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Theses

Vers une meilleure description des interfaces entre biominéraux et milieux biologiques par une approche combinée théorique et expérimentale.

Ivan Petit 1
1 SMiLES - Spectroscopie, Modélisation, Interfaces pour L'Environnement et la Santé
LCMCP - Laboratoire de Chimie de la Matière Condensée de Paris
Résumé : On appelle biominéraux l’ensemble des minéraux fabriqués par le vivant. Ce sont des matériaux essentiels, présents dans la quasi-totalitédes espèces vivantes. Néanmoins les caractéristiques structurales, chimiques ainsi que les mécanismes de formation, et l’évolution de cesmatériaux sont encore fortement débattus. Cela s’explique notamment par les difficultés à étudier expérimentalement des espèces chimiquesévoluant en milieux biologiques.Bien que tout aussi complexe, une approche théorique, à l’échelle moléculaire, peut aider à la caractérisation de ces matériaux biologiqueset notamment la caractérisation de leurs interfaces formées avec les milieux biologiques environnants. Cela étant essentiel pour une meilleurecompréhension de la formation et de l’évolution de ces minéraux.Les oxalates de calcium constituent une famille de biominéraux très importante dans le monde du vivant. Ils constituent notamment les principales espèces cristallinesrencontrées dans les calculs rénaux où ils peuvent exister sous trois phases possédant différents degrés d'hydratation. Au cours de cette thèse, nous avons effectuéles simulations des propriétés spectroscopique IR et RMN des ces trois phases, ce qui permet d'obtenir une signature propre à chacune d'entre elle, aidant ainsi àl'identification de ces phases à partir des spectres obtenus expérimentalement.Les phosphates de calcium font aussi partie des biominéraux. Ils composent la majeure partie du minéral osseux des mammifères. Ce minéral se trouvesous la forme de nanoparticules décrites comme possédant un cœur cristallin d’hydroxyapatite substituées entourée d'une couche hydratée et désordonnée en surface.Durant ce travail de thèse, nous nous sommes intéressés à ces deux composantes. Concernant le cœur cristallin des particules, nous avons étudié en particulierle cas des substitutions par des carbonates car il s'agit de la substitution prédominante dans les apatites biologiques. En couplant ce travail à des expériencesde RMN solide nous pouvons proposé une localisation précise de ces substituants au sein de la maille d’hydroxyapatite.La couche désordonnée de surface est encore très mal comprise à l'heure actuelle et de nombreux modèles structuraux sont proposés dans la littérature pour la décrire. Nous avonsconsidéré un certain nombre d'entre eux pour lesquels nous avons modélisé les propriétés RMN, qui confrontées à celle issues de l'expérience nous ontpermis d'identifier les points forts et faibles des différentes hypothèses.
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Theses
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https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-02365218
Contributor : Abes Star :  Contact
Submitted on : Friday, November 15, 2019 - 12:34:24 PM
Last modification on : Thursday, March 5, 2020 - 6:38:22 PM
Document(s) archivé(s) le : Sunday, February 16, 2020 - 3:34:28 PM

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CollegeDeFranceIvanPetit2017.p...
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Citation

Ivan Petit. Vers une meilleure description des interfaces entre biominéraux et milieux biologiques par une approche combinée théorique et expérimentale.. Matériaux. PSL Research University, 2017. Français. ⟨NNT : 2017PSLET031⟩. ⟨tel-02365218⟩

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