<p>Ekolo&scaron;ki&nbsp; problem&nbsp; svetskih&nbsp; razmera&nbsp; predstavlja&nbsp; zagađenost&nbsp; sedimenta&nbsp; te&scaron;kim&nbsp; metalima, usled negativnih ekolo&scaron;kih efekata metala na životnu sredinu. Mnoge zemlje i regioni, kao i na&scaron;a zemlja&nbsp; suočavaju&nbsp; se&nbsp; sa&nbsp; ovom&nbsp; problematikom,&nbsp; koja&nbsp; je&nbsp; vrlo&nbsp; rasprostranjena&nbsp; usled&nbsp; sve&nbsp; brže urbanizacije&nbsp; i&nbsp; industrijalizacije,&nbsp; a&nbsp; sa&nbsp; sve&nbsp; većom&nbsp; nebrigom&nbsp; usled&nbsp; ispu&scaron;tanja&nbsp; otpadnih&nbsp; voda&nbsp; bez prethodnog&nbsp; preči&scaron;ćavanja&nbsp; u&nbsp; vodotokove.&nbsp; Prilikom&nbsp; promene&nbsp; uslova&nbsp; vodenog&nbsp; ekosistema,&nbsp; može doći do&nbsp; izluživanja&nbsp; metala&nbsp; i &scaron;tetnih efekata na&nbsp; životnu sredinu kao&nbsp; i&nbsp; na zdravlje&nbsp; ljudi. Stoga je remedijacija sedimenata zagađenih metalima ključna aktivnost u okviru procesa potpune sanacije vodenog ekosistema, a ekonomične, efikasne i ekolo&scaron;ki prihvatljive tehnike remedijacije su hitno potrebne&nbsp; i&nbsp; rado&nbsp; primenljive&nbsp; u&nbsp; tretmanu&nbsp; na&nbsp; velikoj&nbsp; skali.&nbsp; Pre&nbsp; primene&nbsp; remedijacione&nbsp; tehnike&nbsp; na velikoj skali, neophodna su ispitivanja pri laboratorijskim uslovima i pilot skali.&nbsp; Na kraju svakog uspe&scaron;nog&nbsp; laboratorijskog&nbsp; ispitivanja&nbsp; nalaze&nbsp; se&nbsp; pilot&nbsp; istraživanja.&nbsp; Pomoću&nbsp; njih&nbsp; se&nbsp; dobija&nbsp; p ravi odgovor u smislu izbora optimalne tehnologije imajući u vidu investicione i operativne tro&scaron;kove,<br />postignuti rezultat i krajnje ciljeve u pogledu upravljanja postrojenjem i otpadom. U ovom radu ispitan&nbsp; je&nbsp; potencijal&nbsp; primene&nbsp; stabilisanog&nbsp; i&nbsp; zelenom&nbsp; sinte zom&nbsp; produkovanog&nbsp; nano&nbsp; Fe(0)&nbsp; zaremedijaciju&nbsp; sedimenta&nbsp; zagađenog&nbsp; te&scaron;kim&nbsp; metalima.&nbsp; Kao&nbsp; remedijaciona&nbsp; tehnika&nbsp; odabrana&nbsp; je stabilizacija/solidifikacija,&nbsp; koja&nbsp; podrazumeva&nbsp; dodavanje&nbsp; agenasa&nbsp; za&nbsp; imobilizaciju&nbsp; metala&nbsp; u sedimentu&nbsp; sprečavajući&nbsp; time&nbsp; potencijalni&nbsp; rizik&nbsp;&nbsp; od&nbsp; izluživanja&nbsp; metala&nbsp; u&nbsp; životnu&nbsp; sredinu. Konvencionalni&nbsp; materijali&nbsp; poput&nbsp; letećeg&nbsp; pepela,&nbsp; cementa,&nbsp; gline&nbsp; se&nbsp; već&nbsp; odavno&nbsp; koriste&nbsp; u&nbsp; ovu svrhu. Kako u dana&scaron;nje vreme raste potražnja za novim, lako dostupnim agensima za stabilizaciju<br />sedimenta, do&scaron;lo se na ideju o primeni nanomaterijala na bazi gvožđa, tj. nano Fe(0) stabilisanog nativnom glinom&nbsp; i produkovanog redukcijom pomoću organskih&nbsp; molekula prirodno prisutnih u ekstraktu&nbsp; li&scaron;ća&nbsp; hrasta&nbsp; i&nbsp; crnog&nbsp; duda.&nbsp; Nanomaterijali&nbsp; su&nbsp; sintetisani&nbsp; i&nbsp; karakterisani&nbsp; različitim metodama&nbsp; i&nbsp; tehnikama.&nbsp; U&nbsp; nastavaku,&nbsp; u&nbsp; cilju&nbsp; efikasnosti&nbsp; njihove&nbsp; primene&nbsp; za&nbsp; stabilizaciju sedimenta, sprovedeni su ekstrakcioni i dinamički laboratorijski testovi izluživanja. Odabrane su sme&scaron;e sedimenta i nanomaterijala koje su pokazale najbolju efikasnost tr etmana. Nakon toga se ispitivanje&nbsp; nastavilo&nbsp; na&nbsp; pilot&nbsp; skali,&nbsp; gde&nbsp; se&nbsp; pratilo&nbsp; pona&scaron;anje&nbsp; nanomaterijala&nbsp; u&nbsp; zavisnosti&nbsp; od konvencionalnih&nbsp; materijala&nbsp; koji&nbsp; su&nbsp; već&nbsp; u&nbsp; literaturi&nbsp; dokumentovani&nbsp; kao&nbsp; efikasni&nbsp; imobilizacioni agensi. Dodatna potvrda uspe&scaron;nosti tretmana data je analizom i karakterizacijom s/s sme&scaron;a nakon pilot&nbsp; ispitivanja&nbsp; Na&nbsp; osnovu&nbsp; dobijenih&nbsp; rezultata&nbsp; proces&nbsp; se&nbsp; uspe&scaron;no&nbsp; pokazao&nbsp; pri&nbsp; laboratorijskim uslovima,&nbsp; a&nbsp; takođe&nbsp; i&nbsp; prilikom&nbsp; pilot&nbsp; tretmana,&nbsp; odnosno&nbsp; nakon&nbsp; pilot&nbsp; tretmana&nbsp; nije&nbsp; do&scaron;lo&nbsp; do povećanih koncentracija&nbsp; izluživanja metala iz s/s sme&scaron;a, kao ni degradacije sme&scaron;a nakon procesa ovlaživanja&nbsp; tokom&nbsp; &scaron;est&nbsp; meseci.&nbsp; Na&nbsp; osnovu&nbsp; toga,&nbsp; ovako&nbsp; tertirani&nbsp; sediment&nbsp; se&nbsp; može&nbsp; bezbedno odlagati&nbsp; na&nbsp; deponije,&nbsp; ili&nbsp; pak&nbsp; iskoristiti&nbsp; za&nbsp; &bdquo;kontrolisanu&ldquo;&nbsp; upotrebu,&nbsp; izgradnju&nbsp; puteva,kamenoloma, pomoćnih objekata i slično. Rezultati su doprineli u cilju trajnijeg re&scaron;avanja pitanja odlaganja&nbsp; zagađenog&nbsp; (izmuljenog)&nbsp; rečnog&nbsp; sedimenta,&nbsp; pri&nbsp; čemu&nbsp; se&nbsp; u&nbsp; procesu stabilizacije/solidifikacije&nbsp; dobijaju&nbsp; proizvodi&nbsp; sa&nbsp; dodatom&nbsp; vredno&scaron;ću&nbsp; neumanjenog&nbsp; kvaliteta .Nanomaterijali sintetisani u ovom radu na&nbsp; bazi ekstrakta li&scaron;ća biljaka doprinose kako očuvanju životne&nbsp; sredine,&nbsp; tako&nbsp; i&nbsp; ekonomičnosti&nbsp; primene&nbsp; remedijacione&nbsp; tehnike.&nbsp; Zahvaljujući&nbsp; velikoj specifičnoj&nbsp; povr&scaron;ini,&nbsp; malim&nbsp; dimenzijama&nbsp; čestica&nbsp; i&nbsp; velikom&nbsp; kapacitetu&nbsp; za&nbsp; imobilizaciju&nbsp; te&scaron;kih<br />metala predstavljaju efikasnu alternativu komercijalno dostupnim materijalima, &scaron;to ih čini veoma atraktivnim&nbsp; i&nbsp; obećavajućim&nbsp; u&nbsp; budućnosti&nbsp; pri&nbsp; tretmanu&nbsp; rečnog&nbsp; sedimenta&nbsp; zagađenog&nbsp; te&scaron;kim metalima.</p> / <p>The pollution of sediment by heavy metals represents a large environmental problem all<br />over the world.&nbsp; A&nbsp; lot of countries&nbsp; in the region&nbsp; as well as our country deal with this problem, which&nbsp; is&nbsp; widespread&nbsp; because&nbsp; of&nbsp; the&nbsp; fast&nbsp; urbanization&nbsp; and&nbsp; industrialization.&nbsp; There&nbsp; is&nbsp; more&nbsp; and more&nbsp; carelessness&nbsp; about&nbsp; wastewater&nbsp; discharge&nbsp; into&nbsp; water&nbsp; flows&nbsp; without&nbsp; previous&nbsp; purification. When the conditions of the aquatic ecosystem change, metal leaching and harmful effects on the environment&nbsp; and&nbsp; human&nbsp; health&nbsp; can&nbsp; occur.&nbsp; Therefore,&nbsp; remediation&nbsp; of&nbsp; metal-contaminated sediments&nbsp; is&nbsp; crucial&nbsp; activity&nbsp; in&nbsp; the&nbsp; process&nbsp; of&nbsp; the&nbsp; complete&nbsp; ecosystem&nbsp; remediation.&nbsp; Cost effective, efficient and environmentally friendly remediation techniques are urgently needed and readily applicable in large-scale treatment. Before applying remediation techniques on the largescale,&nbsp; both&nbsp; laboratory&nbsp; and&nbsp; pilot&nbsp; tests&nbsp; are&nbsp; necessary.&nbsp; There&nbsp; are&nbsp; pilot&nbsp; studies&nbsp; at&nbsp; the&nbsp; end&nbsp; of&nbsp; each successful&nbsp; laboratory&nbsp; test.&nbsp; Those&nbsp; studies&nbsp; provide&nbsp; the&nbsp; right&nbsp; answer&nbsp; in&nbsp; terms&nbsp; of&nbsp; choosing&nbsp; the optimal technology, taking into account the investment and operating costs,&nbsp;&nbsp; the achieved resultand&nbsp; the&nbsp; ultimate&nbsp; goals&nbsp; in&nbsp; terms&nbsp; of&nbsp; plant&nbsp; and&nbsp; waste&nbsp; management.&nbsp; In&nbsp; this&nbsp; study,&nbsp; the&nbsp; application<br />potential of stabilized and green&nbsp; -&nbsp; synthesized&nbsp; nano Fe(0) for the remediation of&nbsp; heavy&nbsp; metal&nbsp; -contaminated&nbsp; sediment&nbsp; was&nbsp; investigated.&nbsp; Stabilization&nbsp; /&nbsp; solidification&nbsp; technique&nbsp; was&nbsp; chosen&nbsp; as remediation technique which involves the addition of metal immobilizing agents in the sediment thus preventing the potential risk of metal leaching into the environment. Conventional materials such as fly ash, cement and clay have long been used for this purpose. Nowadays there is need for new, easily accessible agents for the sediment stabilization. Therefore it came up with the idea of&nbsp; using&nbsp; iron-based&nbsp; nanomaterials,&nbsp; ie.&nbsp; nano&nbsp; Fe(0)&nbsp; stabilized&nbsp; by&nbsp; native&nbsp; cla y&nbsp; and&nbsp; produced&nbsp; by reduction&nbsp; using&nbsp; organic&nbsp; molecules&nbsp; naturally&nbsp; present&nbsp; in&nbsp; oak&nbsp; and&nbsp; black&nbsp; mulberry&nbsp; leaf&nbsp; extract. Nanomaterials have been synthesized and characterized by different methods and techniques. In order&nbsp; to&nbsp; be&nbsp; effective&nbsp; in&nbsp; their&nbsp; application&nbsp; for&nbsp; sediment&nbsp; stabilization,&nbsp; extraction&nbsp; and&nbsp; dynamic laboratory leaching tests were performed. Mixtures of sediment and nanomaterials were selected that showed the best treatment efficiency.&nbsp; After that, the examination was continued on a pilot scale, where the behavior of nanomaterials was monitored, depending on conventional materials which&nbsp; have&nbsp; already&nbsp; been&nbsp; documented&nbsp; in&nbsp; the&nbsp; literature&nbsp; as&nbsp; effective&nbsp; immobilizing&nbsp; agents.Additional confirmation of treatment success was given by analysis and characterization of s / s mixtures&nbsp; after&nbsp; pilot&nbsp; testing.&nbsp; According&nbsp; to&nbsp; obtained&nbsp; results,&nbsp; the&nbsp; process&nbsp; was&nbsp; successfully demonstrated&nbsp; under&nbsp; laboratory&nbsp; conditions,&nbsp; and&nbsp; also&nbsp; during&nbsp; the&nbsp; pilot&nbsp; treatment.&nbsp; After&nbsp; the&nbsp; pilot treatment&nbsp; there&nbsp; were&nbsp; no&nbsp; increased&nbsp; concentrations&nbsp; of&nbsp; metal&nbsp; leaching&nbsp; from&nbsp; s/s&nbsp; mixtures,&nbsp; nor mixture degradation after the wetting process for six months. Based on that, the sediment treated in this way&nbsp; can&nbsp; be safely disposed of&nbsp; in&nbsp; landfills, or used&nbsp; for &quot;controlled&quot; use, construction of<br />roads,&nbsp; quarries,&nbsp; auxiliary&nbsp; facilities&nbsp; and&nbsp; etc.&nbsp; The&nbsp; results&nbsp; have&nbsp; contributed&nbsp; to the&nbsp; goal&nbsp; of&nbsp; a&nbsp; more permanent solution to the issue of disposal of polluted (slugged) river sediment, whereby in the process&nbsp; of&nbsp; stabilization/solidification,&nbsp; products&nbsp; with&nbsp; added&nbsp; value&nbsp; of&nbsp; undiminished&nbsp; quality&nbsp; are obtained. The nanomaterials synthesized in this paper on the basis of plant leaf extract contribute to both the preservation of the environment and the economy of remediation techniques. Thanks to their&nbsp; large specific&nbsp; surface area, small particle size and&nbsp; large ca pacity&nbsp; for&nbsp; immobilization of heavy&nbsp; metals,&nbsp; they&nbsp; represent&nbsp; an&nbsp; effective&nbsp; alternative&nbsp; to&nbsp; commercially&nbsp; available&nbsp;&nbsp; materials.&nbsp; It makes&nbsp; them&nbsp; very&nbsp; attractive&nbsp; and&nbsp; promising&nbsp; in&nbsp; the&nbsp; future&nbsp; in&nbsp; the&nbsp; treatment&nbsp; of&nbsp; river&nbsp; sediment contaminated with heavy metals.</p>

Les aciers renforcés par dispersion d’oxydes (ODS) sont envisagés comme matériaux de gainage pour les réacteurs à neutrons rapides au sodium. Ils présentent de très bonnes propriétés mécaniques, notamment en fluage, du fait de la présence des nano-renforts ainsi qu’une résistance au gonflement élevée de par leur matrice ferrito-martensitique. La gamme de fabrication des ODS ferritiques est complexe et génère une forte texture morphologique et cristallographique. Les microstructures doivent donc être recristallisées mais cette recristallisation est très souvent hétérogène et difficile à maitriser. Cette étude vise à améliorer la compréhension des mécanismes de recristallisation qui dépend fortement du taux de renforts incorporé et de la déformation appliquée. Dans ce but, l’élaboration de nuances modèles avec différents taux de renforts a été réalisée et des caractérisations multi-échelles (EBSD, DNPA, DSC) ont été effectuées. Il est apparu que la nature chimique des nano-oxydes influence fortement la stabilité des microstructures et leur capacité à restaurer après consolidation. Ces travaux ont également permis de mettre en évidence l’étroite relation entre le chemin de déformation à froid, la distribution de l’énergie stockée et la microstructure après recristallisation. Lorsque le traitement thermomécanique est optimal, des microstructures recristallisées homogènes et peu texturées peuvent être obtenues. Il est aussi apparu que la diminution du taux de renforts ne permet pas de faciliter clairement la recristallisation des ODS. Le développement d’un modèle numérique Monte Carlo pour simuler la croissance de grains et la recristallisation en présence de particules a permis d’aider à la compréhension des mécanismes. De plus, une analyse des propriétés en traction des différents états métallurgiques a montré que la recristallisation améliorait nettement la ductilité à chaud sans diminuer significativement les résistances mécaniques. Les résultats obtenus sur matériaux modèles ont permis de mieux comprendre les mécanismes mis en jeu lors de la recristallisation des ODS et d’analyser les gammes de fabrication actuelles des tubes ODS. Diverses optimisations possibles sont discutées à la lumière des résultats obtenus. / Oxide dispersion strengthened steels are considered as cladding materials for Sodium Fast Reactor. Due to the nano-precipitates incorporated within the microstructure, their mechanical properties are very high, especially under creep loading. Moreover, the ferritic-martensitic lattice gives ODS steels a remarkable swelling resistance under radiation. The manufacturing route of ferritic ODS steels is complex and induces a strong morphologic and crystallographic texture. The microstructure needs to be recrystallized but this recrystallization is often heterogeneous and difficult to control. In this framework, this investigation aims at achieving a better understanding of the recrystallization mechanisms in ODS steels that strongly rely both on the nano-oxydes concentration and the applied deformation. Thereby, several model grades with various concentrations of oxydes were elaborated and characterized at different scales (EBSD, SANS, DSC). It appears that the chemical composition of the nano-oxydes strongly influence the microstructure stability and its ability to recover after consolidation. Throughout this study, the strong relationship between the cold-deformation path, the stored energy distribution and the recrystallized microstructure has been highlighted. When the thermo-mechanical treatment is optimal, homogeneous recrystallized microstructures weakly textured can be achieved. Experiments also showed that decreasing the nano-oxydes concentration does not clearly favor recrystallization. Monte Carlo modelling was performed to simulate grain growth and recrystallization in the presence of second phase particles and the simulations helped to identify the mechanisms that occur experimentally. Furthermore, the tensile properties of different metallurgical states were investigated and it came out that the recrystallization notably increases the ductility at high temperature without significantly affecting the yield strength. The results obtained on model materials allowed to achieve a better understanding of the mechanisms implied in the recrystallization process of ODS steels. Several possible optimizations to the current manufacturing route are discussed from the conclusions of this study.

Cette thèse s’intéresse aux signatures spectroscopiques des nano-particules carbonées dans l’infrarouge proche et moyen dans les disques protoplanétaires. Ces signatures sont largement observées dans le milieu interstellaire et les galaxies et représentent ainsi un outil essentiel pour étudier les conditions physiques qui y règnent. Notamment, leur étude dans les environnements circumstellaires d’étoiles de type Herbig contribue à notre connaissance de la formation des systèmes planétaires et du cycle de la matière dans la Voie lactée. Même si la poussière ne représente qu’un faible pourcentage de la matière galactique, elle est essentielle dans la formation d’espèces chimiques complexes, le chauffage photo-électrique du gaz, la balance énergétique ou ladynamique des structures. Ainsi, elle participe directement à l’évolution des disques protoplanétaires.Ce travail s’appuie notamment sur les données d’observations spectroscopiques résolues spatialement obtenues avec l’instrument NaCo au VLT dans l’infrarouge proche entre 3 et 4 μm. Le modèle THEMIS fournit un cadre d’interprétation pour les observations en proposant un modèle physique de la poussière dans lequel les propriétés optiques sont calculées en considérant la composition, la structureet la taille de populations de grains. THEMIS propose un scénario d’évolution de celle-ci au travers des différentes phases du milieu interstellaire.Les résultats obtenus montrent que des particules carbonées sub-nanométriques ayant une forte aromaticité sont présentes de manière étendue et structuréeà la surface des disques protoplanétaires. Leur degré d’aromaticité augmente avec l’intensité du champ de rayonnement de l’étoile. De plus, l’observation de ces particules près de l’étoile suggère leur renouvellement continu. La odélisation de l’émission de la poussière dans les conditions des disques met enévidence les contributions des différentes populations selon la longueur d’onde et les conditions d’irradiation.Ce travail s’inscrit dans la préparation de la mission du James Webb Space Telescope qui permettra d’observer notamment les disques ptrotoplanétaires surune large gamme infrarouge (0.6-28 μm). Ce travail a également conduit à la production de deux articles, un publié et l’autre soumis dans la revue Astronomy & Astrophysics. / This thesis focuses on spectroscopic signatures of carbon nanoparticles in the near and mid-infrared in protoplanetary disks. These signatures are widely observed in the interstellar medium and galaxies and thus represent an essential tool for studying their physical conditions. In particular, their study in the circumstellar environments of Herbig stars contributes to our knowledge of the formation of planetary systems and the dust cycle in the MilkyWay. Even if dust represents only a small percentage of galactic matter, it is key to the formation of complex chemical species, photoelectric gas heating, energy balance or structural dynamics. Thus, it participates directly in the evolution of protoplanetary disks.This work is based in particular on spatially resolved spectroscopic observation data obtained with the NaCo instrument at the VLT in the near infrared between 3 and 4 μm. The THEMIS model provides an interpretative framework for observations by proposing a physical dust model in which optical properties are calculated by considering the composition, structure and size of grain populations. THEMIS proposes a scenario of its evolution through the different phasesof the interstellar medium.The results obtained show that carbon sub-nanoparticles with high aromaticity are present in a widespread and structured manner at the surface ofprotoplanetary disks. Their degree of aromaticity increases with the intensity of the stellar radiation field. Moreover, the observation of these particles close to the star suggests their continuous replenishment. Modelling the dust emission under disk conditions highlights the contributions of dust populations according to the wavelength and the radiation field.This work is related to the preparation of the James Webb Space Telescope mission which will allow to observe protoplanetary disks over a wide infrared range (0.6-28 μm) with a resolution of 0.1”. This work also led to the production of two articles, one published and the other submitted to the journal Astronomy & Astrophysics.

Les alliages ferritiques Fe—14Cr renforcés par une dispersion d'oxydes (ODS) riches en Y, Ti et O sont envisagés comme matériaux de structure pour la prochaine génération de réacteurs nucléaires. Ils allient résistance à l’irradiation neutronique et excellentes propriétés mécaniques, notamment en fluage à hautes températures. Ce travail s'est positionné sur la compréhension des effets induits par de légères variations en oxygène et en yttrium autour d’une composition chimique de référence Fe—14Cr—1W—0,3Ti—0,3Y₂O₃. Nous avons montré que le paramètre crucial est la cinétique de précipitation des nanorenforts. Elle conditionne l’évolution de la microstructure globale que ce soit avant, après filage ou sous traitement thermique. Cette cinétique est propre à la nature des phases précipitant, à leur structure cristallographique et aux relations d'orientations à l'interface particules/matrice. Ce dernier paramètre détermine la stabilité des nanorenforts et par voie de conséquence les mécanismes de recristallisation, et in fine les propriétés mécaniques. La variation des teneurs en oxygène et en yttrium peuvent induire des états consolidés à peu près équivalents en termes de nanodispersion et de propriétés mécaniques bien que les mécanismes inhérents soient différents. Les enrichissements en oxygène et en yttrium conduisent tous les deux à une recristallisation du matériau à 1300°C mais avec des mécanismes radicalement différents. Les résultats de cette étude permettent de proposer des valeurs seuil à ne pas dépasser, 0,3% de Fe₂O₃ et 0,7% d’yttrium, pour conserver de bonnes propriétés mécaniques. / Fe—14Cr ODS ferritic alloys reinforced by a dispersion of oxides rich in Y, Ti and O are considered suitable structural materials structural for the 4th generation of nuclear reactors. They combine neutron irradiation resistance and excellent mechanical properties, especially creep properties at high temperatures. This work is dedicated to the understanding of the effects induced by a small oxygen and yttrium variation around a reference chemical composition: Fe—14Cr—0,3Ti—0,3Y₂O₃. We showed that the crucial parameter is the precipitation kinetic of the nano-reinforcements which is responsible for the microstructure evolution before, after or during the thermal annealing. This kinetic is proper to the nature of the precipitating phases, their structure and to the orientation relationships at the particle/matrix interfaces. This last parameter determines the stability of the nano-reinforcements, hence the recrystallization mechanisms and their mechanical properties. The concentration variation of oxygen and yttrium can induce similar consolidated states in terms od nano-dispersion and mechanical properties even if the underlying mechanisms are different. Both the oxygen and yttrium enrichments lead to a recrystallization of the material at 1300°C by compltetly different mechanisms. This study allows to propose threshold values of 0,3% Fe₂O₃ and 0,7% yttrium, that should not be exceeded in order to maintain the quality of the mechanical properties.

Titre : Nano-plaquettes à mobilité dirigée et adhésion amplifiée pour l’administration locale: vers un nouveau traitement des maladies vésicalesAbstract : L’administration locale des médicaments, définie comme une voie d’administration où la substance active est directement administrée sur ou proche de la cible ou tissus souhaités, permet d’apporter des grandes quantités des médicaments avec moins d’effets secondaires, et permet une simplification du système nanoparticulaire du fait de la non-extravasation des médicaments. Dans ce contexte, le projet de recherche de cette thèse s’est focalisé sur la voie intra-vésicale comme voie d’administration locale car il existe un besoin clinique de la part des patients, n’étant pas encore résolu. Malgré les hypothétiques avantages fournis par l’administration locale des médicaments, la voie intra-vésicale présente certaines limitations qui diminuent l’efficacité des traitements et l’observance des patients. La plupart des médicaments pour le traitement des maladies vésicales, notamment pour le cancer de la vessie et les cystites interstitielles, sont sous forme de solutions ou suspensions administrées de manière intra-vésicale via un cathéter qui passe à travers l’urètre. Dès leur arrivée à la vessie, les substances actives sont fortement diluées par les urines et éliminées rapidement lors de la miction. Cela conduit à une diminution des concentrations des substances actives au plus proche de l’épithélium, nécessitant plusieurs instillations intra-vésicales, réalisées par des praticiens hospitaliers, pour atteindre des concentrations thérapeutiques. Il y a donc un réel besoin de développer des nouvelles formulations permettant de contrecarrer les phénomènes décrits au préalable.L’objectif de cette thèse de doctorat est de créer un nouveau système nanoparticulaire de morphologie non-sphérique qui serait susceptible d’avoir un mouvement diffèrent et dirigé ainsi qu’une adhésion amplifiée. En conséquence, nous attendons de ces systèmes qu’ils apportent des concentrations en substances actives plus importantes que les systèmes nanoparticulaires sphériques et formulations galéniques traditionnelles.Aux cours de nos travaux expérimentaux, nous avons réussi à développer un système nanoparticulaire de morphologie hexagonale et aplatie. Ces nanoparticules, appellées nano-plaquettes, sont conçues à partir de l’auto-assemblage des molécules d’α-CD et des chaines alkyles greffées sur les squelettes de polysaccharides tels que l’acide hyaluronique, la chondroïtine sulfate ou l’héparine. Ces systèmes présentent l’originalité de ne pas avoir de substance active encapsulé parce que les molécules de polymère elles mêmes agissent à la fois en tant que substance active et de véhicule. Ces nano-plaquettes ont montré un mouvement en milieu isotrope et statique très diffèrent des nano-sphères utilisées comme contrôle. En effet, la majorité d’entre elles diffuse de manière plus importante et dirigée, avec des trajectoires rectilignes. Grâce à leur mouvement et aux propriétés inhérentes liées à leur forme, ces systèmes se sont montrés particulièrement intéressants vis-à-vis des interactions avec des cellules. Ils adhèrent mieux et plus longtemps à la muqueuse vésicale, elles sont mieux internalisées par des cellules et sont éliminées plus lentement une fois adhérées à la surface de l’urothélium.Un modelé in vivo de Syndrome de la Vessie Douloureuse / Cystite Interstitielle développé chez le rat nous a permis de montrer l’efficacité thérapeutique des nano-plaquettes, notamment celle constituées d’acide hyaluronique. En effet, elles présentent une meilleure bioaccumulation dans la vessie et une meilleure activité anti-inflammatoire et de régénération de la muqueuse urothéliale.Ces systèmes nanoparticulaires, conçues lors de nos travaux de thèse, constituent une approche innovante, rationnelle et efficace pouvant ouvrir de nouvelles voies de recherche pour le traitement des maladies vésicales. / Title: Directed-mobility and enhanced-adhesion nano-platelets for local drug delivery: towards a new treatment of bladder diseases.Abstract: Local drug delivery, defined as the administration route where the drug is delivered directly or very close to its target or tissue, allows to bring large amounts of drugs with reduced side effects, in comparison with systemic administration. In this context, our research project has been focused on the intravesical drug delivery as local administration route, because there is a real need to develop new pharmaceutical formulations to thwart several limitations. Despite the advantages provided by the local drug delivery, intravesical drug delivery exhibited some issues which are decreasing the therapeutic efficacy and the patient compliance to the treatment. Most of therapies for the treatment of bladder diseases are simple drug solutions or suspensions administered intravesically by using a catheter through the urethra in order to reach easily the bladder and, consequently, the urothelium. Since the drug is administered into the bladder, drug dilution is occurring because the continuous production of urine. Furthermore, active substances are being eliminated during washout when bladder urine voiding is happening. These two processes lead to the decrease of local drug concentration close to the urothelium. Patients need repeated catheterization, performed by health care practitioners, to reach therapeutic dose of the drug. Therefor, there is a need of new drug formulations to avoid these main limitations.The main goal of this PhD thesis was to create and design a new nanoparticulate system with non-spherical shape susceptible to move in a different manner compared to spherical nanoparticles. These systems may exhibit an amplified mucoadhesion allowing to bring more important amounts of drug than classical and nanoparticle administration.During this thesis, we developed a new nanoparticulate system presenting non-spherical, hexagonal and flattened shape. The driven force for the design of these nanoparticles was the self-assembling of α-cyclodextrin molecules with alkyl chains grafted on the polymer skeleton. Polymers used belong to a polysaccharide family called glycosaminoglycans including hyaluronic acid, chondroitin sulfate or heparin. This original and innovative nanoparticulate system does not encapsulate an active drug. Our polysaccharide will act, at the same time, as the active drug and the carrier. These nanoparticles, called now nano-platelets have shown different movement behavior than the spherical ones. Indeed, they diffuse more rapidly in a straight-line way. Thanks to their oriented and directed motion and to their intrinsic properties, due to the shape, these systems have shown a better mucoadhesion on the bladder tissue, a better uptake in different cell lines and they were far less rapidly eliminated from the urothelium mucosa.An in vivo model of Bladder Painful Syndrome / Interstitial Cystitis in rats demonstrated the therapeutic efficacy of nano-platelets, especially for hyaluronic acid nanoparticles. Indeed, they demonstrated a better bioaccumulation into the bladder and a better therapeutic efficacy as anti-inflammatory and urothelium regenerating agents.These nanoparticulate systems, designed during this work, represent a new innovative, rational and effectiveness approach allowing to open new research pathways for the treatment of bladder diseases.

Práce sleduje vliv velikosti částic na elastický modul a deformační chování za mezí kluzu. Bylo pozorováno, že jak elastická oblast, tak oblast za mezí kluzu ukazuje silnou závislost chování na velikosti částic. Cílem této práce je korelovat experimentální data a teoretické předpoklady které bylo odvozeny pro deformační chování v elastické oblasti a v oblasti za mezí kluzu pro amorfní polymery a konkrétně pro PMMA. Vše je motivováno propojit zatím oddělené oblasti kontinuální mikromechaniky a diskrétní nanomechaniky. Deformační chovaní PMMA plněného nano a mikro plnivem bylo pozorováno v elastické a plastické oblasti. Byl zkoumán vliv velikosti částic na velikost modulu a deformačního zpevnění. Mechanizmus vyztužení je interpretován s použitím teorie imobilizace řetězců, nanočástice mají silný vliv na molekulární dynamiku a kinetiku zapletenin. Mým příspěvkem k tomuto tématu je ukázat výraznou závislost na mechanizmu vyztužení v závislosti na velikosti částic. A to jak pod teplotou skelného přechodu tak nad teplotou skelného přechodu. Ačkoli pro velikost modulu byla publikována značná množství dat, která byla následně i interpretována, vliv částic na deformační zpevnění je poskrovnu. Během elastické deformace je primární struktura materiálu neměnná, jedná se o elastickou deformaci, za mezí kluzu již toto neplatí a primární struktura je zde nevratně poškozena. Bylo ukázáno, že obsah nano částic vede ke zvýšení meze kluzu a vyššímu deformačnímu zpevnění. Tento nárůst deformačního zpevnění je v korelaci s Guth-Gold rovnicí. Je předpokládáno, že nanočástice slouží jako další fyzikální zapleteniny a vedou k fyzikálně více zapletenému systému. Stejný efekt jako v elastické oblast tj. vliv velikosti částic na modul, byla pozorována i během deformačního zpevnění.

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This thesis investigates the security of optical fiber communication and demonstrates the feasibility of eavesdropping using different tapping methods and superconducting nanowire single-photon detectors (SNSPDs). Methods for surveillance against fiber intrusion are also investigated. The setups were built from mainly commercially available components and a 3D-printed sculpture and data analysis was done using open-source software. By the use of a clip-on coupler, classical systems were tapped. Transmission loss and tapping efficiency was measured to 42% and 1.5% respectively. Continuous system monitoring for tap detection using an SNSPD was performed showing that photon backscattering increased by a factor of 6 when the tap was applied. A qualitative investigation on tapping light via fiber bending was performed with signal loss/coupling efficiency registered with regards to bending diameter. Loss in a light conducting fiber and detection events in the tapping fiber increased with decreasing bend diameter. It is also shown that keeping a constant bend diameter while increasing the number of turns of the tapping fiber can increase amount of tapped light while keeping signal loss constant. Lastly, optical routers were tapped, the tapped light was analysed through a spectrum analyser yielding the lights wavelength and signal-to-noise ratio. The tapped light was then connected to a SNSPD and photon detection events was registered. / Denna avhandling undersöker säkerheten för optisk fiberkommunikation inom telekomområdet och genomförbarheten av avlyssing med olika avlyssningsmetoder samt superconducting nanowire single-photon detectors (SNSPDer). Även metoder för att övervaka mot avlyssing undeersöks. Utrustningarna byggdes med kommersiellt tillgängliga komponenter och en 3D-utskriven skulptur och dataanalysen utfördes med hjälp av öppen källkodsprogramvara. Genom användning av en Clip-On-Coupler avlyssnades klassiska system. Överföringsförlusten och avlyssningseffektiviteten mättes till 42% respektive 1,5%. Kontinuerlig systemövervakning för att upptäcka avlyssning med hjälp av en SNSPD utfördes och visade att antalet bakreflekterade fotoner ökade med en faktor på 6 när avlyssningen applicerades. En kvalitativ undersökning av att avlyssna ljus genom att böja fiber utfördes, där signalförlust och kopplingseffektivitet registrerades med avseende på böjningsdiameter. Förlusten i en ljusledande fiber och fotonförekomst i avlyssningsfibern ökade med minskande böjningsdiameter. Det visas också att genom att behålla en konstant böjningsdiameter samtidigt som antalet varv på avlyssningsfibern ökas kan mängden avlyssnat ljus öka samtidigt som signalförlusten hålls konstant. Slutligen avlyssnades optiska routrar, det avlyssnade ljuset analyserades med hjälp av en spektrumanalysator som utvann ljusets våglängd och signal-brusförhållande. Det avlyssnade ljuset kopplades sedan till en SNSPD och fotonförekomst registrerades.

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