Contexte
Lors d’interventions sur les chantiers d’assainissement ou de démantèlement (A&D) d’installations
nucléaires, les opérateurs sont susceptibles d’être contaminés par des matières radioactives dont la composition élémentaire et isotopique ainsi que les propriétés physico-chimiques ont évolué au cours
du temps. On peut citer à titre d’exemple la problématique de vieillissement du plutonium, se
traduisant par une augmentation d’américium. Or, l’interprétation de données humaines et le calcul
associé de la dose efficace engagée, reçue par les travailleurs restent très délicats dans la mesure où
ils sont basés sur des modèles biocinétiques élaborés principalement à partir de composés non
altérés par le temps et de formes physico-chimiques connues. La prise en compte de paramètres plus
pertinents dans les modèles permettrait de réduire l’écart entre la dose estimée et la dose réelle. En
particulier, l’interaction à l’échelle moléculaire de la fraction solubilisée de ce type de composés avec
des milieux biologiques est un des paramètres majeurs gouvernant la cinétique de transfert et la
distribution des composés dans l’organisme suite à une contamination. Le développement de
méthodes et d’outils analytiques dédiés est alors impératif pour évaluer finement l’interaction de
composés issus de l’A&D avec des milieux biologiques représentatifs de compartiments de
l’organisme, selon la voie de contamination.
Objectifs de la thèse
L’objectif majeur est de développer une méthode analytique à l’échelle miniaturisée, dédiée à l’étude
des interactions au niveau moléculaire de radioéléments liés à l’assainissement et démantèlement
(A&D) avec des composants biologiques, de manière polyvalente, multiplexe et précise. En particulier,
elle sera dimensionnée pour déterminer de façon distincte et quantitative le degré d’implication de
différents radioéléments en mélange, dans l’interaction avec des molécules biologiques afin de
déduire l’influence potentielle entre ces différents radioéléments sur leurs interactions avec ces
biomolécules.
La stratégie repose sur la conception d’un microsystème analytique comprenant des canaux
parallèles remplis localement par un support polymère bi-fonctionnalisé, permettant l’immobilisation
dans des canaux distincts de différentes proportions précises de Pu et d’Am, simulant le vieillissement
(Schéma). L’interaction différentielle de biomolécules éluées au travers des canaux, selon leur affinité
pour chaque composition Pu:Am, sera ensuite indépendamment évaluée, permettant de sonder de
façon spécifique l’influence potentielle de l’Am sur les propriétés d’interactions du Pu avec ces
composants.
Ce projet de thèse sera décliné en deux volets principaux :
(1) Mise au point du microsystème analytique : synthèse in situ dans les micro-canaux du support
polymère bi-fonctionnalisé et immobilisation du Pu, de l’Am et différents mélanges Pu:Am.
(2) Evaluation de l’effet du vieillissement sur les propriétés d’interaction du Pu avec des
composants biologiques : application à des protéines de référence, fluides biologiques
représentatifs d’une contamination pulmonaire et molécules décorporantes.
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Schéma : microsystème analytique bi-fonctionnalisé, dédié à l’immobilisation de différents éléments
Cet outil analytique nouveau apportera des données nouvelles et essentielles pour mieux décrire la biodistribution de composés issus de l’A&D, mieux interpréter les données humaines et ainsi estimer plus précisément la dose engagée suite à une contamination de travailleurs de l’A&D. En outre, le gain de cette approche réside dans la mise en oeuvre d’une technologie microfluidique qui présente de nombreux bénéfices, notamment la miniaturisation des étapes analytiques communément effectuées en laboratoire, en adéquation avec le concept des 3R (Reduce, Replace, Recycle) et la réalisation d’analyses rapides de haute performance, tout en réduisant significativement les contraintes liées à la manipulation de radioéléments: diminution de quantités d’échantillons, d’effluents radioactifs, possibilité d’automatisation, etc.
Déroulement de la thèse
Ce projet multidisciplinaire sera réalisé en collaboration étroite entre différents laboratoires partenaires et de compétences complémentaires. Deux laboratoires du CEA appartenant à différents pôles et un laboratoire du CNRS : le LANIE (Laboratoire de développement Analytique Nucléaire, Isotopique et Elémentaire) appartenant à la Direction des EnergieS, situé sur le centre de Saclay (laboratoire d’accueil), le Laboratoire de RadioToxicologie (LRT) appartenant à la Direction de la Recherche Fondamentale, situé à Bruyères le Châtel et l’Institut de Chimie et des Matériaux Paris-Est (ICMPE) CNRS-UPEC, situé sur le campus de Thiais.
Le(la) candidat(e) bénéficiera d’un parc analytique de pointe en laboratoire conventionnel et en zone dédiée à la manipulation de radioéléments, ainsi que des compétences et de l’expérience 1 – du LANIE du CEA/DES/ISAS/DPC/SEARS dans le domaine de la conception de microsystèmes analytiques, de leur couplage avec différents spectromètres de masse et de l’analyse élémentaire et isotopique de haute précision, 2 – du LRT du CEA/DRF/JACOB/iRCM sur la biodistribution des actinides après contamination, 3 – de l’ICMPE du CNRS-UPEC-UMR 7182 pour la synthèse et la caractérisation de supports polymères perméables dans des micro-canaux. A cet effet, le(la) candidat(e) aura accès aux plateformes technologiques de l’ICMPE.
Profil recherché: Master mention Chimie spécialité Sciences analytiques/ microfluidique/ synthèse de polymères. Des connaissances en biochimie sont un plus
Durée: 3 ans à partir d’octobre 2020
Mots clefs: développement analytique, miniaturisation, microfluidique, monolithe, spectrométrie de masse, ICP-MS,
Laboratoire d’accueil: Commissariat à l’Energie Atomique et aux Energies Alternatives, centre de Saclay, à environ 20 km de Paris
Direction des EnergieS
Institut des Sciences Appliquées et de la Simulation pour les énergies bas carbone
Département de Physico – Chimie
Service d’Etude Analytique et de Réactivité des Surfaces
Laboratoire de développement Analytique Nucléaire, Isotopique et Elémentaire
Contacts:
Bresson Carole Tel : 01.69.08.83.48 Courriel : carole.bresson@cea.fr
García-Cortés Marta Tel : 01.69.08.82.80 Courriel : marta.garcia-cortes@cea.fr

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