Théses de Doctorat
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Item Theoretical study of the role of water on the capture of organic atmospheric pollutants atmospheric pollutants(2025-01-28) Adjal; CeliaCette thèse présente une description quantique des caractéristiques d'adsorption de nouveaux matériaux à travers une étude multi échelle utilisant la Théorie de la Fonctionnelle de Densité (DFT). Notre étude commence au niveau microscopique avec des simulations moléculaires et s'étend aux techniques de simulation solide à l'échelle macroscopique. Notre travail théorique a été mené dans des environnements secs et humides afin de mettre en évidence le rôle de l'eau et de l'humidité dans les processus de réactivité impliqués dans la capture et le stockage des gaz polluants. Au niveau moléculaire, la surface du carbone active a été examinée avec trois polluants aromatiques, révélant diverses voies d'adsorption, y compris la formation de liaisons chimiques et les interactions intermoléculaires, avec des énergies d'adsorption allant de -10 à -414 kJ/mol. Les propriétés thermodynamiques étudiées, ont fourni des informations sur les configurations les plus écologiques via l’étude de ?H et ?G. Pour les simulations en état solide, deux structures de cadre organique métallique (MOFs) ont été étudiées : le cuprate de squarate et les structures de cadre imidazole de type 8 (ZIF-8). L'accent a été mis sur la détermination du nombre maximum de molécules pouvant être adsorbées à l'intérieur des cavités cristallines, en tenant compte de l'effet des molécules d'eau sur le mécanisme. Les résultats ont été comparés à l'aide de données énergétiques, d'interactions d'adsorption et d'analyses de la porosité Connolly pour l'accessibilité dans ces MOFs. De plus, une analyse des isothermes utilisant des algorithmes de Monte Carlo a été utilisée pour interpréter les mécanismes les plus probables de capture des mélanges de polluants.Item Separation and achiral and chiral analysis of some hemi synthesis products(2022-03-30) Tedjini; RimaCe travail de thèse se développe dans le cadre d'un projet dont l'objectif général de proposer une approche innovante de la procédure hemi-synthése a partir des substances naturelles chiraux impliquent une limitation des étapes fastidieuses de synthèse asymétrique ou de purification réduisant la consommation des produits toxiques et plus respectueuses de l’environnement. Dans ce contexte, une nouvelle dihydrazone chirale est conçue par un procédé d'hémi-synthèse en faisant réagir l'oxalyldihydrazide (ODH) avec la (s)-carvone, le composé principal de l'huile essentielle de graines de carvi. La bi-condensation C = N imine est réalisée sans isolement préalable ou purification de la (s)-carvone naturelle. La molécule synthétisé (s)-carvone dihydrazone (s-CHD) est structurellement caractérisée par diffraction des rayons X monocristal, RMN 1H, 13C et 2D Spectroscopie, analyse élémentaire et l’analyse LCMS achiral et chirale pour confirmer la formation d'un seul énantiomère pur. Des tests cellulaires in vitro ont été menés sur des fibroblastes normaux (L929) en utilisant une méthode de quantification de la viabilité cellulaire par fluorescence presBlue (PB) et par des tests de cytotoxicité calorimétrique de la sulforhodamine B pour déterminer l'effet anti-prolifératif sur quatre tumeurs humaines. (NCI-H460, Hela, HepG2 et MCF-7) et PLP2 normal. Les dosages anti-inflammatoires ont été déterminés par la production de NO par les macrophages Maurine stimulés par le LPS (RAW 264.7). Le (s)-CHD n'a aucun effet sur la viabilité des cellules normales (> 88 %) et PLP2 (GI50 = 326 ug/mL), alors qu’une potentielle anti-croissance modéré (~ 55 %) à significatif (~ 63 %) a été enregistré contre HepG2, Hela et lignées cellulaires tumorales MCF-7, où RAW 264.7 était faiblement sensible. L’amarrage moléculaire a été réalisé à l'aide du logiciel Autodock vina sur les protéines kinase CK2 et EGFK ont permis d'identifier des affinités de liaison significatives et des interactions hydrophiles/hydrophobes potentielles avec (s)-CHD par rapport à l'ellipticine clinique en tant que ligands potentiels. Cette étude suggère que la (s)-CHD possède une affinité élevée envers les récepteurs du domaine kinase CK2 et EGFR, étant capable de se lier à la région ATP. Une autre étude intéressante et pour la première fois une synthèse assistée mécaniquement en un seul pot de ligands tripodes à base d'azote et sa complexation avec différents métaux. Les nouveaux complexes métalliques ont été produits avec un rendement élevé et étudiés plus avant dans l'oxydation assistée mécaniquement du (R)-limonène comme produit initialement chiral. Ce dernier a été sélectivement oxydé (77,5%) en dihydrocarvone sous des conditions optimales.Item Elaboration et caractérisation de nouveaux matériaux mésoporeux. Etude de leurs propriétés catalytiques(2024-12-07) Djelloudi; ThiziriTrois séries de catalyseurs à base de silice mésoporeuse hexagonale (HMS), modifiées par le cobalt ont été synthétisées pour étudier l'activité catalytique du cobalt dans la dégradation du métronidazole (MNZ). La première série, notée “Co/HMS-nimp”, a été préparée par imprégnation selon la méthode d’évaporation d’ammoniaque (A-E). La seconde, “Co-HMS-n”, a été synthétisée par la méthode de Tanev, où n correspond aux rapports Si/Co (10, 20 et 50). La troisième série a été élaborée en immobilisant des ligands de base de Schiff et leurs complexes de cobalt sur le support HMS. Les matériaux obtenus ont été caractérisés par plusieurs techniques analytiques (ATG, FRX, DRX, FTIR, UV-Visible, BET, XPS, MEB, et Raman). Pour la troisième série, d’autres techniques spécifiques, telles que la HRSM et le RMN 1H , ont été nécessaires pour confirmer leurs structures. La préparation de ces matériaux a pour but d’étudier l'impact des divers environnements du cobalt sur son activité dans la réaction de dégradation du MNZ par deux procédés : photocatalytique sous irradiation solaire et catalytique en présence de NaBH4 comme réducteur. Différents paramètres réactionnels ont été évalués afin d’aboutir aux conditions optimales de travail. La réaction de dégradation du MNZ par les deux procédés a été suivi par UV-Visible et les points finaux ont été confirmés par chromatographie en phase liquide à haute performance (HPLC). Le taux de minéralisation a été évalué par mesure du carbone organique totale (COT). Les produits de dégradation ont été identifiés par spectrométrie de masse. Les matériaux imprégnés ont montré une meilleure performance photocatalytique. Les matériaux préparés par la méthode de Tanev quant à eux ont montré la meilleure performance catalytique. Un taux de dégradation photocatalytique de 97% a été atteint sur Co/HMS-10imp, alors qu’un taux de dégradation catalytique de 100% a été observé sur Co-HMS-20.Item Elaboration et caractérisation de nouveaux matériaux mésoporeux. Etude de leurs propriétés catalytiques(2024-12-07) Djelloudi; ThiziriTrois séries de catalyseurs à base de silice mésoporeuse hexagonale (HMS), modifiées par le cobalt ont été synthétisées pour étudier l'activité catalytique du cobalt dans la dégradation du métronidazole (MNZ). La première série, notée “Co/HMS-nimp”, a été préparée par imprégnation selon la méthode d’évaporation d’ammoniaque (A-E). La seconde, “Co-HMS-n”, a été synthétisée par la méthode de Tanev, où n correspond aux rapports Si/Co (10, 20 et 50). La troisième série a été élaborée en immobilisant des ligands de base de Schiff et leurs complexes de cobalt sur le support HMS. Les matériaux obtenus ont été caractérisés par plusieurs techniques analytiques (ATG, FRX, DRX, FTIR, UV-Visible, BET, XPS, MEB, et Raman). Pour la troisième série, d’autres techniques spécifiques, telles que la HRSM et le RMN 1H , ont été nécessaires pour confirmer leurs structures. La préparation de ces matériaux a pour but d’étudier l'impact des divers environnements du cobalt sur son activité dans la réaction de dégradation du MNZ par deux procédés : photocatalytique sous irradiation solaire et catalytique en présence de NaBH4 comme réducteur. Différents paramètres réactionnels ont été évalués afin d’aboutir aux conditions optimales de travail. La réaction de dégradation du MNZ par les deux procédés a été suivi par UV-Visible et les points finaux ont été confirmés par chromatographie en phase liquide à haute performance (HPLC). Le taux de minéralisation a été évalué par mesure du carbone organique totale (COT). Les produits de dégradation ont été identifiés par spectrométrie de masse. Les matériaux imprégnés ont montré une meilleure performance photocatalytique. Les matériaux préparés par la méthode de Tanev quant à eux ont montré la meilleure performance catalytique. Un taux de dégradation photocatalytique de 97% a été atteint sur Co/HMS-10imp, alors qu’un taux de dégradation catalytique de 100% a été observé sur Co-HMS-20.Item Etude de quelques sources du bassin hydrographique algérois(2025-04-12) Haddad; HabibaFace à la problématique mondiale de la pénurie d'eau aggravée par le changement climatique, cette étude examine les propriétés physico-chimiques des ressources en eau au sein du bassin hydrographique algérois. Malgré les efforts déployés pour développer les sources d'eaux souterraines destinées à la consommation, les risques de contamination provenant des activités agricoles et industrielles à proximité demeurent significatifs. Pour y remédier, l'étude se concentre sur la caractérisation de ces ressources en eau, en notant en particulier des niveaux élevés d’ions nitrates et d'ions manganèse dépassant les limites acceptables. Bien que la corrélation entre les ions manganèse et les ions nitrates soit négative, nous avons modélisé des complexes contenant les deux et les avons comparés à d'autres pour évaluer leurs activités chimiques et biologiques. Cette approche intégrée nous permet de comprendre les interactions des ions complexes et de proposer des solutions novatrices pour une gestion plus efficace des ressources en eau. À travers notre travail, nous visons à contribuer au développement de stratégies de gestion durable de l'eau, en faisant le lien entre la modélisation théorique basée sur la théorie de la fonctionnelle de densité et les applications pratiques. En combinant des données empiriques avec des perspectives théoriques, nous aspirons à offrir des solutions complètes pour atténuer la contamination de l'eau et garantir l'accès à une eau potable propre pour les communautés du bassin hydrographique algérois.Item Etude théorique et expérimentale de l’activité biologique de complexes de coordination de dérivés de sulfamides(2025-01-11) Zerrouki; SamiraLa première partie de ce travail porte sur l’étude de la complexation de deux ligands dérivés du sulfamide avec le manganèse (II) et le cuivre (II), ainsi que sur leur activité antimicrobienne. Les complexes synthétisés ont été caractérisés par conductimétrie, spectrométrie IR et spectrophotométrie UV-Visible. L’analyse spectroscopique IR a permis de déterminer le mode de coordination des ligands aux ions métalliques, révélant qu’ils se lient de manière bidentate via les atomes d’azote. La spectrophotométrie UV-Visible a permis d’identifier l’environnement des ions métalliques centraux et de confirmer que les complexes de Mn(II) et Cu(II) adoptent une géométrie octaédrique. L’évaluation qualitative in vitro de l’activité antimicrobienne des ligands et des complexes a été réalisée sur des bactéries (Escherichia coli, Staphylococcus aureus, Streptococcus sp, Pseudomonas aeruginosa) et une levure (Candida). Cette étude a été effectuée par la méthode de diffusion sur gélose (méthode des puits), et les résultats ont été comparés à ceux d’un antibiotique de référence (Gentamicine) et d’un antifongique de référence (Kétoconazole). Les ligands présentent une inhibition de croissance contre les bactéries et la levure testée, bien que cette inhibition soit systématiquement inférieure à celle des complexes, démontrant ainsi que la complexation améliore l’activité antimicrobienne. La deuxième partie de ce travail repose sur la théorie de la fonctionnelle de densité (DFT), qui a été utilisée pour optimiser la géométrie des composés synthétisés. Les études spectrales des modes vibrationnels et l’analyse des affectations ont été menées. De plus, les orbitales frontières moléculaires HOMO/LUMO et les charges atomiques NBO ont été étudiées afin de mieux comprendre la réactivité chimique des complexes. Les résultats théoriques ont été corrélés aux données expérimentales afin de confirmer la géométrie des complexes. Enfin, Les propriétés physico-chimiques ainsi que le profil ADMET théorique des ligands et de leurs complexes ont été calculés et une approche d’amarrage moléculaire (Docking moléculaire) a été appliquée afin d’étudier les interactions entre les molécules cibles et les protéines, permettant ainsi de prédire leur comportement dans les sites de liaison des protéines sélectionnées (enzymes)Item Elaboration de biosorbants à base d’un biopolymère pour la rétention de composés organiques et inorganiques(2025-05-22) Lahgui; FatihaLe travail de cette thèse a porté sur l’élaboration de biosorbants à base de chitosane (Cs) sous forme de billes pour la rétention des polluants organiques tels que le colorant bleu brillant FCF (BBr FCF) et inorganiques tels que les ions métalliques Cu2+, Ni2+ et Zn2+. Les billes de Cs ont été réticulées avec de l'épichlorohydrine (ECH) pour élaborer un biosorbant stable et performant permettant d'éliminer le colorant BBr FCF. La réticulation avec l'ECH a nettement amélioré la capacité de biosorption des billes de Cs vis-à-vis du colorant BBr FCF où une capacité d’adsorption maximale de 600 mg/g correspondant à une efficacité d'élimination de 99% ont été obtenus. La biosorption du colorant BBr FCF sur les billes de Cs réticulées avec l'ECH est bien décrite par l'isotherme de Langmuir et sa cinétique d'adsorption est de pseudo-second ordre. Les paramètres thermodynamiques indiquent que la biosorption est spontanée (?G° est négatif pour les températures considérées) et endothermique. Le biosorbant billes de Cs réticulées avec l'ECH est régénérable et réutilisable pour la biosorption du BBr FCF après sa saturation. Les billes de Cs réticulées avec l'ECH ont été soumises à une réaction de carboxylation pour l’élimination des ions métalliques tels que le Cu2+, le Ni2+ et le Zn2+. Cette modification a permis d'améliorer considérablement la capacité d'adsorption du biosorbant vis-à-vis des trois ions métalliques, cependant, les ions Cu2+étaient nettement mieux adsorbés sur le nouveau biosorbant développé. Des tests de désorption des trois ions de la surface de biosorbant ont été effectués, la désorption était rapide et complète. Le biosorbant billes de Cs réticulées avec l'ECH modifié par des groupes carboxyliques présente une sélectivité pour l’ion Cu2+ dans une solution contenant les trois ions métalliques Cu2+, Ni2+et Zn2+.Item Conception de nouveaux vecteurs biopolymères à base d’alginate de sodium(2025-07-15) Touzout; ZinebDans ce contexte, la curcumine, un composé bioactif aux propriétés anti-inflammatoires, antioxydantes et anticancéreuses bien documentées, a été choisie comme principe actif. Toutefois, sa faible solubilité dans l’eau et sa biodisponibilité limitée exigent le recours à une stratégie d’encapsulation. Ainsi, des microparticules à base d’alginate de calcium (AC) et d’alcool poly vinylique (PVA), vierges, chargées en curcumine ou renforcées par un complexe nanotubes de carbone oxydés/curcumine, ont été préparées par gélification ionotropique de l’alginate de sodium (AS), suivie de cycles de congélation-décongélation pour induire la réticulation physique du PVA. Celles-ci ont été caractérisées par différentes techniques telles que, FTIR, UV-Vis, ATG, MEB/EDX, DRX et mesure de l’angle de contact, qui ont confirmé l’encapsulation et la gélification de l’AC et du PVA. Les résultats obtenus ont mis en évidence l’existence d’interactions spécifiques entre les constituants de chaque formulation. Les microparticules élaborées ont été ensuite évaluées selon plusieurs critères : rendement de gélification, efficacité d’encapsulation, capacité de charge, sphéricité, activité antioxydante et propriétés antimicrobiennes. Leur comportement de gonflement, leur sensibilité au pH et la libération in vitro de la curcumine ont été étudiés à 37°C dans des milieux simulant les environnements gastrique, intestinal et colique. Les résultats obtenus ont montré que le gonflement et la libération du principe actif dépendent fortement du pH, de la teneur en PVA, ainsi que de la présence de nanotubes de carbone oxydés. Grâce à leur haute efficacité d’encapsulation et à leur capacité à assurer une libération prolongée, les microparticules développées présentent un fort potentiel pour une thérapie colique ciblée. Ces performances ont été confirmées par l’ajustement aux modèles cinétiques de libération. Enfin, leur fort pouvoir antioxydant et leur activité antimicrobienne renforcent l’intérêt de ces systèmes en tant que vecteurs thérapeutiques innovants.Item Réactivité catalytique et/ou photo-catalytique de nouveaux catalyseurs oxydes de métaux naturels et synthétiques(2025-06-28) Barr; AmelDans ce travail, 13 catalyseurs de type oxydes métalliques naturels et synthétiques ont été synthétisé et étudiés. En première partie de l’étude, les catalyseurs CuM et AgM (M = Cr, Fe) ont été synthétisés, caractérisés et évalués dans le reformage du méthane avec CO2, avec et sans prétraitement sous atmosphère de H2. Leurs caractéristiques texturales et structurales ont été évaluées en utilisant diverses méthodes physico-chimiques, notamment la DRX, B.E.T., MEB-EDS, XPS et H2-TPR. Il a été démontré que la nature des espèces a un effet significatif sur ces propriétés structurales, texturales et de réactivité. Les catalyseurs AgCr, présentant plusieurs états d'oxydation (Ag0, Ag1+, Cr3+ et Cr6+ dans Ag, AgCrO2 et AgCr2O4), ont montré les performances catalytiques les plus intéressantes en raison de leur composition. En revanche, le catalyseur AgFe a montré une faible activité et une faible sélectivité pour le DRM dans la gamme de températures explorée, en raison d'une contribution significative de la réaction inverse du gaz à l'eau, ce qui a conduit à de faibles rapports H2/CO. En second lieu, les catalyseurs CuCrO2 types delafossite ont été synthétisés à différentes température de calcination 900, 1000,1100 et 1200°C puis caractérisés et évalués dans la production d’hydrogène par voie photo-catalytiques, avec une optimisation du milieu réactionnel. Leurs caractéristiques texturales et structurales ont été évaluées en utilisant diverses méthodes physico-chimiques, notamment la DRX, B.E.T., MEB-EDS. Les propriétés optiques et électrochimiques ont également été évaluées par spectroscopie UV- Visible, voltamértie cyclique (VC), spectroscopie d’impédance électrochimique (SIE) ainsi que par la courbe capacitance-potentiel (Mott-Schottky). Il a été démontré que la température de calcination a un effet significatif sur ces propriétés structurales, texturales, optique et électrochimique ainsi que sur la réactivité des matériaux. Les tailles de cristallites étaient indépendantes de la température de calcination, CC1100 ayant la plus petite taille de cristallites estimée à 55nm. La morphologie générale des quatre catalyseurs présentes différentes textures allant de l’irrégulier à l’homogène. Les valeurs des énergies de gap des catalyseurs CC900, CC1000, CC1100 et CC1200 ont été calculés et sont 1.26 eV, 1.50 eV, 1.48 eV et 1.50 eV respectivement. L’étude électrochimique confirme le type p de tous les échantillons. Les paramètres optiques, physiques et photoélectrochimiques sont corrélés pour construire le diagramme énergétique afin d'évaluer la capacité de la delafossite CuCrO2 à produire H2. Dans le milieu neutre (Na2SO4) la meilleure activité fut attribuée à la delafossite CC1200 et dans le milieu basique (NaOH) CC1100 a produit la plus grande quantité d’hydrogène H2. Dans la troisième partie de ce travail, les catalyseurs massiques CA et AA ont été synthétisés puis supporté à 10% en masse sur un oxyde de fer naturel issu du minerai de l’Ouenza. Des caractérisations, incluant la DRX, la FRX et le MEB-EDX, ont permis d’analyser la composition et la structure des catalyseurs. Les tailles de cristallites et les surfaces spécifique ont été calculés à partir des données DRX. Les analyses FRX et MEB-EDX ont révélé certaines différences attribuées à l’hétérogénéité des échantillons. Tous les catalyseurs ont été testés dans la réaction de réduction du 4-nitrophénol par NaBH4. Les résultats montrent qu’ils sont tous actifs dans cette réaction, avec d’excellentes performances : un temps moyen de réaction de 5 minutes pour un taux de conversion avoisinant 90 %. Dans cette série de catalyseurs, les catalyseurs AA et AA-F ont révélé les plus grandes valeurs de Kapp, 0.96 et 0.71 s-1 respectivement.Item Etude par chromatographie de phases stationnaires à base de molécules bioactives et d’éther couronne. Développement d’un logiciel de prédiction basé sur l’IA(2025-03-25) Belaid; Warda FellaCette thèse porte sur la conception et l’analyse chromatographique de trois phases stationnaires mésogènes innovantes visant à améliorer la séparation de familles chimiques complexes. En chromatographie en phase gazeuse (GC), deux phases stationnaires ont été développées à partir de molécules bioactives : l’anticoagulant coumarine (CoumC6-LC) et l’anti-inflammatoire ibuprofène (IbuC8-LC). Par ailleurs, une phase à éther couronne mésogène, greffée sur de la silice aminobutyle (CESP), a été élaborée pour la chromatographie en phase liquide haute performance (HPLC). Des conditions thermiques et analytiques ont été optimisées pour chaque phase afin d’améliorer la séparation de mélanges complexes. Les colonnes chromatographiques ont été soumises à une série de tests analytiques approfondis pour évaluer leurs performances dans la séparation de divers mélanges organiques et structurés, incluant des isomères géométriques et de position. Une attention particulière a été portée aux interactions entre les solutés et les phases stationnaires. En chromatographie en phase gazeuse, la phase à base de coumarine CoumC6-SP a démontré des capacités de séparation exceptionnelles pour l’analyse des molécules cibles, tandis que la phase à base d’ibuprofène IbuC8-SP a présenté des performances relativement moins marquées. En chromatographie liquide haute performance, la phase à éther couronne CESP a permis d’explorer tant les modes de séparation en phase normale qu’inverse, offrant une efficacité notable pour discriminer des stéréo-isomères complexes. Les données obtenues à partir de ces analyses ont été intégrées dans un logiciel de modélisation dédié, « Chrompredict 1.0 », développé spécifiquement pour cette recherche. Ce logiciel permet de prédire les paramètres de rétention et les interactions chromatographiques des différentes phases stationnaires. En exploitant des descripteurs moléculaires issus de la notation SMILES, les modèles calibrés pour chaque phase ont montré un haut degré de précision (R² > 0,75, erreur ±7,8 s). « Chrompredict 1.0 » propose ainsi un outil avancé, permettant aux utilisateurs de paramétrer et de comparer divers modèles d’apprentissage automatique, offrant une plateforme fiable et polyvalente pour la prédiction et l’optimisation des processus chromatographiques. L’approche novatrice développée dans cette thèse, qui associe la conception de phases stationnaires nouvelles et l’utilisation de la modélisation basée sur l’intelligence artificielle, ouvre des perspectives prometteuses dans le domaine de l’analyse chromatographique. Cette méthodologie constitue un outil analytique puissant pour la séparation de composés chimiques variés, tout en offrant des applications élargies pour l’analyse de familles chimiques complexes.