Dans ce travail, nous avons réussi à améliorer la perméabilité au CO2, ainsi que la sélectivité CO2/CH4 et CO2/N2, de membranes à matrice mixte (MMM) à base de poly(éthylène-bamide) (Pebax MH-1657) en incluant des cadres métalliques-organiques (MOF) et des additifs aromatiques. La première partie des travaux a porté sur l’ajout de MOF de synthèse (MIL-53 et NH2-MIL-53) au Pebax. Les interactions favorables entre les groupes fonctionnels des MOF et du CO2, ainsi que l’absence de défauts morphologiques majeurs, ont conduit à une meilleure performance de séparation du CO2 des membranes. Dans la deuxième partie, une approche différente a été adoptée en étudiant l’effet des acides carboxyliques aromatiques (acide benzoïque et acide isophtalique) sur les membranes planes de Pebax MH-1657. Les groupes fonctionnels carboxyle ont une forte affinité pour le CO2 facilitant le transport du CO2 à travers les membranes conduisant à une sélectivité CO2/CH4 et CO2/N2 plus élevée. Dans la dernière partie, deux MOF isoréticulaires (ZIF-8 et ZIF-67) ont été introduits dans le Pebax MH-1657 pour modifier ses propriétés discriminantes pour le CO2. Le ZIF-67 s’est avéré plus efficace pour faciliter la diffusion du CO2 en raison de sa taille plus appropriée d’ouverture des pores, tandis que le ZIF-8 était meilleur pour améliorer la solubilité du CO2 en raison de fortes interactions électrostatiques avec le CO2. Dans l’ensemble, les résultats obtenus ouvrent la voie au développement de membranes polymères pour la séparation des gaz. / In this work, we improved the CO2 permeability, as well as CO2/CH4 and CO2/N2 selectivity, of mixed matrix membranes (MMM) based on poly(ethylene-b-amide) (PebaxÒ MH-1657) by including metalorganic frameworks (MOF) and aromatic additives. The first part of the work investigated the addition of as-synthesized MOF (MIL-53 and NH2-MIL-53) in PebaxÒ. The favorable interactions between the MOF functional groups and CO2, as well as the absence of major morphological defects, led to improved CO2 separation performance of the membranes. In the second part, a different approach was adopted by studying the effect of aromatic carboxylic acids (benzoic acid and isophthalic acid) on PebaxÒ MH-1657 flat membranes. The carboxyl functional groups have strong affinity for CO2 facilitating the CO2 transport through the membranes leading to higher CO2/CH4 and CO2/N2 selectivity. In the final part, two isoreticular MOF (ZIF-8 and ZIF-67) were introduced in PebaxÒ MH- 1657 to modify its discriminating properties for CO2. ZIF-67 was found to be more effective in facilitating CO2 diffusion due to its more appropriate size of pore aperture, while ZIF-8 was found to improve CO2 solubility due to strong electrostatic interactions with CO2. Overall, the results obtained open the door for further development of polymer membranes for gas separation.

Tableau d’honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2018-2019 / La compréhension du lien entre les caractéristiques génomiques d’un individu, le génotype, et son état biologique, le phénotype, est un élément essentiel au développement d’une médecine personnalisée où les traitements sont adaptés à chacun. Elle permet notamment d’anticiper des maladies, d’estimer la réponse à des traitements et même d’identifier de nouvelles cibles pharmaceutiques. L’apprentissage automatique est une science visant à développer des algorithmes capables d’apprendre à partir d’exemples. Ces algorithmes peuvent être utilisés pour produire des modèles qui estiment des phénotypes à partir de génotypes, lesquels peuvent ensuite être étudiés pour élucider les mécanismes biologiques sous-jacents aux phénotypes. Toutefois, l’utilisation d’algorithmes d’apprentissage dans ce contexte pose d’importants défis algorithmiques et théoriques. La haute dimensionnalité des données génomiques et la petite taille des échantillons de données peuvent mener au surapprentissage; le volume des données requiert des algorithmes adaptés qui limitent leur utilisation des ressources computationnelles; et finalement, les modèles obtenus doivent pouvoir être interprétés par des experts du domaine, ce qui n’est pas toujours possible. Cette thèse présente des algorithmes d’apprentissage produisant des modèles interprétables pour la prédiction de phénotypes à partir de génotypes. En premier lieu, nous explorons la prédiction de phénotypes discrets à l’aide d’algorithmes à base de règles. Nous proposons de nouvelles implémentations hautement optimisées et des garanties de généralisation adaptées aux données génomiques. En second lieu, nous nous intéressons à un problème plus théorique, soit la régression par intervalles, et nous proposons deux nouveaux algorithmes d’apprentissage, dont un à base de règles. Finalement, nous montrons que ce type de régression peut être utilisé pour prédire des phénotypes continus et que ceci mène à des modèles plus précis que ceux des méthodes conventionnelles en présence de données censurées ou bruitées. Le thème applicatif de cette thèse est la prédiction de la résistance aux antibiotiques, un problème de santé publique d’envergure mondiale. Nous démontrons que nos algorithmes peuvent servir à prédire, de façon très précise, des phénotypes de résistance, tout en contribuant à en améliorer la compréhension. Ultimement, nos algorithmes pourront servir au développement d’outils permettant une meilleure utilisation des antibiotiques et un meilleur suivi épidémiologique, un élément clé de la solution à ce problème. / A thorough understanding of the relationship between the genomic characteristics of an individual (the genotype) and its biological state (the phenotype) is essential to personalized medicine, where treatments are tailored to each individual. This notably allows to anticipate diseases, estimate response to treatments, and even identify new pharmaceutical targets. Machine learning is a science that aims to develop algorithms that learn from examples. Such algorithms can be used to learn models that estimate phenotypes based on genotypes, which can then be studied to elucidate the biological mechanisms that underlie the phenotypes. Nonetheless, the application of machine learning in this context poses significant algorithmic and theoretical challenges. The high dimensionality of genomic data and the small size of data samples can lead to overfitting; the large volume of genomic data requires adapted algorithms that limit their use of computational resources; and importantly, the learned models must be interpretable by domain experts, which is not always possible. This thesis presents learning algorithms that produce interpretable models for the prediction of phenotypes based on genotypes. Firstly, we explore the prediction of discrete phenotypes using rule-based learning algorithms. We propose new implementations that are highly optimized and generalization guarantees that are adapted to genomic data. Secondly, we study a more theoretical problem, namely interval regression. We propose two new learning algorithms, one which is rule-based. Finally, we show that this type of regression can be used to predict continuous phenotypes and that this leads to models that are more accurate than those of conventional approaches in the presence of censored or noisy data. The overarching theme of this thesis is an application to the prediction of antibiotic resistance, a global public health problem of high significance. We demonstrate that our algorithms can be used to accurately predict resistance phenotypes and contribute to the improvement of their understanding. Ultimately, we expect that our algorithms will take part in the development of tools that will allow a better use of antibiotics and improved epidemiological surveillance, a key component of the solution to this problem.

Ce mémoire présente une méthode d’augmentation du champ de vue d’une caméra temps-de-vol commerciale. Cette augmentation étendrait leur utilisation dans certaines applications où la perception de l’environnement sur un large champ de vision est un critère, notamment en robotique mobile. La conception inclut l’ajout d’une lentille de conversion au système optique de la caméra infrarouge ainsi qu’une modification du système d’illumination. Dans le cas d’une Kinect V2, les capacités de reconstruction 3D ont été conservées pour une augmentation d’environ 50% du champ de vue, soit de 70°x60° à 106°x86°. Afin de tenir compte des modifications apportées au système optique, une calibration de la caméra a été effectuée. Le système modifié comporte une bonne précision (<1%) et une bonne exactitude (<1,5%). Ces résultats sont calculés avec 100 acquisitions en considérant un peu moins de 40% des pixels disponibles sur le senseur. Les performances diminuent rapidement en dehors de la zone centrale du senseur. Un compromis a été fait sur les performances du système afin d’augmenter son champ de vue. / This dissertation presents a method to increase the field of view of a commercially available time-of-flight camera. This increase could extend the field of application of such cameras, especially in mobile robotics where awareness of the surrounding is an important factor. The design includes a conversion lens added in front of the optical system and a modification to the illumination system. In the specific case of a Kinect v2, capability of 3D reconstruction has been preserved for an augmentation of 50% of the field of view, from 70°x60° to 106°x86°. To take into consideration the optical modifications, a calibration of the camera has been made. The modified system is characterised by a good precision (<1%) and a good accuracy (<1,5%). These results are calculated on slightly under 40% of the available pixels using 100 acquisitions. Performances decrease at a great rate outside of the central pixel zone. A trade-off has been made on the system performances in order to increase the original field of view.

La fertilisation du pâturin des prés (Poa pratensis L.), utilisée fréquemment comme graminée à gazon, requiert un dosage de N, de P et de K permettant de répondre aux attentes d’entretien extensif, intermédiaire ou intensif des espaces verts établis sur des sols de diverses classes texturales mais généralement variant de loameuse à sableuse telles les verts et les allées des terrains de golf, les terrains sportifs et municipaux, les champs de gazonnières, les terrains de jeux, les espaces verts résidentiels et scolaires, les abords de routes, les cimetières, les cours de tennis, etc. Beaucoup d’études sur la fertilisation du pâturin des prés ont été menées aux États-Unis sous climat tempéré chaud. De plus, le diagnostic nutritif du pâturin des prés, basé sur des concentrations critiques, ne tient pas compte des interactions entre les éléments nutritifs, conduisant à des diagnostics peu fiables. Afin de guider la fertilisation des gazons au Québec, il y a un double besoin de calibrer les besoins nutritifs du pâturin des prés selon la texture du sol et de développer des normes diagnostiques qui intègrent les interactions multiples à l’aide de méthodes numériques robustes telles le diagnostic nutritif compositionnel (Compositional Nutrient Diagnosis CND). Cette thèse vise donc à produire de nouvelles connaissances sur la fertilisation azotée, phosphorique et potassique du pâturin des prés pour l’entretien extensif, intermédiaire ou intensif des espaces engazonnés sous climat tempéré froid, également à développer et à valider des normes nutritives permettant de détecter tout déséquilibre nutritif. Le but ultime de l’entretien du pâturin des prés en espace vert est de produire un gazon de haute qualité visuelle. En fait, le rendement maximum des rognures de tonte n’est pas un attribut recherché. L’équilibre nutritif N : K est particulièrement nécessaire pour atteindre ce but. Une étude en plein champ fut réalisée pendant trois années consécutives pour évaluer les réponses quantitatives (le rendement des rognures de tonte et la biomasse souterraine) et qualitatives (la densité de tallage et la couleur du feuillage) du pâturin des prés (Poa pratensis L.) aux ajouts de 0 ou 50 à 300 kg N ha-1 an-1, de 0 ou 21,8 à 87,3 kg P ha-1 an-1, et de 0 ou 41,7 à 250 kg K ha-1 an-1, épandus également six fois par période de croissance sur un site en sol sableux qualifié de Norme U.S.G.A. pour les verts de golf et sur un autre site adjacent d’un sol natif loameux. Les normes CND ont été élaborées à l’aide des essais de fertilisation et validées à l’aide d’une base de données sur 318 spécimens provenant des gazonnières commerciales. Une réponse quadratique significative du rendement des rognures de tonte fut obtenue avec un maximum à 200 kg N ha-1 en loam et 300 kg N ha-1 en sable. Aux deux sites, l’ajout d’azote a réduit linéairement la biomasse souterraine et a significativement augmenté de façon quadratique la densité de tallage et la couleur du feuillage. Les ajouts de P et de K ne montraient aucune réponse significative sur le rendement des rognures de tonte ni sur la biomasse souterraine aux deux sites, non plus sur la densité de tallage et la couleur du feuillage au site loameux. Par contre, les ajouts de P et de K ont montré de faibles effets significatifs sur la couleur foliaire au site sableux. La transformation logarithmique centrée (clr = centred log ratio) des concentrations d’azote des rognures de tonte a réduit le degré d’inter-corrélation de 0,6 à 0,1 entre les éléments nutritifs lors de l’analyse en composantes principales, facilitant ainsi l’atteinte d’une distribution χ2 des indices du diagnostic nutritif compositionnel CND. En utilisant l’indice de déséquilibre critique CND r2 de 5,6 et un indice critique CND IN 2 de 1,5 pour un simplexe de cinq éléments nutritifs (N, P, K, Ca, Mg), la méthodologie CND a diagnostiqué 179 spécimens provenant des gazonnières commerciales à succès de 99 % comme étant déséquilibrés dont 110 en azote. Le diagnostic CND s’est avéré efficace pour déceler les niveaux d’azote des rognures de tonte chez le pâturin des prés en régie de gazon. La composition minérale foliaire du pâturin des prés, particulièrement la variable azote (N), influence significativement la qualité esthétique telle la densité de tallage et la couleur du feuillage. L’excès d’azote diminue la biomasse souterraine du gazon tout en augmentant la couleur du feuillage et la densité de tallage. Pour une croissance harmonieuse, il ne faut pas que l’amélioration de la qualité esthétique soit au détriment de la biomasse souterraine du pâturin des prés. À cette fin, un modèle de diagnostic nutritif compositionnel comprenant onze éléments nutritifs (N, S, P, K, Ca, Mg, B, Cu, Zn, Mn, Fe) a été développé en se servant des ratios logarithmiques centrés clr ainsi que des ratios logarithmiques isométriques ilr par lesquels les intervalles critiques établis d’après la qualité esthétique (la densité de tallage et la couleur du feuillage) ont été assujettis à la biomasse souterraine du pâturin des prés en phase d’entretien. / The fertilization of Kentucky bluegrass (Poa pratensis L.), managed as turfgrass, requires a dosage of N, P and K to sustain the performance of extensive, intermediate or intensive maintenance of turfgrass grounds established in diverse soil textures from loam to sand such as golf greens and fairways, sports fields, commercial sod farms, road sides, tennis courts, municipal grounds, play grounds, residential and school green space... A three-year field study was conducted to evaluate the quantitative (clipping yield and underground turf biomass) and qualitative responses (shoot density and foliage colour) of Kentucky bluegrass turf to added (0 or 50 to 300 N); (0 or 21.8 to 87.3 P), and (0 or 41.7 to 250 K) kg ha-1 yr-1 equally broadcast six times per growing season on sand site that met the U.S.G.A. specifications and native loam site. Many studies related to fertilization of Kentucky bluegrass were conducted in the United States under a temperate climate. On the other hand, the nutritional diagnosis of Kentucky bluegrass, usually based on critical nutrient concentrations, does not account for nutrient interactions leading to less reliable conclusions. In order to obtain a fertilizer guide for turfgrasses in Quebec, calibration of nutrient needs must relate to soil texture to develop diagnostic norms for Kentucky bluegrass that include multiple interactions based on robust numeric methods such as the compositional nutrient diagnosis (CND). This thesis puts forth a new knowledge in nitrogen, phosphorus and potassium fertilization of Kentucky bluegrass under extensive, intermediate or intensive green space management in the cold area of the temperate climate then develops and validates nutritional norms enabling the user to identify any unbalanced nutrition. The ultimate goal in Kentucky bluegrass maintenance is to produce a visual high-quality turf from an aesthetic point of view. The maximum clipping yield is not a characteristic to strive for. Rather, nutritional balance N: K is necessary to reach this objective. A threeyear field study was carried out to evaluate the quantitative (clipping yield and underground biomass) and qualitative (shoot density and foliage colour) responses of Kentucky bluegrass (Poa pratensis L.) to added 0 or 50 à 300 kg N, 0 or 21.8 à 87.3 kg P and 0 or 41.7 à 250 kg K ha-1 yr-1 equally spread six times per growing period on a sand site that met the U.S.G.A. sand specifications for golf greens (United States Golf Association) and another site of native loam. CND norms were developed based on fertilization responses and validated using data of 318 qualified specimens from commercial sod farms in Quebec. Clipping yields showed significant quadratic responses at 200 kg N ha-1 in the loam and 300 kg N ha-1 in the sand. On both sites, added nitrogen linearly reduced the underground biomass and showed a quadratic increase in shoot density and foliage colour. Added P and K did not show any significant response on clipping yield and underground biomass on both sites, nor on shoot density and foliage colour in the loam. However, added P and K showed some weak significant effects on foliage colour in the sand. The centred logarithmic transformation (clr = centred log ratio) of nitrogen concentrations in the clippings have reduced the degree of inter-correlation between nutrients from 0.6 to 0.1 in the principal component analysis and was amenable to a χ2 distribution of CND indices. Using a critical imbalance index CND r2 of 5.6 as χ2 value and a critical CND IN 2 of 1.5 for a five-nutrient simplex (N, P, K, Ca, Mg), CND diagnosed 179 qualified specimens as imbalanced of which 110 specimens were excessively high in N level (with a success rate of 99 %) among the total 328 qualified specimens taken from commercial sod farms. Consequently, CND norms proved to be effective in diagnosing the N status in Kentucky bluegrass clippings. The composition of foliar nutrients in Kentucky bluegrass, particularly nitrogen (N), can significantly influence its aesthetic quality such as shoot density and foliage colour. As a result, an overdose of added nitrogen can increase shoot density and foliage colour while reducing the underground biomass. For a balanced growth, the improvement of aesthetic quality should not be at the expense of the underground biomass. To this end, a diagnostic compositional model of eleven nutrients (N, S, P, K, Ca, Mg, B, Cu, Zn, Mn, Fe) has been developed using log-centered ratios clr and log-isometric ratios ilr whereby the critical ranges found in the aesthetic quality (shoot density and foliage colour) have been subjugated to the underground biomass of Kentucky bluegrass during its maintenance stage.

Dans la fabrication de panneaux de fibres, le pressage à chaud est une étape fondamentale, car elle a une haute influence sur la performance du panneau fini. La modélisation du pressage permet de prédire les principales variables qui ont un effet direct sur le développement du profil de masse volumique selon l’épaisseur pendant le pressage, soit la température, la teneur en humidité et la pression de la vapeur. L’interaction des mécanismes de transfert chaleur- masse ainsi que le changement des conditions internes de l’ébauche de fibres rend souvent leur étude complexe. Établir et bien caractériser les relations entre les propriétés physiques de l’ébauche de fibres pendant le pressage permet d’acroître la précision des prédictions faites par les modèles mathématiques. Ce projet de recherche a été consacré à l’étude des phénomènes de transfert de la chaleur et de la masse dans les ébauches de fibres de bois. Ainsi, la perméabilité au gaz, la conductivité thermique et la porosité ont été déterminées à cinq niveaux de masse volumique pour trois différentes tailles des fibres afin d’évaluer la relation entre ces propriétés et le niveau de densité locale de l’ébauche de fibres durant le pressage. En plus, l’effet de la taille des fibres sur les propriétés déjà mentionnées a été d’ailleurs évalué. La perméabilité au gaz a été déterminée à quatre niveaux de pression d’entrée : 50 kPa, 100 kPa, 150 kPa et 200 kPa sur d’échantillons conditionnés à 65% d’humidité relative et une température de 21°C. Le débit d’air à travers l’épaisseur de l’échantillon a montré de glissement moléculaire. La conductivité thermique a été mesurée par la méthode du steadystate thermal resistance, en utilisant un gradient de 1,6°C mm-1 sur d’échantillons avec une teneur en humidité de 7,6% (s=0,3). La porosité a été calculée par analyse d’image de coupes minces par la méthode du contraste de la couleur noir et blanc. Cette méthode utilise des images obtenues à partir de coupes minces extraites de panneaux de fibres fabriqués sans profil de masse volumique selon l’épaisseur. La perméabilité au gaz, la conductivité thermique et la porosité obtenues dans ce travail de recherche ont été entre 2,16 x10-13 et 5,96 x10-12 m2; 0,05 et 0,15 W m-1 K-1 et 0,44 et 0,93 respectivement, dans un intervalle de masse volumique de 198 kg m-3 et 987 kg m-3. Les résultats indiquent que la masse volumique est, en effet, une variable significative par rapport aux propriétés physiques de l’ébauche étudiées. Une chute importante de la perméabilité au gaz a été observée autour de 598 kg m-3 de masse volumique. Ceci a un impact important lors du pressage à chaud lorsque la densité locale de l’ébauche des fibres est autour de cette valeur. En outre, la taille des fibres est un facteur dominant sur la conduction de la chaleur et la structure poreuse de l’ébauche. Étant donné les résultats actuels, l’impact de la taille des fibres sur la conductivité thermique et la porosité a été significatif. Cependant, la taille des fibres n’a pas eu un effet statistiquement significatif sur la perméabilité au gaz. En conséquence, il n’y a pas eu d’éléments suffisants dans cette étude pour affirmer que la taille des fibres a un impact significatif sur la pression de la vapeur de gaz produite lors du pressage. / In panel manufacturing, the hot-pressing process is a fundamental step because it has a great influence on final product quality. Hot-pressing modeling allows predicting the main variables that it has a direct effect on the development of density profile through the thickness during hot pressing, namely temperature, moisture content and vapour pressure. The study of the heat and mass transfer and mat internal conditions is complex owing to their interaction and changing conditions. Establish and characterize properly the relations between fiber mat physics properties during hot-pressing process it allows to increase the accuracy of predictions made by mathematic model. This research project was conducted in order to study the mass and heat transfer phenomena in fiber mat. Thereby the gas permeability, thermal conductivity and porosity were determined to five density levels and three different fiber sizes in order to evaluate the relationship of these properties and densification level representing the local density though the fiber mat thickness during the hot-pressing process. Furthermore, fiber size effect on these properties already mentioned has been evaluated. Gas permeability was determined to four-inlet pressure: 50 kPa, 100 kPa, 150 kPa et 200 kPa on specimens conditioned to 65% of relative humidity and 21C of temperature. During gas permeability measurements, the air flux though the disk thickness showed slip flow. Thermal conductivity was measured using a gradient of 1,6°C mm-1 on specimens with a moisture content of 7.6% (s=0,3). Mat porosity measurements were performed using the white-black color contrast method. This procedure use images taken from layers impregnated with acrylic resin, which were extracted previously from panels with homogeneous density, profile through the thickness. Gas permeability, thermal conductivity and porosity obtained in this research work were between 5.96 x10-12 and 2.16 x10-13 m2; 0.05 - 0.15 W m-1 K-1 and 0.44 - 0.93 respectively in a range of 198 kg m-3 and 987 kg m-3 of density. The results indicated that the mat density was, in fact, a significate variable in relation to the physical properties of fiber mat considered in this study. Additionally, the fiber size was a dominant factor on heat conduction and porous structure of the fiber mat. Given these results, the fiber size had anoticeable effect on both mat properties thermal conductivity and porosity. Conversely, the fiber sizes studied had no significant effect on gas permeability. Hence, there was not enough evidence to affirm that the fiber size has a significant impact on vapour pressure produced during the hot-pressing process.

Architecture can amplify aspects of life. The proposal in this thesis is to present the nature of competitive swimming through four specifically defined architectural moments. The vehicle for the thesis is a natatorium with four specifically designed architectural apertures that present the extraordinary motion of the swimmer, especially to the younger general public. The focus will be on the motion of swimming below and above the surface of the water. Below the water surface, the approaching swimmer and the moment of the turn will be framed. Above the water surface, two apertures penetrate the roof above the pool. One directs sightlines to moment of a race's start, while the other seeks to emphasize the linearity of swimming. / Master of Architecture

Function is the first priority of designing architecture. Function lets architectural space serve human body movement properly. Today, there are many sport centers( gyms) for people to choose. Most of the gyms are simply rooms with machines. Although their spaces can fulfill the basic demands of a workout gym (function), the function of gym design is not only to give people space to work out, but also to use the architectural space to improve exercise performance. As a bodybuilder and powerlifter for seven years, I have competed in bodybuilding. I am also planning to compete in powerlifting. So, I want to use my knowledge and experience of training to improve the exercise performance through design of the architectural space. / Master of Architecture

An exploration began to understand the relationship between architecture and human emotion. Inspired by a personal story of loss, this thesis began to disseminate the five stages of the Elizabeth Kübler Ross model of grief. Each of the stages was studied in depth to find architectural elements that relate to every stage. Furthermore, the elements helped establish a mood and quality of the spaces that were directly associated with program, light, and material. As the project began to evolve, a series of questions of architectural sequence, material practices, and placemaking followed and with every step, a decision was to be made. This constant decision-making was influenced by sets of conditions and contexts resulting in a methodology specific to a particular site. This thesis presents a case to look at architecture through a qualitative design process. It endeavors to define and explore elements of architecture to create an experience, that has impact on human emotion. / Master of Architecture

Leishmania est un parasite protozoaire eucaryote unicellulaire qui infecte plus de 1.6 millions de personnes chaque année dans plus de 98 pays. Aucun vaccin humain est actuellement disponible et peu de traitements efficaces sont utillisés pour lutter contre le large spectre de pathologies causées par Leishmania. Récemment, l’étude du contrôle de la qualité des protéines chez Leishmania infantum a révélé que DDX3, une DEAD-box hélicase à ARN dotée de multiples fonctions dans le métabolisme de l’ARN et la signalisation cellulaire, joue un rôle central dans le contrôle de qualité des protéines dans la mitochondrie. Une étude plus approfondie de ce mécanisme a révélé des interactions potentielles de DDX3 avec des composantes clés de la réponse cellulaire au stress, en particulier avec une protéine de la famille des AAA + ATPases, VCP/p97/Cdc48. Comme VCP/p97/Cdc48 participe à de multiples étapes dans le contrôle de qualité des protéines en utilisant son hydrolyse de l’ATP pour séparer les protéines ubiquitinées de leurs partenaires et les acheminer au protéasome 26S pour dégradation, nous avons émis l’hypothèse que l’homologue très conservé chez Leishmania, LiVCP, pourrait agir de la même façon. Cette étude a permis la caractérisation fonctionnelle de l’homologue VCP chez Leishmania, son rôle dans la réponse du parasite au stress et sa survie dans les macrophages, ses interactions potentielles avec d’autres partenaires dont des cofacteurs clés, ainsi que la modélisation 3D des interactions LiVCP-cofacteurs. En utilisant des mutants génétiquement générés ayant moins de copies du gène LiVCP ou des mutants dominants négatifs avec une activité VCP altérée, nous avons démontré que LiVCP est un gène essentiel et que les mutants VCP sont incapables de survivre sous le shock de la chaleur et présentent un déficit de croissance très marqué chez les amastigotes. De plus, nous avons montré une forte accumulation de protéines polyubiquitinées et une sensibilité accrue au stress protéotoxique chez ces mutants, soutenant la fonction de chaperone sélective de l'ubiquitine de LiVCP. Grâce à des analyses in silico et à la «protéomique en réseau» en utilisant des études de co-immunoprécipitation et de spectrométrie de masse (LC-MS / MS), nous avons établi le premier réseau protéique de VCP chez les parasites protozoaires et déterminé que p47, FAF2, UFD1, PUB1 et l’hétérodimère NPL4-UFD1 étaient les principaux cofacteurs de LiVCP. Enfin, nos travaux nous ont permis de faire progresser nos connaissances générales sur la protéine essentielle VCP et le contrôle de la qualité des protéines chez Leishmania et d’indiquer quelques perspectives intéressantes pour approfondir notre compréhension sur ces mécanismes importants non seulement chez Leishmania mais aussi chez d’autres trypanosomatides. / Leishmania is a unicellular eukaryotic protozoan parasite that infects over 1.6 million people each year in more than 98 countries. No human vaccine is currently available and few effective treatments are used to combat the broad spectrum of diseases caused by Leishmania. Recently, studies on Protein Quality Control in Leishmania infantum revealed that the multifunctional DEAD-box RNA helicase DDX3 involved among others in RNA metabolism and cell signaling plays a central role in mitochondrial protein quality control. Further studies revealed potential interactions of DDX3 with key components of the cellular stress response, particularly with the conserved AAA+ ATPase VCP/ p97/Cdc48. As VCP is associated with many ubiquitin-dependent cellular pathways that are central to protein quality control in other eukaryotic systems using its ATP hydrolysis to separate ubiquitinated proteins from their partners and bring them to the 26S proteasome for degradation, we hypothesized that the Leishmania highly conserved counterpart, LiVCP, might act in similar way. This study enabled the functional characterization of the Leishmania VCP homolog, its role in the parasite's response to stress and survival inside macrophages, its potential interactions with other partners including key VCP cofactors, and the homology 3D modeling of LiVCP-cofactor interactions. Using genetically engineered mutants with fewer copies of the LiVCP gene or dominant negative mutants with altered VCP activity, we demonstrated that LiVCP is an essential gene and that VCP mutants are unable to survive under heat stress and exhibit a very marked growth defect in amastigotes. In addition, we showed a high accumulation of polyubiquitinated proteins and increased susceptibility to proteotoxic stress in these mutants, supporting that LiVCP has an ubiquitin selective chaperone function. Using "network proteomics" analyses by co-immunoprecipitation and mass spectrometry (LC-MS/MS) studies, we established the first VCP protein network in protozoan parasites and determined p47, FAF2, UFD1, PUB1 and the NPL4-UFD1 heterodimer as the major cofactors of LiVCP. Overall, our work allowed us to advance general knowledge of the essential role of VCP in Leishmania protein quality control and to propose some interesting perspectives to deepen our understanding of these important pathways not only in Leishmania but also in other trypanosomatids.

Au cours des dernières décennies, l'hydrogène a beaucoup attiré l'attention en tant que vecteur d'énergie verte. Actuellement, plus de 95% d'hydrogène est produit à partir de combustibles fossiles, ce qui a été remis en question par l'épuisement des ressources et l'augmentation des émissions de gaz à effet de serre. Par conséquent, les ressources renouvelables neutres en carbone telles que la biomasse et les produits chimiques dérivés de la biomasse suscitent un intérêt croissant comme alternative pour la production d'hydrogène. En tant que sous-produit principal du processus de fabrication du biodiesel, le glycérol est devenu une source prometteuse de production d’hydrogène. Bien que le reformage à la vapeur («steam reforming», SR) soit reconnu comme une approche prometteuse pour convertir le glycérol en hydrogène, le procédé est confronté à un certain nombre de défis, notamment la présence de réactions limitées par l’équilibre chimique et la nécessité d'un système couteux de purification en aval. Pour remédier ces problèmes, une solution prometteuse est l’application du procédé de reformage à la vapeur couplé à la sorption spécifique in-situ (« sorption enhanced steam reforming», SESR), dans lequel les réactions de reformage, la réaction du gaz à l’eau («water gas shift», WGS) et la capture du CO2 se produisent simultanément en utilisant un catalyseur de reformage et un sorbant solide pour le CO2. Dans ce procédé, l'élimination du CO2 se produit simultanément à la réaction de reformage, décalant la réaction du WGS vers la production d'hydrogène et produisant un flux de gaz enrichi en hydrogène en une seule étape. Les facteurs clés du succès de cette technologie sont principalement (i) les catalyseurs de reformage et les sorbants de CO2 pouvant fonctionner efficacement dans les conditions difficiles du procédé SESR et (ii) le moyen d’associer le catalyseur au matériau sorbant. Cette thèse porte sur le développement de catalyseurs et de matériaux bifonctionnels catalyseur-sorbant efficaces pour la production durable d'hydrogène par le SR et le SESR duglycérol (SRG et SESRG). Plus spécifiquement, ce travail fait l’objet de quatre directions principales: (i) l’étude de l’effet de l’addition de vapeur pendant la carbonatation ou la calcination sur les performances du sorbant Ca9Al6O18-CaO lors de la capture du CO2, (ii) le développement des matériaux bifonctionnels Ca9Al6O18−CaO/xNiO (x = 15, 20et 25% en poids) et Ca9Al6O18−CaO/20NiO−yCeO2 (y = 5, 10 et 15% en poids) et l’étude de l’effet du CeO2 sur la stabilité des matériaux en fonctionnement cyclique SESRG/régénération, (iii) le développement d’une nouvelle méthode de synthèse duspinelle NiAl2O4 plus facilement réductible et l’étude de l'effet de l'addition de CeO2 sur ses performances catalytiques, et (iv) le développement d’une nouvelle méthode de synthèse de deux matériaux bifonctionnels catalyseur-sorbant à base de Ni-CaO pour obtenir une distribution très uniforme des sites actifs catalytiques. (i) Les performances du sorbant Ca9Al6O18-CaO pour la capture du CO2 ont été étudiées en présence de 2.3 et 9.5% en volume de vapeur. Les résultats obtenus ont révélé que la réactivité du sorbant était remarquablement améliorée pour les deux concentrations de vapeur injectée lors de l'étape de carbonatation. Dans le cas de l'addition de vapeur pendant la calcination, la performance de la capture a été influencée négativement ou positivement en fonction de la concentration de vapeur: pour 2.3%, la réactivité du sorbant a été diminuée, tandis que la présence de 9.5% a entraîné une augmentation de la capacité de capture pendant les 9 premiers cycles. (ii) Deux séries de matériaux bifonctionnels catalyseur-sorbantont été développées pour la production d’hydrogène de haute pureté par SESRG. L'utilisation des matériaux Ca9Al6O18-CaO/xNiO (x = 15, 20 et 25% en poids) pendant cinq cycles SESRG/régénération a révélé que leur réactivité diminuait rapidement, principalement à cause du frittage duCaO et du dépôt de coke. De ce fait, la période de pre-breakthroughet le rendement en hydrogène ont diminué de façon notable pendant l’opération cyclique. Il est intéressant de noter que l’ajout de CeO2 au matériau le plus efficace (Ca9Al6O18−CaO/20NiO) a permis d’améliorer considérablement sa stabilité. Le matériau bifonctionnel activé avec 10% (en poids) de CeO2 a démontré les meilleures performances: pureté et rendement en H2de 98% et 91%, respectivement, pendant 20 cycles SESRG/régénération. (iii) Une nouvelle méthode impliquant la calcination en une ou deux étapes d'un alcoolate de métal mixte Ni-Al(«Ni-Al mixed-metal alkoxide», (Ni-Al)-Glycerate) a été développée pour la synthèse de spinelle de NiAl2O4. À des fins de comparaison, le spinelle de NiAl2O4 a également été synthétisépar la méthode classique de co-précipitation suivie de la technique de calcination en deux étapes. Les résultats de la caractérisation des matériaux ont révélé que la synthèse de spinelle de NiAl2O4 parla calcination de (Ni-Al)-Glycérateen deux étapesa conduit à la formation d'un catalyseur plus facilement réductible et d'une structure poreuse plus développée. Cet échantillon représentait le rendement en H2le plus élevé (76.38%) et la conversion du glycérolen produits gazeux (95.42%) par rapport aux autres échantillons. Afin de réduire ou éviter la formation de coke, CeO2 (10% en poids) a été incorporé dans l’échantillon préparé parla calcination de (Ni-Al)-Glycérateen deux étapes. L'analyse thermogravimétrique du catalyseur promu par CeO2 après la réaction de reformage a révélé que la formation de coke était presque complètement supprimée. (iv) La méthode développée pour la synthèse despinelle de NiAl2O4 dans les travaux précédents a été combinée autraitement du sorbant à base de CaO avec une solution d’éthanol/eau afin de synthétiser deux nouveaux matériaux bifonctionnels catalyseur-sorbant à base de Ni-CaO pour la production d'hydrogène via SESRG. Les expériences effectuées en opération cycliques SESRG/régénération ont montré une activité et une stabilité supérieures pour le matériau bifonctionnel Ca3Al2O6-CaO/NiO-CeO2 (pureté de l’H2 d’environ 96% pendant 10 cycles), par rapport à NiAl2O4-CaO/NiAl2O4-CeO2 (pureté de l’H2 d’environ 90% pendantles 6 premiers cycles, diminuant à 86% au cours des 4 derniers cycles). En conclusion, les résultats présentés dans cette thèse montrent que le SESRG peut être une approche très prometteuse pour la production d’hydrogène de haute pureté en une seule étape, à condition que les matériaux bifonctionnels catalyseur-sorbantutilisés possèdent une distribution uniforme des sites actifs catalytiques et à sorption à l’échelle nanométrique et une résistance élevée au frittage de CaO et formation de coke. Pour préparer des matériaux bifonctionnels catalyseur-sorbant présentant ces caractéristiques, deux approches principales ont été utilisées dans ce travail: (i) le développement de nouvelles méthodes de synthèse permettant une distribution homogène des éléments ciblés (Ca, Ni, Alet Ce dans cette étude) et (ii) l'utilisation de CeO2 comme promoteur prometteur pour réduire ou supprimer la formation de coke et améliorer la stabilité cyclique des particules de CaO. / Over the past few decades, hydrogen has attracted a great deal of attention as a green energy carrier. Currently, more than 95 % of hydrogen is produced from fossil fuels, which has been questioned by the depletion of resources andincrease of greenhouse gas emissions. Therefore, renewable, carbon-neutral resources such as biomass and biomass-derived chemicals has been receiving a growing interest as an option to produce hydrogen. As a main by product in the biodiesel manufacturing process, glycerol has emerged as a promising source for hydrogen production. Although steam reforming (SR) is being recognized as a promising approach for converting glycerol to hydrogen, this process faces a number of challenges including the presence of equilibrium-limited reactions and the need of an expensive downstream purification system. To alleviate these problems, a promising alternative is sorption enhanced steam reforming (SESR) process, in which steam reforming, water gas shift (WGS), and CO2 capture reactions occur simultaneously using areforming catalyst and a CO2solid sorbent. In this process, CO2 removal occurs simultaneously with the reforming reaction, shifting the WGS reaction towards hydrogen production and producing a hydrogen-enriched gas stream in a single step. The key factors in the successful application of this technology are mainly: (i) reforming catalysts and CO2 sorbents that can work efficiently under the harsh conditions of SESR process and (ii) mixing pattern of catalyst and sorbent. This thesis focuses on the development of efficient catalyst and catalyst-sorbent bifunctional materials for sustainable hydrogen production by SR and SESR of glycerol (SRG and SESRG). More specifically, four main objectives of our workare: (i) investigating the influence of steam addition during either carbonation or calcination on the CO2 capture performance of Ca9Al6O18-CaO sorbent, (ii) developing Ca9Al6O18−CaO/xNiO (x = 15, 20, and 25 wt.%) and Ca9Al6O18−CaO/20NiO−yCeO2(y = 5, 10, and 15 wt %) catalyst-sorbent bifunctional materials and studying the influence of CeO2 on the material stability incyclic SESRG/regeneration operation, (iii) proposing a new method for the synthesis of a more readily reducible NiAl2O4 spinel and studying the influence of CeO2 addition on its catalytic performance, and (iv) novel synthesis of two Ni-CaO-based catalyst-sorbent bifunctional materials with highlyuniform distribution of catalytic active sites. (i) CO2 capture performance of Ca9Al6O18-CaO sorbent was investigated in the presence of two concentrations of steam, 2.3 and 9.5 vol. %.The obtained results revealed that the sorbent reactivity was remarkably enhanced for both concentrations of steam injected during carbonation step. In the case of steam addition during calcination, the CO2 capture performance was influenced negatively or positively depending on the concentration of steam. For 2.3 vol.% steam, the sorbent reactivity was worsened, while the presence of 9.5 vol.% steam led to an increase in the CO2capture capacity during 9 initial cycles.(ii) Two series of catalyst-sorbent bifunctional materials were developed for the sustainable production of high-purity hydrogen by SESRG. Using Ca9Al6O18−CaO/xNiO (x = 15,20, and 25 wt.%) materials during five SESRG/regeneration cycles revealed that their reactivity was rapidly deteriorated mainly due to CaO sintering and coke deposition. As a result, the pre-breakthrough time and hydrogen yield decreased notably over five cycles. Interestingly, the addition of CeO2 to the most efficient catalyst (Ca9Al6O18−CaO/20NiO) led to a significant enhancement in material stability during cyclic operation. The bifunctional material promoted with 10 wt.% of CeO2 demonstrated the best performance, with a stable H2purity of ∼98% and H2yield of ∼91% over 20SESRG/regeneration cycles. (iii) A novel method, involving one-or two-step calcination of Ni-Al mixed-metal alkoxide((Ni-Al)-Glycerate), was developed for the synthesis of NiAl2O4 spinel. For comparison purposes, the NiAl2O4 spinel was also synthesized throughthe conventional co-precipitation method followed by two-step calcination technique. The characterization results revealed that the synthesis of NiAl2O4 spinel through two-step calcination of (Ni-Al)-Glycerateresulted in the formation of a more easily reducible catalyst and a more developed porous structure. This sample showed the highest H2yield (76.38 %) and glycerol conversion into gaseous products (95.42 %) when compared to other two samples. In order to avoid or reduce coke formation, 10 wt.% of CeO2 was incorporated into the sample prepared by two-step calcination of (Ni-Al)-Glycerate. The thermogravimetric analysis of the CeO2-promoted catalyst after SRG reaction revealed that the coke formation was almost completely suppressed. The method developed for the synthesis of NiAl2O4 spinel in the previous work was combined with the ethanol/water treatment of CaO-based sorbents to synthesistwo new NiCaO-based catalyst-sorbent bifunctional materials for hydrogen production via SESRG. Cyclic SESRG/regeneration experiments showed that the Ca3Al2O6-CaO/NiO-CeO2 bifunctional material possessed higher activity and stability when compared to NiAl2O4-CaO/NiAl2O4-CeO2. The former one exhibited a high constant H2 purity of around 96% over 10 cycles, while the latter showed a H2 purity of approximately 90% over the first 6 cycles, followed by the further decrease to 86 % over the last 4 cycles. In conclusion, the results presented in this thesis show that SESRG can be a very promising approach for high-purity hydrogen production in a single step, providing that the employed catalyst-sorbent bifunctional materials possess uniform distribution of catalytic and sorption active sites on nanoscale and high resistance against CaO sintering and coke formation. To prepare catalyst-sorbent bifunctional materials with these characteristics, two main approaches were employed in this work: (i) developing new synthesis methods that provide a homogeneous distribution of targeted elements (Ca, Ni, Al, and Ce in this study) and (ii) using CeO2 as a promising promoter to reduce or suppress coke formation and enhance the cyclic stability of CaO particles.