Etude de la spéciation des radionucléides avec les molécules d'intérêt biologique par approche spectrométrique - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2007

Study of radionuclides speciation with biological molecules of interest by spectrometric techniques

Etude de la spéciation des radionucléides avec les molécules d'intérêt biologique par approche spectrométrique

Résumé

Mechanisms of complexation and accumulation of the radionuclides at the cellular and molecular level are complex and poorly known because the studies on these subjects are scarce. Within the framework of this thesis, we studied the interactions of europium (analogue of trivalent actinides) and uranium (VI) (actinide) with biological molecules of interest : phytochelatins. Their role is to protect cells against intrusions from nonessential heavy metals (thus toxic). These proteins are likely to be implied in the mechanisms of sequestration of radionuclides in living organisms. However, their structure is complex, this is why, in order to better understand their reactivity, we extended our studies to lower entities which constitute them (amino acids and glutathione).
We determined solution speciation (stoichiometry, structure) as well as the complexing constants associated with the formation of these species. These studies were undertaken by Time Resolved Laser induced Fluorescence (TRLIF), ElectroSpray-Mass Spectrometry (ES-MS), Nuclear Magnetic Resonance (NMR), Fourier Transform Infra-Rouge spectroscopy (FTIR) and Extended X-ray Absorption Fine Structure Spectroscopy (EXAFS). The determination of the complexation constants enabled us to conclude that the complexing capacity of these molecules with respect to radionuclides was moderate (log10K1 < 3, pH 3 or 6), the formed species are mononuclear with only one ligand molecule (1:1). The interaction is performed via oxygenated (hard) groups. The direct complexation of europium with phytochelatins at acidic pH was studied jointly by TRLIF and ES-MS. The complexing capacity of these molecules is much higher than that of GSH from which they result. In addition to studies undertaken on synthetic solutions reproducing the "biological" conditions (pH close to neutrality, ionic strength 0.1 mol/L, etc), tests of cellular contamination were realized. The quantification of integrated europium showed that those are able to incorporate europium significantly.
Les mécanismes de complexation et d'accumulation des radionucléides au niveau cellulaire et moléculaire sont complexes et mal connus car les études sur ces sujets sont peu nombreuses. Dans le cadre de cette thèse, nous avons étudié les interactions de l'europium (analogue des actinides trivalents) et d'un actinide : l'uranium (VI), avec des molécules biologiques d'intérêt : les phytochélatines. Leur rôle est de protéger les cellules contre les intrusions de métaux lourds non essentiels (donc toxiques). Ces protéines sont donc susceptibles d'être impliquées dans les mécanismes de séquestration des radionucléides chez le vivant. Elles ont toutefois une structure complexe, c'est pourquoi, afin de mieux comprendre leur réactivité, nous avons étendu nos études aux sous entités qui les constituent (acides aminés et glutathion).
Nous avons en particulier déterminé la spéciation en solution (stoechiométrie, structure) ainsi que les constantes d'équilibre associées à la formation de ces espèces. Ces études ont été menées par Spectrofluorimétrie Laser à Résolution Temporelle (SLRT), ElectroSpray-Spectrométrie de Masse (ES-SM), Résonance Magnétique Nucléaire (RMN), spectroscopie Infra-Rouge à Transformée de Fourier (IRTF) et Spectroscopie d'Absorption X (EXAFS). La détermination des constantes d'équilibre nous a permis de conclure que le pouvoir complexant de ces molécules vis-à-vis des radionucléides était modéré (log10K1 < 3, à pH 3 ou 6), les espèces formées sont mononucléaires avec une seule molécule de ligand (1:1). L'interaction se fait via les groupements durs (oxygénés). La complexation directe de l'europium par des molécules de phytochélatines à pH acide a été étudiée conjointement par SLRT et ES-SM. Le pouvoir complexant de ces molécules est bien supérieur à celui du GSH dont elles sont pourtant issues. Outre les travaux menés sur des solutions synthétiques reproduisant les conditions « biologiques » (pH proche de la neutralité, force ionique 0,1 mol/L, etc.), des tests de contamination cellulaire ont été réalisés. La quantification de l'europium intégré a montré que celles-ci sont capables d'incorporer significativement l'europium.
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Dates et versions

tel-00179617 , version 1 (16-10-2007)
tel-00179617 , version 2 (07-11-2007)

Identifiants

  • HAL Id : tel-00179617 , version 2

Citer

Valérie Lourenço. Etude de la spéciation des radionucléides avec les molécules d'intérêt biologique par approche spectrométrique. Autre. Université Paris Sud - Paris XI, 2007. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00179617v2⟩

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