Une augmentation du taux de combustion des combustibles nucléaires UO2 dans les réacteurs à eau légère se traduit par l’apparition d’un changement de structure microscopique, appelée HBS. Bien que caractérisée expérimentalement de façon détaillée, des points importants sur les mécanismes de sa formation restent à éclaircir. Afin de répondre à ces questions, une étude de la contribution des défauts de type dislocation a été conduite. Dans une première partie, une méthode de calcul du champ de contraintes associées à des configurations périodiques de dislocations a été développée. La méthode a été appliquée aux cas des empilements et murs de dislocations de type coin, pour lesquels une expression explicite du potentiel des contraintes internes a été obtenue. A travers l’étude d’autres exemples de configurations, il a été mis en évidence que cette méthode permet le calcul de n’importe quelle configuration périodique de dislocations. Dans une seconde partie, l’évolution des défauts d’irradiation de type boucle d’interstitiels a été étudiée dans des échantillons de combustible UO2 dopé avec 10% en masse d’émetteurs alpha. Les distributions expérimentales en taille de boucles d’interstitiels ont été obtenues pour ces échantillons stockés pendant 4 et 7 ans à température ambiante. Des équations cinétiques sont proposées afin d’étudier l’influence de la remise en solution d’interstitiels contenus dans une boucle due à un impact avec l’atome de recul 234U, ainsi que la coalescence de deux boucles de dislocation pouvant diffuser en volume. L’application du modèle montre que les deux processus introduits doivent être considérés dans l’étude de l’évolution des défauts d’irradiation. / An increase of the discharge burn-up of UO2 nuclear fuels in the light water reactors results in the appearance of a change of microscopic structure, called HBS. Although well characterised experimentally, important points on the mechanisms of its formation remain to be cleared up. In order to answer these questions, a study of the contribution of the dislocation-type defects was conducted. In a first part, a calculation method of the stress field associated with periodic configurations of dislocations was developed. The method was applied to the cases of edge dislocation pile-up and wall, for which an explicit expression of the internal stress potential was obtained. Through the study of other examples of dislocation configurations, it was highlighted that this method also allows the calculation of any periodic dislocation configuration. In a second part, the evolution of interstitial-type dislocation loops was studied in UO2 fuel samples doped with 10% in mass of alpha emitters. The experimental loop size distributions were obtained for these samples stored during 4 and 7 years at room temperature. Kinetic equations are proposed in order to study the influence of the re-solution process of interstitials from a loop back to the matrix due to an impact with the recoil atom 234U, as well as the coalescence of two interstitial loops that can diffuse by a volume mechanism. The application of the model shows that the two processes must be considered in the study of the evolution of radiation damage.

L’efficacité d’une radioimmunothérapie (RIT) peut impliquer la coexistence des effets ciblés et des effets dit « non ciblés ». Les effets ciblés regroupent les effets biologiques observés dans les cellules ou tissus traversés par les particules ionisantes alors que les effets non-ciblés (ou bystander) sont observés dans des cellules qui n’ont pas été irradiées mais qui sont au proche voisinage des cellules exposées. Nous avons au cours de cette étude évalué in vitro et in vivo, la contribution des effets ciblés et non ciblés dans l’efficacité obtenue lors de la RIT alpha (212Pb, 213Bi) et de la RIT Auger (125I). Les effets ciblés ont été mesurés in vitro sur les cellules irradiées (cellules donneuses) alors que les effets bystander sont mesurés sur les cellules non irradiées (cellules receveuses) par une méthode de transfert de milieu. Elle consiste, à traiter les cellules receveuses dans un milieu de culture pré-incubé pendant 2h avec les cellules donneuses. Nos résultats montrent que la contribution des effets ciblés est nettement plus importante qu’en RIT alpha qu’Auger. En RIT alpha, on observe que les lésions de l’ADN (foci 53BP1et γ-H2AX) pourraient être différenciées en lésions complexes (sites multilésés = observation de gros foci) ou simples lésions (petit foci). Par contre en RIT Auger, ce sont les effets non ciblés qui prédominent sur les effets ciblés. L’utilisation d’inhibiteurs pharmacologiques des ROS montre l’implication du stress oxydatif dans ces effets non ciblés observés en RIT alpha et Auger. Ces effets non ciblés ont été observés également in vivo sur des souris athymiques porteuses de carcinoses péritonéales de petites tailles ; démontrant ainsi leur contribution dans l’efficacité thérapeutique finale observée après la RIT alpha et Auger. L’ensemble de ces résultats indiquent que même si des lésions de l’ADN sont produites après irradiation, que les effets non ciblés pourraient aussi contribuer à l’efficacité thérapeutique finale observée avec les anticorps couplés aux émetteurs de particules alpha ou d’électrons Auger. Ces résultats sont particulièrement intéressants pour la thérapie ciblée car les vecteurs utilisés n’ont pas souvent accès à l’ensemble des cellules constituant la tumeur. / We investigated in vitro and in vivo the relative contribution of targeted and non-targeted effects in the therapeutic efficacy against tumors of antibodies radiolabeled with alpha particle (212Pb, 213Bi) or Auger electron (125I) emitters. Targeted effects occurs in cells directly crossed by ionising particles while non-targeted effects are measured in cells neighbouring irradiated cells. Targeted effects were measured in vitro in cells exposed to antibodies radiolabeled with alpha or Auger emitters (donor cells) while non-targeted effects were investigated in recipient cells. Recipient cells consisted of cells not exposed to radiolabeled-mAbs, but grown in medium previously incubated for 2h with donor cells. We showed that the relative contribution of targeted effects versus non-targeted effects was higher during alpha RIT than Auger RIT. Alpha particles produced 53BP1 and gamma-H2AX foci in donor cells that could be differentiated in large, medium and small foci, while only small foci were observed in recipient cells. We assumed that large foci would correspond to locally multiply damage sites in DNA. Conversely, Auger RIT led predominantly to non-targeted effects compared with targeted effects. Use of radical scavengers showed that oxidative stress was involved in non-targeted effects. In vivo, we showed in athymic nude mice bearing tumor xenograft that non-targeted effects were also involved and participated to therapeutic efficacy of radiolabeled antibodies. These results indicate that although producing single DNA lesion, non-targeted effects can contribute to the therapeutic efficacy of mAbs radiolabeled with alpha particle or Auger electron emitters. These findings are particularly relevant for targeted therapy in which vectors cannot gain access to every tumor cell.

Cette thèse a pour objet l'étude des éléments radioactifs qui peuvent altérer le bon fonctionnement des composants électroniques au niveau terrestre. Ces éléments radioactifs sont appelés émetteurs alpha. Intrinsèques aux composants électroniques, ils se désintègrent et émettent des particules alpha qui ionisent la matière du dispositif électronique et déclenchent des SEU (Single Event Upset). Ces travaux visent à évaluer la fiabilité des circuits digitaux due à cette contrainte radiative interne aux composants électroniques. Dans ce but, tous les émetteurs alpha naturelles ou artificielles susceptibles de contaminer les matériaux des circuits digitaux ont été identifiés et classés en deux catégories : les impuretés naturelles et les radionucléides introduits. Les impuretés naturelles proviennent d'une contamination naturelle ou involontaire des matériaux utilisés. Afin d'évaluer leurs effets sur la fiabilité, le SER (Soft Error Rate) a été déterminé par simulations Monte-Carlo pour différents nœuds technologiques dans le cas de l'équilibre séculaire. Par ailleurs, avec la miniaturisation des circuits digitaux, de nouveaux éléments chimiques ont été suggérés ou employés dans la nanoélectronique. Les radionucléides introduits regroupent ce type d'élément naturellement constitué d'émetteurs alpha. Des études basées sur des simulations Monte-Carlo et des applications analytiques ont été effectués pour évaluer la fiabilité des dispositifs électroniques. Par la suite, des recommandations ont été proposées sur l'emploi de nouveaux éléments chimiques dans la nanotechnologie. / This work studies radioactive elements that can affect the proper functioning of electronic components at ground level. These radioactive elements are called alpha emitters. Intrinsic to electronic components, they decay and emit alpha particles which ionize the material of the electronic device and trigger SEU (Single Event Upset).This thesis aims to assess the reliability of digital circuits due to this internal radiative constraint of electronic components. For that, all alpha-emitting natural or artificial isotopes that can contaminate digital circuits have been identified and classified into two categories: natural impurities and introduced radionuclides.Natural impurities result from a natural or accidental contamination of materials used in nanotechnology. To assess their effects on reliability, the SER (Soft Error Rate) was determined by Monte Carlo simulations for different technology nodes in the case of secular equilibrium. Besides, a new analytical approach was developed to determine the consequences of secular disequilibrium on the reliability of digital circuits.Moreover, with the miniaturization of digital circuits, new chemical elements have been suggested or used in nanoelectronics. The introduced radionuclides include this type of element consisting of natural alpha emitters. Studies based on Monte Carlo simulations and analytical approches have been conducted to evaluate the reliability of electronic devices. Subsequently, recommendations were proposed on the use of new chemical elements in nanotechnology.

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal.

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.