Complexation des actinides et des lanthanides avec les nucléotides d'adénosine phosphate

Les composés organophosphorés sont des molécules importantes aussi bien dans le domaine de l'industrie nucléaire que pour les systèmes vivants. En effet, plusieurs extractants à la base de procédés du cycle de retraitement du combustible sont des molécules organophosphorées (TBP, HDEHP par exemple) et dans le domaine biologique les nucléotides sont des organophosphates qui jouent un rôle très important dans différents processus métaboliques.Si la littérature concernant les interactions des phosphates inorganiques avec les actinides est abondante, les études publiées avec des composés organophosphates se limitent généralement à des approches macroscopiques et/ou physiologiques. L'objectif de cette thèse est d'étudier la structure des plusieurs molécules organophosphorées avec des actinides pour affiner la compréhension et développer de nouveaux édifices spécifiques. La famille de molécules retenue pour cette approche est composée de 3 nucléotides d'adénine mono, bi et triphosphate (AMP, adénosine monophosphate – ADP, adénosine diphosphate - ATP, adénosine triphosphate) et d'un aminoalkylphosphate (AEP, O-phosphoryléthanolamine). La synthèse en milieu aqueux et faiblement acide (2,8-4) de plusieurs lanthanides représentants des actinides(III) (Lu, Yb, Eu) et d'actinides (U(VI), Th(IV) et Am(III)) a été réalisée. Plusieurs techniques analytiques et spectroscopiques ont été employées pour décrire la structure des complexes obtenus: les analyses spectrométriques réalisées par FTIR et RMN ont permis d'identifier les groupes fonctionnels impliqués dans la complexation, les analyses par ESI-MS et par titrage pH-métrique ont permis d'affiner la spéciation en solution et les analyses par EXAFS réalisées sur la ligne MARS du synchrotron SOLEIL, ont permis de décrire l'environnement proche des cations, tant pour des composés solides que pour des solutions. Quelques approches théoriques par DFT pour identifier des structures stables ont complété les approches expérimentales.Tous les complexes solides (AMP, ADP, ATP et AEP) présentent des organisations polynucléaires, alors que les complexes d'ATP en solution sont mononucléaires. Dans tous les complexes synthétisés, l'interaction prépondérante entre les cations et les groupes phosphates des ligands a été démontrée. Les complexes avec les ligands monophosphatés (Lu-AMP, Lu-AEP et Th-AMP) s'organisent de manière identique avec des phosphates pontants indiquant que la partie organique n'a pas un effet important sur leurs structures.Les complexes solides d'ADP et d'ATP (avec les deux ions métalliques sphéroïdes Lu et Th) présentent beaucoup de similitudes au niveau de l'environnement local indiquant que la présence d'un troisième groupe phosphate n'a pas d'effet important sur l'organisation des complexes au niveau local. La structure fine de ces complexes n'a cependant pas pu être déterminée précisément, malgré les approches théoriques qui ont été menées.Les complexes de lanthanides et d'actinides avec l'ATP ont un comportement similaire au niveau macroscopique suggérant une structure identique au niveau moléculaire.Avec l'uranyle, le complexe U-AMP à pH acide montre une organisation moléculaire différente de celui préparée à pH basique mais avec les mêmes sites de coordination: phosphates et hydroxyles du sucre.