Modification d’acides aminés et de protéines en milieux aqueux sous faisceau d'ions

Amino acids and proteins modification under ion beams in aqueous medium

• Auteur / Autrice : Nicolas Ludwig
• Direction : Rémi Barillon
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie physique
• Date : Soutenance le 12/10/2018
• Etablissement(s) : Strasbourg
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Physique et chimie-physique (Strasbourg ; 1994-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut pluridisciplinaire Hubert Curien (Strasbourg ; 2006-....)
• Jury : Président / Présidente : Petra Hellwig
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Gérard Baldacchino, Quentin Raffy
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Chantal Houée Levin, Michel Fromm

Mots clés

Mots clés contrôlés

Acides aminés

Rayonnements ionisants

Chimie sous rayonnement

Mots clés libres

Irradiation

Ion accélérés

Radiolyse

Radical hydroxyle

Phénylalanine

Myoglobine

TEL

Chimie sous rayonnement

Hadronthérapie

Irradiation

Accelerated ions

Radiolysis

Hydroxyl radical

Phenylalanine

Myoglobin

TEL

Radiation chemistry

Hadrontherapy

Particle therapy

Résumé

Cette thèse s’inscrit dans une volonté d’améliorer la compréhension des mécanismes fondamentaux de radiolyse de biomolécules par des ions accélérés, à l’échelle moléculaire. Ainsi, les ions étudiés ont été de différentes nature (H+, He2+, C6+) et de différentes énergies, correspondant à une gamme de densité de dépôt d’énergie allant de 0,3 à 1000 eV/nm.Dans le vivant, l’eau ayant une place prépondérante, la compréhension de la radiolyse de l’eau est essentielle. L’espèce la plus réactive produite en milieu aéré, le radical hydroxyle (HO•) a été quantifiée en utilisant une sonde spécifique, l’acide 3-coumarine-carboxylique.Les dégâts indirects aux biomolécules, via les espèces issues de la radiolyse de l’eau, ont été étudiés en solution aqueuse diluée sur deux systèmes : un acide aminé, la phénylalanine et une protéine, la myoglobine. Les effets directs de radiolyse ont été étudiés sur la myoglobine en gels concentrés hydratés. Les phénomènes de radiolyse ont été caractérisés pour décrire les mécanismes en jeu et les produits issus de la radiolyse de la phénylalanine ont été systématiquement identifiées et quantifiées.

The goal of this thesis is to achieve a better understanding of fundamental mechanisms of the radiolysis of biomolecules by accelerated ions, at the molecular scale. To do so, different type of ions have been used (H+, He2+, C6+) at various energies, corresponding to densities of energy deposition from 0,3 to 1000 eV/nm.The main component in biological systems is water. Therefore, the comprehension of the water radiolysis under ions irradiation is essential. One of the most reactive species produced in aerated conditions, the hydroxyl radical (HO•), has been quantified using a specific probe, the 3- carboxylic acid coumarin.Indirect effects of radiolysis on biomolecules, involving water radiolysis species, have been studied in dilute aqueous solutions on two different systems: phenylalanine, an amino acid, and a protein, myoglobin. Direct radiolysis effect were studied on concentrated hydrogels of myoglobin ad other proteins. Elucidation of radiolysis mechanisms and quantification of phenylalanine radiolysis products were systematically performed.