif, car les capsides remplies d'ADN (capsides C) sortent préférentiellement du noyau au détriment des intermédiaires viraux sans génome (capsides A et B). Cependant, nous ne savons pas pourquoi les capsides C sont favorisées lors de ce processus. En aval, le virus mûrit, recrute de nombreuses protéines puis acquiert une enveloppe à partir d'un compartiment cytoplasmique. Il sort ensuite de la cellule sous forme de virions enveloppés matures. Outre les facteurs viraux mentionnés et quelques protéines hôtes, l'implication de nombreuses autres protéines virales et cellulaires dans cette voie n'a pas été entièrement caractérisée. Pour élucider davantage ce processus de sélection de la capside C, nous avons profité de l'analyse MS/MS des capsides nucléaires du VHS-1 pour définir les facteurs hôtes et viraux spécifiques à chaque intermédiaire de capside nucléaire (Chapitre 2; Article 1). Nous avons trouvé deux protéines virales (pUL42 et pUL46) et sept facteurs de l'hôte (glycogène synthase, quatre protéines différentes liées à la kératine, fibronectine 1 et PCBP1) qui étaient spécifiques des capsides C matures. Fait intéressant, toutes ces protéines semblent posséder des fonctions qui ont le potentiel de médier la sortie nucléaire préférentielle des capsides C. Par conséquent, l'analyse fonctionnelle future de ces protéines pourrait nous fournir des informations inestimables sur la sortie nucléaire actuellement énigmatique des capsides du VHS-1. Les travaux en cours d'un collègue de laboratoire avec lequel je collabore impliquent PCBP1 en tant que modulateur de la sortie nucléaire (mémoire de Mackenzie Thornbury). Nous nous sommes ensuite concentrés sur un ensemble de données protéomiques déjà existantes des virions extracellulaires matures, qui a identifié jusqu'à 49 protéines hôtes incorporées dans le virus, y compris une hélicase à ARN humaine appelée DDX3X qui s'est avérée être un modulateur actif de la propagation virale (Chapitre 2; Article 2). Nous avons remarqué que cette protéine se déplace vers le noyau tard lors de l'infection, coïncidant avec la majeure partie de la sortie nucléaire virale. Par conséquent, nous avons émis l'hypothèse que DDX3X serait impliqué dans la sortie nucléaire virale. Nous avons découvert que, tardivement au cours de l'infection, pUL31 interagit avec DDX3X au niveau du noyau. Nous avons également constaté que DDX3X stimule de grandes agrégations de capsides virales matures dans la périphérie nucléaire. Fait intéressant, la redirection de DDX3X vers le bord nucléaire dépend de la présence de la machinerie de sortie nucléaire virale (pUL31, pUL34 et pUs3) et de capsides matures. Enfin, nos données ont montré qu'en l'absence de DDX3X, les capsides C s'accumulent entre les deux membranes nucléaires, probablement à la suite d'une incorporation inefficace de pUs3 au site de sortie. Ces résultats ont élucidé une nouvelle fonction de DDX3X et pourraient ouvrir de nouvelles voies passionnantes de recherche pour développement d’antiviraux en ciblant cette hélicase à ARN cellulaire., Herpes simplex virus type 1 (HSV-1) is one of the oldest and most successful human pathogens. It is estimated that 3.7 billion people worldwide are living with HSV-1. The virus latently persists in sensory neurons, occasionally recurring as a lytic infection which damages the connected epithelium. Even though HSV-1 causes a mild disease known as the cold sore in majority of cases, the infection can have catastrophic consequences such as encephalitis and keratitis in immunocompromised individuals, newborns and, more rarely, in immune competent adults. Considering the widespread presence of HSV-1 infections, the virus poses a potential threat to the healthcare system. The DNA genome of HSV-1 is protected by a protein cage called a capsid. Although HSV-1 capsid assembly and genome packaging take place inside the host nucleus, the final steps of maturation must be completed inside the cytoplasm. Since the large diameter of these viral capsids (~125 nm) far exceeds the 30 nm cut-off of the nuclear pore complex, the virus has evolved a mechanism known as envelopment-deenvelopmentreenvelopment. The first step of this complex process is mainly regulated by the components of the nuclear egress complex (pUL31 and pUL34) and results in the budding of enveloped capsid into the perinuclear space. Subsequently, deenvelopment of these perinuclear capsids and their release into the cytoplasm is thought to be largely modulated by the viral kinase pUs3. This process is selective as DNA-filled capsids (C-capsids) preferentially exit the nucleus compared to genome-free viral intermediates (A- and Bcapsids). However, it is unclear how C-capsids are preferentially selected for the nuclear egress. Further downstream, the virus matures and recruit numerous proteins onto the viral capsids and acquire an envelope from a cytoplasmic compartment. It then exits the cell as mature enveloped virions. Apart from the mentioned viral factors and a handful of host proteins, implication of many other viral and cellular proteins in this pathway have not been fully characterized. To further resolve this process of C-capsid selection, we took advantage of MS/MS analysis of HSV-1 nuclear capsids to define host and viral factors specific to each nuclear capsid intermediate (Chapter 2; Article 1). We found two viral proteins (pUL42 and pUL46) and seven host factors (glycogen synthase, four different keratin-related proteins, fibronectin 1, and PCBP1) that were specific to mature C-capsids. Interestingly, all these proteins seem to possess functions that have the potential to mediate the preferential nuclear exit of C-capsids. Therefore, future functional analysis of these proteins might provide us with invaluable insights into the currently enigmatic nuclear egress of HSV-1 capsids. Ongoing work by a lab colleague with which I collaborate implicates PCBP1 as a modulator of nuclear egress (memoir of Mackenzie Thornbury). We then focused on an existing proteomics data set of mature extracellular virions, which revealed 49 virus-incorporated host proteins, including a human RNA helicase called DDX3X that we found to be an active modulator of viral propagation (Chapter 2; Article 2). We observed that DDX3X relocates to the nuclear rim late during infection, coinciding with the bulk of viral nuclear egress, and leading us to hypothesize that DDX3X is involved in the process. We discovered that, late during the infection, pUL31 interacts with DDX3X at the nuclear rim. We also found that DDX3X stimulates large aggregations of mature viral capsids in the nuclear periphery. Unexpectedly, redirection of DDX3X to the nuclear rim was dependent on the presence of the viral nuclear egress machinery (pUL31, pUL34 and pUs3) and mature capsids. Lastly, our data showed that in the absence of DDX3X, C-capsids accumulate in the perinuclear space, likely as the result of inefficient incorporation of pUs3 to the site of egress. These results have elucidated a novel function for DDX3X and may open new and exciting paths to produce antivirals by targeting this cellular RNA helicase.

Taenia solium is a cestode that causes neurocysticercosis (NCC), a disease that affects the central nervous system, and is considered the leading cause of acquired epilepsy in the world. Postoncospheral form are early T. solium cysticercus stages (which causes NCC) and the study of its proteins is important to identify targets for the immunodiagnosis and to understand the host-parasite relationship. In this research 2 studies were carried out, the first consisted of a systematic review and meta-analysis of the sensitivity and specificity of the western blot for the immunodiagnosis of NCC; while the second study consisted of the characterization of the postoncosphere proteins recognized by antibodies of NCC patients. In the first study, the meta-analysis estimated that western blot has a sensitivity of 78.9% [95%CI: 71.8%-83.6%] and a specificity of 97.6% [95% CI: 95.7%-98.7%] for the immunodiagnosis of NCC, however, these data vary depending on the antigen type, the study type, and the number and state of the cysticercus in the brain. In the second study, antigenic protein bands (23, 46 and 48 kDa) of postoncosphere were recognized by 98% and 100% of patients with parenchymal and subarachnoid NCC respectively; mass spectrometry identified the proteins present in the post-oncosphere bands that could be evaluated as candidates for diagnosis and for the study of the modulation of the immune response and establishment of the post-oncosphere in the host., La neurocysticercose (NCC) est une maladie, qui affecte le système nerveux central, causée par Taenia solium, et est considéré comme la principale cause d’épilepsie acquise dans le monde. Les stades postoncospheral sont des stades précoces du T. solium cysticerques (causant la NCC) ; et l’étude de leurs protéines est importante pour identifier les antigènes candidats pour le immunodiagnostic, ainsi que pour comprendre la relation hôte-parasite. Dans cette investigation, 2 études ont été réalisées, la première consistait en une revue systématique et une méta-analyse de la sensibilité et de la spécificité du western blot pour l'immunodiagnostic du NCC ; tandis que la deuxième étude consistait en la caractérisation des protéines des stades postoncospheres reconnues par les anticorps de patients atteints de NCC. Dans la première étude, la méta-analyse a estimé que le western blot a une sensibilité de 78,9 % [IC95 % : 71,8 %-83,6 %] et une spécificité de 97,6 % [IC95 % ; 95,7 %-98,7 %] pour le diagnostic de NCC, cependant, ces données varient selon le type d'antigène, le type d'étude, le nombre et l'état des cysticerques dans le cerveau. Dans la deuxième étude, des bandes de protéines (23, 46 et 48 kDa) des stades postoncospheral sont reconnues par 98 % et 100 % des patients atteints de NCC parenchymateux et sous-arachnoïdien, respectivement ; La spectrométrie de masse a identifié les protéines présentes dans ces bandes qui pourraient être évaluées comme candidates pour l'immunodiagnostic et dans l'étude de la modulation de la réponse immunitaire et de l'établissement de la stades postoncospheral chez l'hôte.

The objective of the PhD was to evaluate the potential of TOF-SIMS imaging, particularly 3D, to reliably study chemical composition in stratigraphic sections of ancient paintings. TOF-SIMS imaging can simultaneously map organic and inorganic materials at the micrometer scale, providing answers to questions about ancient paintings, such as elucidating the nature of the binders and pigments in the various layers, or studying the chemical transformations of ingredients through the action of time and interactions. The construction of a database of TOF-SIMS mass spectra for reference materials in parallel with the study of several samples of old paintings, has allowed to identify which reliable chemical information can be associated with the use several centuries ago of a given ingredient according to a certain painting technique. The references and the parameters of the analyses were adapted according to the observations made on the cross sections. The identification of drying oils and egg yolk was considered. Different surface preparations and secondary ion extraction parameters were compared to optimise the detection of surface-formed ionic species and obtain more representative chemical information. The conditions under which argon aggregate sputtering can be used were defined. A preliminary analysis of the contribution of TOF-SIMS imaging to the understanding of the structure of dried drying oils has provided results that will be continued in the future.; L'objectif de la thèse était d'évaluer le potentiel de l'imagerie TOF-SIMS, notamment 3D, pour étudier la composition chimique de façon fiable sur des coupes stratigraphiques de peintures anciennes. L’imagerie TOF-SIMS peut cartographier simultanément les matières organiques et inorganiques à l’échelle micrométrique, répondant à des questions sur les tableaux anciens, comme l’élucidation de la nature des liants et pigments des différentes couches, ou l’étude des transformations chimiques des ingrédients par l’action du temps et des interactions. La construction d'une base de donnée de spectres de masse TOF-SIMS pour les matériaux de références en parallèle de l'étude de plusieurs échantillons de peintures anciennes, a permis d'identifier quelles informations chimiques fiables peuvent être associées à l'usage il y a plusieurs siècles d'un ingrédient donné selon une certaine technique picturale. Les références et les paramètres d’analyses ont été adaptés en fonction des observations menées sur les coupes stratigraphiques. Une réflexion a été menée pour chercher à identifier les huiles siccatives et le jaune d’œuf. Différentes préparations de la surface et paramètres d’extraction des ions secondaires ont été comparés pour optimiser la détection des espèces ioniques formées en surface et obtenir une information chimique plus représentative. Les conditions dans lesquelles la pulvérisation d’agrégats d’argon peut être utilisées ont été définies. Une analyse préliminaire sur l’apport de l’imagerie TOF-SIMS dans la compréhension de la structure des huiles siccatives séchées a apporté des résultats qui sont voués à être continués dans le futurs.

Volatile elements such as hydrogen, carbon, and nitrogen were essential for the emergence of life on Earth. However, the origin of these elements accreted by planetary bodies of the inner solar system as well as their behavior, distribution, and inventory in deep planetary reservoirs remain controversial. Recent analytical developments in noble gas mass spectrometry and secondary ion mass spectrometry have allowed me to accurately determine the abundance and isotopic composition of nitrogen trapped in terrestrial volcanic rocks, meteorites (chondrites, achondrites, iron meteorites), samples brought back to Earth by space missions as well as in synthetic samples. In parallel, based on measurements of noble gases in meteorites and lunar rocks, I was able to quantify isotopic modifications induced by the solar wind and cosmic rays. Experimental studies have provided complementary information on the effect(s) of various physico-chemical parameters on the behavior and isotopic fractionation of nitrogen during planetary differentiation. My research activity has thus mainly focused on tracing the origin and evolution of volatile elements and the chronology of their accretion by Earth, the Moon, and other planetary bodies. The results of my work demonstrate the complexity of the processes that govern the abundance and isotopic signature of volatile elements in rocks of various provenance: Earth's ocean floor, the lunar maria or the asteroid belt and beyond., Les éléments volatils comme l'hydrogène, le carbone et l'azote sont essentiels à l'émergence de la vie sur Terre. Néanmoins l'origine de ces éléments accrétés par les corps planétaires du système solaire interne ainsi que leurs comportement, distribution et inventaire dans les réservoirs profonds restent controversés. Des développements analytiques récents en spectrométrie de masse gaz rares et spectrométrie de masse à ions secondaires m'ont permis d'analyser de façon précise la teneur et la composition isotopique de l'azote piégés dans des roches volcaniques terrestres, des météorites (chondrites, achondrites, météorites de fer), des échantillons rapportés sur Terre par les missions spatiales ainsi que dans des échantillons synthétiques. En parallèle, grâce à la mesure des gaz nobles dans les météorites et roches lunaires, j'ai pu quantifier les modifications isotopiques induites par le vent solaire et les rayons cosmiques. Des études expérimentales m'ont fourni des informations complémentaires sur l'effet de divers paramètres physico-chimiques sur le comportement et le fractionnement isotopique de l'azote pendant la différenciation planétaire. Mon activité de recherche s'est ainsi principalement concentrée sur le traçage de l'origine et l'évolution des éléments volatils et la chronologie de leur accrétion par la Terre, la Lune et d'autres corps planétaires. Les résultats de mes travaux démontrent la complexité des processus qui gouvernent la teneur et la signature isotopique des éléments volatils dans les roches quelles que soient leurs provenances: les fonds des océans terrestres, les mers lunaires ou la ceinture d'astéroïdes et au-delà.

The vertical mixing in the deep ocean is an important process for the functioning of thermohaline circulation and also for the global climatic system. L'actinium-227 (227Ac) is a natural radioactive isotope product by the protactinium-231 (231Pa) decay in deep marine sediment. The short half-life of this isotope (22 years) makes it a specific tracer of vertical mixing of deep ocean. 227Ac analysis by nuclear counting used until now required from 50 to several hundred liters of water for a limited accuracy. This limited strongly the use of 227Ac in oceanography until today. During this thesis, we developed a join 231Pa-227Ac purification protocol suitable for 10L seawater sample, to perform analysis by MC-ICPMS. In addition to these two isotopes, this separation protocol provides different fractions that can be used to other tracers (Nd, Ra or Th isotopes) from the same water sample.This protocol was applied to archival samples collected during the Bonus GoodHope cruise, in the Southern Ocean. 231Pa was measured at the same time as 227Ac because its analysis is essential to exploit 227Ac data. These new 231Pa data support the previous hypothesis of a strong affinity toward the opal produced by the diatoms and allow to refine the transport of radionuclides along slopping isopycnal surfaces at the South of the ACC. Results from 227Ac data gave estimates of the vertical eddy diffusion coefficient of 1 cm2/s over the mid-ocean ridge, of 14 cm2/s near the African margin due to an enhanced turbulence and of the order of 30 cm2/s in the Weddell gyre. An application of these values is proposed to describe the concentration and isotopic signature distributions of Nd near the continental margin., Le mélange vertical dans l'océan profond est un processus important pour le fonctionnement de la circulation thermohaline océanique et donc pour le système climatique global. L'actinium-227 (227Ac) est un isotope radioactif naturel produit par désintégration du protactinium-231 (231Pa) dans les sédiments marins profonds. Comme il est soluble, il diffuse dans les eaux de fond. Sa demi-vie courte (22 ans) en fait un traceur spécifique du mélange vertical dans l'océan profond. L'analyse de 227Ac par comptage nucléaire utilisé jusqu'à maintenant nécessite de 50 à plusieurs centaines de litres d'eau et reste malgré tout peu précises. Ceci a limité l'utilisation du 227Ac en océanographie. Au cours de cette thèse, nous avons développé un protocole commun de séparation et d'analyse de 227Ac et 231Pa par MC-ICPMS à partir de 10L d'eau de mer. En plus de ces deux isotopes, ce protocole de séparation produit différentes fractions pouvant permettre d'analyser d'autres traceurs (isotopes du Nd, Ra ou Th) sur un même échantillon d'eau.Ce protocole a été appliqué à des échantillons d'archives prélevés lors de la campagne Bonus GoodHope, dans le secteur Atlantique de l'océan Austral. Le 231Pa a été analysé en parallèle du 227Ac, dont l'analyse est primordiale pour exploiter les données de 227Ac . Ces nouvelles données de 231Pa ont conforté la théorie de sa forte affinité pour l'opale produite par les diatomées et a permis d'affiner le modèle de transport des radionucléides le long des isopycnes remontant au sud de l'ACC. Les résultats obtenus de 227Ac ont permis d'estimer des coefficients de mélange turbulent de 1 cm2/s au-dessus de la dorsale océanique, de 14 cm2/s à cause d'une turbulence accrue près de la marge africaine et de l'ordre de 30 cm2/s dans le gyre de Weddell. Une application de ces valeurs est notamment proposée pour décrire la distribution de la concentration et de la signature isotopique du Nd, à l'aide d'un modèle prenant en compte les processus près de la marge continentale.

The growth of thin layers in reactive-high power impulse magnetron sputtering (R-HiPIMS) process is the general framework of this PhD. The coating industry needs a simple and reliable method to track the evolution of deposits over time because, among other reasons, the racetrack shape certainly changes during the sputtering process. The main goal of this PhD is to develop a reliable tool devised to control TiO₂ thin layer thickness in R-HiPIMS deposition process. Preliminary studies of the influence of O₂ content in the Ar/O₂ gas mixture, the mean pulse power, the pulse width and the substrate-holder temperature were performed. The plasma was characterized by optical emission spectroscopy (OES), mass spectrometry and current-voltage characteristics of the discharge. Thin films were analysed by XRD, SEM and profilometry. From combined analyses of Ti emission line intensity, integrated discharge current and deposited TiO₂ coating thickness, it is established that plasma diagnostics can be used effectively to control the deposition rate. Indeed, dividing the time average emission line intensity (TA_OES) by the integrated current (Iint) leads to obtain the TA_OES signal(Ti)/Iint ratio, which allows eliminating the effect of any variation of the electron energy distribution function. In all our investigated conditions (% O₂, pulse width, the target erosion profile and the substrate-holder temperature), the TA_OES signal(Ti)/Iint ratio seems to be in good agreement with the thickness. Thus, it seems that this ratio well reflects the titanium species density which contributes to the deposits., Cette thèse s’inscrit dans la problématique du dépôt de couches minces en procédé réactif de pulvérisation cathodique magnétron pulsée haute puissance (R-HiPIMS_reactive high power impulse magnetron sputtering). Pour pouvoir implémenter ce procédé sur des systèmes industriels, sa complexité nécessite d’être capable de le contrôler au cours du temps de manières simple et efficace car, entre autres, le profil de la piste de pulvérisation de la cible (Ti) change inévitablement durant son utilisation. L’objectif principal de cette thèse est donc de proposer une méthode de contrôle de l’épaisseur de films de type TiO₂ en mélange gazeux Ar/O₂. Une étude préparatoire des effets de la puissance HiPIMS, de la durée de décharge, de la teneur en oxygène et de la température du porte-substrat a alors été menée. Le plasma a été caractérisé par des mesures de spectroscopie optique d’émission, de spectrométrie de masse et les caractéristiques courant-tension de la décharge. Les couches minces ont été analysées par DRX, MEB et profilométrie. Une méthode de contrôle de l’épaisseur des dépôts, couplant la spectroscopie optique d’émission (SOE) avec la mesure du courant intégré durant la décharge (Iint) a ensuite été mise au point. Le signal SOE moyenné dans le temps (TA_SOE) du titane neutre a été divisé par Iint afin de tenir compte des variations de la fonction de distribution en énergie des électrons. Le rapport signal TA_SOE(Ti)/Iint a finalement été corrélé à l’épaisseur des dépôts en fonction de différents paramètres, dont le % O₂, la durée de décharge, l’usure de la cible et la température du porte-substrat.

Micrometeorites are submillimeter extraterrestrial particles that represent the major source of interplanetary material accreted by the Earth each year. The analysis of micrometeorites allows to study the diversity of small bodies of the solar system (asteroids and comets). This thesis is about the study of micrometeorites from the Concordia collection, developed over the last 20 years thanks to a program carried out at the Dome C station (Antarctica). The first part of the work presented concerns a quantitative study of the flow of interplanetary matter arriving on Earth. The study based on more than 2000 micrometeorites from the Concordia collection shows that the flux of micrometeorites is ~10 μg/m²/year, which corresponds to a global annual flux of 5200 ± 1500 tons on our planet. The obtained results allow to better constrain the mass distributions of the particles in the size range below 300 μm and their comparison with the theoretical predictions indicate that the majority of the particles have most probably a cometary origin. The second part of the presented work concerns the study of a rare type of micrometeorites, rich in organic matter: the Ultra-Carbonaceous Antarctic MicroMeteorites (UCAMM). Isotopic analysis of UCAMMs by nanoscale secondary ion mass spectrometry (NanoSIMS) reveals isotopic heterogeneities in H, N and C of the organic matter of UCAMMs at the scale of several microns. The third part presents experiments of ice irradiations by heavy ions, carried out with the IGLIAS device during three experimental sessions at the Large Heavy Ion National Accelerator (GANIL). These experiments have simulated the interaction of the Galactic cosmic rays on mixtures of nitrogen- and carbon-rich ices at low temperature (10K). A solid organic residue is obtained after sublimation of the volatile species at the end of the irradiation of the ice film. The results obtained show that isotopic heterogeneities present in initially adjacent layers of irradiated ice can be transmitted to the organic residue produced. NanoSIMS ion imaging analysis of the organic residue shows the formation of isotopic heterogeneities in the organic residue, which are comparable to those observed in UCAMMs. These isotopic heterogeneities depend on the chemical nature of the irradiated ice mixture. All the results obtained on UCAMMs and the irradiation experiments carried out at GANIL are put in perspective and compared to data on other interplanetary materials of asteroidal and cometary origin. The work carried out confirms that these exceptional interplanetary particles most probably come from the surface of icy bodies, rich in nitrogen, having evolved in the outer regions of the solar system. They confirm that the isotopic signatures in light elements (H, N and C) of UCAMMs can, in part, be inherited from gaseous parent reservoirs present in the protoplanetary disk. Finally, I will present possible future studies on UCAMMs to better constrain the surface composition of icy bodies present at large heliocentric distances., Les micrométéorites sont des particules extraterrestres submillimétriques qui représentent la majeure source de matière interplanétaire accrétée par la Terre chaque année. L’analyse des micrométéorites permet d’étudier la diversité des petits corps du système solaire (astéroïdes et comètes). Cette thèse porte sur l’étude de micrométéorites provenant de la collection Concordia, constituée depuis 20 ans grâce à un programme réalisé auprès de la station de Dôme C (Antarctique). La première partie du travail présenté porte sur une étude quantitative sur le flux de matière interplanétaire arrivant sur Terre. L’étude basée sur plus de 2000 micrométéorites de la collection Concordia montre que le flux de micrométéorites est de ~10 μg/m²/an, qui correspond à un flux global annuel de 5200 ± 1500 tonnes sur l’ensemble de notre planète. Les résultats obtenus permettent de mieux contraindre les distributions en masse des particules dans le domaine en taille inférieure à 300 μm et leur comparaison avec les prévisions théoriques indiquent que la majorité des particules ont très probablement une origine cométaire. La seconde partie du travail présenté porte sur l’étude d’un type rare de micrométéorites, riches en matière organique : les micrométéorites antarctiques ultra-carbonées (UCAMM - Ultra-Carbonaceous Antarctic MicroMeteorites). L’analyse isotopique par spectrométrie de masse des ions secondaires à résolution nanométrique (NanoSIMS) révèle des hétérogénéités isotopiques en H, N et C de la matière organique des UCAMMs à l’échelle de plusieurs microns. La troisième partie présente des expériences d’irradiations de glaces par des ions lourds, menées à l’aide du dispositif IGLIAS durant trois sessions expérimentales auprès du Grand Accélérateur National d’Ions Lourds (GANIL). Ces expériences ont permis de simuler l’interaction du rayonnement cosmique Galactique sur des mélanges de glaces azotées et carbonées à basse température (10K). Un résidu organique solide est obtenu après sublimation des espèces volatiles à la fin de l’irradiation du film de glace. Les résultats obtenus montrent qu’il est possible de transmettre au résidu organique produit des hétérogénéités isotopiques présentes dans des couches initialement adjacentes de glaces irradiées. L’analyse par imagerie ionique NanoSIMS des résidus organiques montre la formation d’hétérogénéités isotopiques dans le résidu organique, qui sont comparables à celles observées dans les UCAMMs. Ces hétérogénéités isotopiques dépendent de la nature chimique du mélange de glaces irradiées. L’ensemble des résultats obtenus sur les UCAMMs et les expériences d’irradiation menées à GANIL sont mis en perspective et comparés aux données sur d’autres matériaux interplanétaires d’origine astéroïdale et cométaire. Les travaux menés confirment que ces particules interplanétaires exceptionnelles proviennent très probablement de la surface de corps glacés, riches en azote, ayant évolués dans les zones externes du système solaire. Ils confirment que les signatures isotopiques en éléments légers (H, N et C) des UCAMMs peuvent, en partie, être héritées de réservoirs parents gazeux présents dans le disque protoplanétaire. Je présenterai enfin de futures études possibles sur les UCAMMs permettant de mieux contraindre la composition de la surface des corps glacés présents à de grandes distances héliocentriques.

The leather manufacturing needs the addition of chemicals to transform the raw hide into a rot-proof product fitted to its final use. In order to ensure the protection of human health and environment, various regulations restrict the use of these chemicals. Therefore, method developments are needed to get reliable quantification of these substances in leather, a complex matrix. In this work, two examples are introduced: formaldehyde and poly and perfluorinated compounds (fluorocarbons). Formaldehyde has excellent cross-linking properties and is used in the synthesis of retanning resins. However, in final products, formaldehyde may cause an allergic skin reaction. Formaldehyde belongs to the REACh Annex XIV candidate list of very high concern substances and is therefore regulated in case it is present at a level of more than 0.1% in the final article. Since May 2021, a formaldehyde must not exceed 30 mg/kg in leather or textile materials in toys. The evaluation of the currently applicable ISO 17226-1 standard for the quantification of formaldehyde in leather on a very wide range of leathers has shown that it has a bias leading to an overestimation of formaldehyde contents. The first part of this thesis project points out the biases responsible for this overestimation and suggests modifications leading to reliable quantification of formaldehyde, regardless of the manufacturing process. On the other hand, poly and perfluorinated compounds are used in leather finishing step because of their fat and water repellent properties. However, some of these compounds are harmful and persistent in the environment. For example, Annex 1 of the EU Regulation 850/2004 on Persistent Organic Pollutants sets a limit of 1 µg/m² for perfluorooctane sulfonic acid (PFOS) and its derivatives in textiles and coated materials. The second part of this research project aims to increase the number of poly and perfluorinated compounds analysed in leather and to lower their limits of quantification in order to meet the regulations. A complete study of the quantification of these compounds by LC-MS-MS is realised. The study of matrix effects in leather extracts shows these effects are strongly dependent on the manufacturing processes used. Although the addition of a solid phase extraction step allows to avoid such effects in some matrices, it is not always enough to completely eliminate them. Only the addition of labelled internal standards for each compound can eliminate these effects in order to guarantee a reliable quantification of poly and perfluorinated compounds in leather., Le procédé de fabrication du cuir nécessite l’ajout de produits chimiques pour transformer la peau brute en produit fini imputrescible adapté aux cahiers des charges de son utilisation. Afin d’assurer la santé humaine et le respect de l’environnement, différentes réglementations encadrent l’utilisation de ces produits chimiques. Il est donc nécessaire de développer des méthodes de quantification fiable de ses substances dans le cuir, une matrice complexe. Dans ce travail, deux exemples sont présentés : le formaldéhyde et les composés poly et perfluorés (fluorocarbonés). Le formaldéhyde doté d’excellentes propriétés de réticulation est utilisé dans la synthèse de résines de retannage. Cependant, dans les produits finis, le formaldéhyde peut être responsable de réactions allergiques. Appartenant à la liste des substances extrêmement préoccupantes candidates à l’annexe XIV de REACh, le formaldéhyde est donc soumis à des règlementations s’il est présent à plus de 0,1% dans l’article final. Depuis Mai 2021, une teneur limite en formaldéhyde de 30 mg/kg est fixée pour les matériaux en cuir ou en textile dans les jouets. L’évaluation sur une très large gamme de cuirs de la norme ISO 17226-1 de 2019, actuellement en vigueur pour la quantification du formaldéhyde dans les cuirs, a permis de montrer qu’elle présente un biais conduisant à une surestimation des teneurs en formaldéhyde. La première partie de ce projet de thèse a permis d’identifier les biais responsables de cette surestimation et de proposer des modifications permettant une quantification fiable du formaldéhyde, quel que soit le procédé de fabrication. D’autre part, les composés poly et perfluorés sont mis en œuvre dans les étapes de finition des cuirs en raison de leurs propriétés répulsives envers le gras et l’eau. Cependant, certains de ces composés présentent des dangers et s’éliminent très lentement dans l’environnement. Par exemple, l’annexe 1 du règlement européen n°850/2004 concernant les Polluants Organiques Persistants définit pour l’acide perfluorooctanesulfonique (PFOS) et ses dérivés une limite de 1 µg/m² pour les textiles et pour les matériaux enduits. La deuxième partie de ce projet de recherche a eu pour objectif d’élargir la gamme de composés poly et perfluorés analysés dans les cuirs et de diminuer leurs limites de quantification afin répondre aux réglementations. Une étude complète de la quantification de ces composés par LC-MS-MS est proposée. L’étude des effets de matrice dans les extraits de cuir a montré que ces effets sont fortement dépendants des processus de fabrication mis en œuvre. Si l’ajout d’une étape d’extraction sur phase solide permet de s’affranchir de tels effets dans certaines matrices, elle n’est pas toujours suffisante pour les éliminer totalement. Seul l’ajout d’étalons internes marqués pour chaque composé permet de s’affranchir de ces effets afin de garantir une quantification fiable des composés poly et perfluorés dans les cuirs.

Covalent protein cross-links involving aromatic amino acids has been associated with a numerous of biological processes, as well physiological as pathological. Bi-tyrosine, used as a biomarker of protein oxidation is a typical example: it has been evidenced in a large number if isolated proteins, tissues and biological fluids. In the context of this study, covalent dimerization via aromatic amino acids will be studied through oxidation of i) isolated proteins, peptides and free amino acids in solution, ii) a protein complex made of human centrin 2 (CEN2) and Xeroderma Pigmentosum group C protein (XPC), then of iii) breast cancer human cells. Oxidative radicals' formation, as hydroxyl (•OH) and azide (N3•) radicals will be mediated by irradiation of protein samples in aqueous solution with gamma rays. Radio-induced covalent cross-links will be mainly examined by ultra performance liquid chromatography coupled to mass spectrometry (UPLC-MS). A new analytic methodology based on isotopic labelling and H/D exchanges has been developed in order to precisely determine the chemical nature of the cross-links. First, tyrosine dimerization study at the amino acid scale allowed to highlight the formation of at least four different bi-tyrosine isomers. The applied analytical approach allowed to identify a new dimers family. These latter result from intramolecular Michael cycloaddition reactions and involve the para position of the tyrosyl radical from which dimerization originated. In the second part, dimers structural plurality has been confirmed at the protein scale. Co-existence of plentiful Michael additions' intermediates and final products has been underlined in particular via ion mobility spectrometry (IMS) experiments. While the considered protein possesses also tryptophan residues, tyrosine-tyrosine, tyrosine-tryptophan and tryptophane-tryptophane cross-links were evidenced. Third, oxidative dimerization behaviour of protein complexes composed of CEN2 and two XPC fragments of different size has been studied. It allowed to evidence for the first time the formation of covalent interprotein cross-links between both partners. In function of the amino acid sequence of the considered XPC fragment (presence or not of tyrosine), the cross-link nature differs: tyrosine-tyrosine or tyrosine-tryptophan. However, whatever the nature of the covalent bridges, both partners covalently bind throughout an oxidative attack. In the context of plural tyrosine-tryptophan cross-links formation, a detailed analysis of the chemical bonds nature has been completed at the amino acid scale. It brought to propose new types of tyrosine-tryptophan bridges. Finally, in-cellulo approach of CEN2 covalent cross-links detection when exposed to oxidative radicals has been engaged. The conditions of endogenous CEN2 detection and of its potential dimers have been developed by Western-Blot. Cellular extracts enrichment steps by immunoprecipitation and ammonium sulfate precipitation were realized. These preliminary experiments pave the way of the future investigation of in-cellulo covalents cross-links., La formation de pontages protéiques covalents impliquant des acides aminés aromatiques (tyrosine, tryptophane) a été associée à de nombreux processus biologiques aussi bien physiologiques que pathologiques. La bi-tyrosine, utilisée comme biomarqueur de l'oxydation protéique en est l'exemple type: elle a été mise en évidence dans des nombreuses protéines isolées, tissus et fluides biologiques. Dans le cadre de cette thèse, l'étude de la dimérisation covalente via des acides aminés aromatiques sera abordée à travers l'oxydation i) de protéines isolées, de peptides et d'acides aminés libres en solution, ii) d'un complexe protéique formé de la centrine 2 humaine (CEN2) et de la protéine Xeroderma Pigmentosum (XPC) puis iii) de cellules humaines de cancer du sein. La formation de radicaux oxydants, comme le radical hydroxyle (•OH) et le radical azoture (N3•) sera médiée par l'irradiation des échantillons protéiques en solution aqueuse sous rayonnement gamma. La formation des pontages covalents induits sous oxydation radiolytique sera principalement analysée par chromatographie liquide ultra performance couplée à la spectrométrie de masse (UPLC-MS). Une nouvelle méthodologie analytique basée sur le marquage isotopique et les échanges H/D a été développée pour déterminer la nature des liaisons chimiques en étant à l'origine. Dans un premier temps, l'étude de la dimérisation de la tyrosine à l'échelle de l'acide aminé isolé a permis de mettre en évidence la formation d'au moins quatre isomères de bi-tyrosine. La démarche d'analyse mise en place a permis d'identifier une nouvelle famille de dimères de tyrosine. Ces derniers résultent de réactions de cycloaddition de Michael intramoléculaires et impliquent la position para du radical tyrosyle à l'origine de la dimérisation. Dans un second temps, la pluralité structurale des dimères a été confirmée à l'échelle protéique. La coexistence de nombreux intermédiaires et produits finaux d'additions de Michael a été soulignée, notamment via des expériences de spectrométrie de mobilité ionique (IMS). Tandis que la protéine considérée possède aussi des résidus tryptophane, des pontages tyrosine-tyrosine, tyrosine-tryptophane et tryptophane-tryptophane ont été détectés. En troisième lieu, le comportement oxydatif de dimérisation de complexes protéiques formés de la CEN2 et de deux fragments de taille différente de la XPC a par la suite été étudié. Il a permis de mettre en évidence pour la première fois la formation de pontages covalents interprotéiques entre les deux partenaires. En fonction de la séquence en acides aminés du fragment considéré de la XPC (présence ou non d'un résidu tyrosine), la nature des liens covalents diffère : tyrosine-tyrosine ou tyrosine-tryptophane. Toutefois, quelle que soit la nature des pontages formés, les deux partenaires protéiques se lient de manière covalente lors d'une attaque oxydative. Dans le cadre de la formation de pluriels pontages tyrosine-tryptophane, une analyse détaillée de la nature des liaisons chimiques en étant à l'origine a été menée à l'échelle des acides aminés isolés et a amené à proposer de nouveaux types de pontage. Enfin, une approche in-cellulo de détection de pontages covalents de la CEN2 formés lors de l'exposition à des radicaux oxydants a été entreprise. Les conditions de détection de la CEN2 endogène et de ses potentiels dimères ont été mises au point par Western-Blot. L'enrichissement en CEN2 des extraits cellulaires par immunoprécipitation et précipitation au sulfate d'ammonium a également été réalisé. Ces expériences préliminaires ouvrent la voie à l'investigation future de pontages covalents formés in-cellulo.

International audience; Dansla recherche de ces dernières annéesdans alimentset les sciences de la nutrition sont passées des méthodes analytiques classiques à des approches omiques très sophistiquées qui créent une quantité impressionnante de données. Les dernières ne peuvent être analysées qu'à l'aide d'outils bioinformatiques. Les travaux publiés jusqu'à présent ont montré la puissance des technologies omiquesdansLe domaine defoodomique. La plupart des études menées jusqu'à présent ont utilisé une ou deux approches telles que la transcriptomique et la métabolomique, et un défi majeur consiste à intégrer et à connecter des ensembles de données de différents niveaux d'expression tels que gène, transcrit, protéine et métabolite. Cependant, des développements restent à faire pour transférer cette approche utilisée principalementdanslaboratoires de recherche au monde industriel. La plupart des techniques utiliséesdans foodomiqueles approches sont complexes, coûteuses et nécessitent des personnes hautement qualifiées pour obtenir des données solides. Des équipes qui travaillentdansce domaine doit être composé de personnes ayant des compétences complémentairesdanschimie, analyse, statistiques, biologie et bioinformatique. Les gouvernements de différents pays ont développé de grands centres « omiques », utilisant parfois des coentreprises avec des industries privées. D'autres entreprises privées ont investi de l'argent et fournissent des services aux laboratoires du secteur public. Des initiatives de partage de bases de données et d'outils bioinformatiques ont également été proposées. Par conséquent, une façon d'innoverdansce domaine passerait par des collaborations plus étroites entre le monde académique etindustrie