Contribution au développement de nouvelles méthodes analytiques par le couplage entre l’électrophorèse capillaire et la spectrométrie de masse (ICP-MS et ESI-MS). Applications dans les domaines nucléaires et biologiques

Le couplage entre les techniques séparatives chromatographiques et électrophorétiques et la spectrométrie de masse est utilisé pour bénéficier de l’efficacité de la technique séparative et de la sélectivité et de la sensibilité des détecteurs. Dans ce travail, le champ d’application des couplages CE-MS a été élargi. De nouvelles méthodes analytiques trouvant leur application dans les domaines nucléaires et biologiques ont été mises en place. Dans un premier temps, de nouvelles méthodes d’analyse des produits de fission (césium et lanthanides) par CE-ICP-MS ont été développées. Elles permettent de déterminer la concentration et la composition isotopique des produits de fission pour des limites de détection très basses (ng/mL par CE-Q-ICP-MS, pg/mL par CE-HR-ICP-MS), puisque toutes les interférences isobariques sont résolues. De plus, seulement quelques nanolitres d’échantillon sont nécessaires pour réaliser l’analyse. Elles ont été appliquées avec succès à un échantillon simulé de combustible nucléaire irradié, à un échantillon nucléaire issu du procédé PUREX et à un lixiviat de combustible nucléaire de type MOX. Dans une seconde partie, les lanthanides ont été analysés par CE-ESI-MS et les capacités de l’ESI-MS à fournir des informations structurales ont été étudiées. Des informations élémentaires ont été obtenues pour de forts potentiels. Des informations structurales ont été obtenues pour de faibles potentiels. Enfin, dans le cadre de la thérapie basée sur la capture de neutrons par le bore, une nouvelle méthode d’analyse de la 10B-boronophénylalanine (10B-BPA) par CE-ESI-MS a été développée et appliquée aux lignes cellulaires F98 et HUVEC. Cette méthode a été validée par HR-ICP-MS. Elle permet de quantifier directement la 10B-BPA dans des échantillons de taille limitée (quelques nanolitres) et à des faibles concentrations (ng/mL). L’étude de la cinétique d’incorporation et de décorporation de la 10B-BPA par les cellules F98 a ainsi pu être effectuée.The coupling between chromatographic and electrophoretic separation techniques and mass spectrometry is used to combine the efficiency of the separation technique to the selectivity and sensitivity of the detectors. In this work, the number of applications of the CE-MS couplings has been increased. New analytical methods have been set up in the nuclear and biological fields. New analytical methods for the determination of fission products (cesium and lanthanides)have been developed by CE-ICP-MS. They enable to determine both concentration and isotopic composition of the fission products for very low detection limits (ng/mL by CE-Q-ICPMS, pg/mL by CE-HR-ICP-MS), since all the isobaric interferences are resolved. Moreover, only some nanoliters of sample are necessary to perform the analysis. These method have been applied with success to a simulated sample of spent fuel, to a nuclear sample from PUREX process and to a leaching of MOX fuel. Then, lanthanides have been analysed by CE-ESI-MS and the capability of ESI-MS to provide structural information has been studied. Elementary information has been obtained for strong potentials. Structural information has been obtained for low potentials. Finally, a new analytical method by CE-ESI-MS for the determination of 10Bboronophenylalanine (10B-BPA) has been developed for Boron Neutron Capture Therapy (BNCT). It has been applied to the cellular lines F98 and HUVEC. This CE-ESI-MS method has been validated by HR-ICP-MS. It enables a direct quantification of the chemical form 10BBPA in samples of limited size (some nanoliters) and for low concentrations (ng/mL). As a consequence, this CE-ESI-MS method has enabled the study of the kinetics of 10B-BPA release and uptake for the F98 cells