La structure spécifique des nanotubes rend ce matériau très intéressant dans l’élaboration de nanohybrides. La cavité interne des nanotubes permet l’encapsulation de molécule laissant la paroi externe libre pour une fonctionnalisation. Les nanotubes de carbone sont déjà bien connus pour l’élaboration de nanosondes Raman. Les molécules de colorants encapsulé dans leurs cavité interne sont protégées de l’irradiation du laser. Les propriétés électroniques de cette structure en carbone permettent le transfert d’énergie entre le colorant et le nanotube engendrant ainsi une extinction de la fluorescence du colorant. La surface du nanotube de carbone est libre pour réaliser des fonctionnalisations permettant de modifier certaines propriétés de la nanosonde. L’élaboration de nanohybride à partir de cette structure permet les analyses de « multiplexage » en changeant simplement le colorant encapsulé dans la cavité interne du nanotube et la fonctionnalisation en surface. La structure des nanotubes de nitrure de bore (BNNTs) est très similaire à celle de leurs homologues en carbone. La cavité interne permet également l’encapsulation de colorant cependant les propriétés électroniques résultantes de cette structure ne permet pas le transfert d’énergie. Les molécules de colorant encapsulé dans les BNNTs conservent donc leurs fluorescences. Des études précédentes démontrent qu’après encapsulation, le spectre de fluorescence du colorant α-sexithiophène (6T) est élargi et décalé vers les longueurs d’ondes plus grandes, c.-à-d. vers le rouge. L’hypothèse la plus probable, quant à la raison de ce phénomène, est que la grande distribution de taille de diamètre de l’échantillon de BNNTs permet différentes agglomérations de 6T. Les nanosondes résultantes sont composées d’un mélange d’agglomération de colorant absorbant à différentes longueurs d’onde. Afin de confirmer cette hypothèse, nous allons procéder au triage en taille de diamètre des BNNTs. Pour cela, plusieurs étapes sont nécessaires, comme la fonctionnalisation de la surface des BNNTs pour les rendre dispersible dans l’eau, l’encapsulation du colorant de 6T selon un protocole déjà connus dans la littérature et enfin le test d’une méthode de triage de nanotubes en fonction de leurs diamètres et donc de leurs densités. La méthode de triage sélectionnée parmi les méthodes découvertes dans la littérature, a démontré son efficacité sur les nanotubes de carbone mais n’a cependant jamais été testée sur les BNNTs. Ce mémoire présente les premiers résultats d’une séparation de nanosondes fluorescentes en fonction de leurs tailles de diamètre. / The specific structure of nanotubes is interesting for the synthesis of nanohybrides. Molecules are encapsulated in the internal cavity of the tube while the external wall remain free for further manipulation. Carbon nanotubes are already known for synthesizing Raman nanoprobes. Dyes encapsulated inside the nanotube are protected from irradiation. The electronic properties of the carbon structure lead to energy transfer between the dyes and the nanotubes, this result by the the extinction of the dye’s fluorescence. The carbon nanotube’s surface is free for functionalisation that can add some properties to the nanoprobe. The preparation process of nanohybrides with that structures permit some analyse in « multiplexing » by easily change the dye encapsulated or the functionalisation on the surface of the nanotube. The structure of boron nitride nanotubes (BNNTs) is similar to the carbon one. The internal cavity can encapsulate dyes but the electronic properties don’t permit the energy exchange. Encapsulated dyes inside BNNTs emit some fluorescence. Previous studies show some changes in the fluorescence spectrum of α-sexithiophene (6T) after encapsulation inside BNNTs. The spectrum shows larger bands and a red shift. This caracteristic can come from a large distribution of diameter sizes in the BNNT sample. Différent diameter sizes of nanotubes results in different agglomeration of dyes inside their internal cavities, and these differents nanoprobes are absorbing at different wavelengths. To confirm this hypothesis, we will separate BNNTs into their diameter sizes. Before that some manipulation is necesary, like the functionnalisation of the nanotubes’ surfaces for a better dispersion in water, the encapsulation of 6T realized with the process already known and the experience of a new method to separate nanotubes by size. This separating method is chose from all the method of separating carbon nanotubes but has never been tested on BNNTs. This document shows the first results of separating fluorescents nanoprobes by diameter size.

Bien que connu en tant que pathogène bactérien porcin majeur et agent zoonotique responsable principalement de méningites, septicémies et de morts soudaines, Streptococcus suis a également été isolé chez une variété d’autres animaux tels que les ruminants. Malgré sa diversité génotypique et sérologique, des études taxonomiques récentes ont mené à la reclassification de 6 de ses sérotypes dont le sérotype 33, maintenant dénommé comme nouvelle espèce Streptococcus ruminantium. Contrairement à S. suis, S. ruminantium a principalement été décrit chez les ruminants comme pathogène responsable de diverses manifestations cliniques telles que des endocardites et des arthrites. En raison de sa description récente, plusieurs lacunes concernant ses caractéristiques biologiques et pathologiques demeurent. De plus, S. suis et S. ruminantium sont très difficiles à différencier l’un de l’autre par l’entremise des tests biochimiques traditionnellement utilisés dans les laboratoires de diagnostic. Ainsi, plusieurs souches de S. suisisolées de ruminants malades avant la mise à jour de la classification, s’avèrent mal identifiées. D’où la raison pour laquelle l’importance étiologique de S. ruminantium chez les ruminants reste incertaine. Pour y remédier, 14 isolats de S. suis provenant d’échantillons cliniques chez des ruminants au Canada, ont été reclassifiés en S. ruminantium selon les nouvelles analyses génétiques moléculaires décrites. À ces derniers s’ajoutent 7 isolats de S. ruminantium provenant de cas d’endocardites bovines au Japon, qui ont été également davantage caractérisés génotypiquement et phénotypiquement et leurs interactions avec différentes cellules de l’hôte ont été évaluées. En résumé, on a pu démontrer que tous les isolats étaient faiblement voire non encapsulés avec une surface cellulaire hydrophobe, ils avaient une grande capacité d’auto-agrégation et une habileté à produire du biofilm. Ces phénotypes pourraient contribuer à la pathogénèse de l’infection en intensifiant la capacité d’adhésion et d’invasion des cellules épithéliales et endothéliales et en augmentant la résistance à l’effet bactéricide du sang entier et à la phagocytose par les cellules immunitaires de l’hôte. Cependant, certains isolats étaient plus susceptibles que d’autres à la phagocytose, suggérant que d’autres mécanismes de protection seraient impliqués dans cette étape. Ainsi, cette étude aide à améliorer notre connaissance sur la pathogénicité et la virulence de S. ruminantium pour les maladies chez les ruminants. / Although Streptococcus suis is known as a major swine bacterial pathogen and zoonotic agent mainly responsible for meningitis, septicemia, and sudden death, it has also been isolated from a variety of other animals including ruminants. Despite its genotypical and serological diversity, recent taxonomic studies led to the reclassification of 6 S. suis serotypes such as S. suis serotype 33 currently renamed as the novel species Streptococcus ruminantium. Unlike S. suis, S. ruminantium has been mainly described in ruminants as a cause of endocarditis and arthritis. Because of its recent description, information on its biological and pathological characteristics remains unclear. Moreover, S. suis and S. ruminantium are not easily differentiated by traditional biochemical tests done in diagnostic laboratories. Hence, some S. suis isolates recovered from diseased ruminants before the updated classification, have been misidentified. Consequently, the aetiological importance of S. ruminantium in ruminants remains unknown. To address this,14 S. suis isolates from clinical samples of ruminants in Canada have been reclassified, based on the new genetic molecular testing described for the identification of S. ruminantium. In addition of them, 7 S. ruminantium isolates from bovine endocarditis in Japan, were further genotypically and phenotypically characterized and their interactions with various host cells were studied. Overall, we demonstrated that all isolates were poorly or non-capsulated with a high cell surface hydrophobicity, had a high capacity of self-aggregation and the ability to produce biofilm. These biological phenotypes might contribute to the pathogenesis of the infection by enhancing the adhesion/invasion capacity of both epithelial and endothelial cells, and by increasing the resistance to whole blood killing and phagocytosis by host immune cells. However, some isolates were more susceptible to the phagocytosis than others suggesting that other protective mechanisms might be implicated in this step. Taken together, this study will help to increase our understanding of the pathogenicity and the virulence of S. ruminantium in ruminant diseases.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Le cancer de la prostate est l’un des cancers les plus fréquents chez les hommes. Le rôle de l’obésité dans son étiologie revêt un intérêt grandissant. Les associations observées sont souvent contradictoires selon le type d’obésité (générale ou abdominale), la durée ou le moment de l’exposition et l’agressivité du cancer. L’obésité abdominale figure parmi les pistes de recherche particulièrement prometteuses. L’objectif général de cette thèse était d’examiner la relation entre l’obésité et le cancer de la prostate, tant au niveau individuel que familial. Nous avons utilisé les données de PROtEuS, une étude cas-témoins populationnelle conduite en 2005-2012 à Montréal. Cette étude comprend un large éventail d’informations anthropométriques et liées aux habitudes de vie, recueillies chez 1931 cas et 1994 témoins de la population générale, ainsi que des informations anthropométriques relatives aux membres de leurs familles respectives. Les deux premiers objectifs spécifiques de la thèse visaient à explorer la corrélation entre différents indicateurs d’obésité et à développer une approche alternative à la mesure directe pour décrire l’obésité abdominale au moyen de modèles prédictifs. Les résultats suggèrent que les silhouettes de Stunkard et Sorensen sont étroitement liées à l’indice de masse corporelle (IMC) et au poids rapporté, tant au moment de l’entrevue que dans le passé. Nous avons montré qu’il était possible de prédire l’obésité abdominale relativement bien (R2=0.64), plus particulièrement la circonférence de la taille, à partir de l’IMC, la silhouette et la taille de pantalon. Les objectifs spécifiques 3 et 4 visaient à examiner l’association entre différents indicateurs d’obésité individuelle à plusieurs âges, ainsi que les trajectoires adultes d'obésité générale et abdominale, et le risque de cancer de la prostate. Nos résultats suggèrent un risque réduit de cancer de la prostate chez les personnes en surpoids ou obèses (rapport de cotes (RC) 0,71; intervalle de confiance à 95% (IC 95%) 0,59 - 0,85). À l’opposé, l’obésité abdominale récente, basée sur plusieurs indicateurs, était associée à un risque accru de cancer de haut grade (RC 1,33; IC 95% 1,03 - 1,71 pour une circonférence de la taille ≥ 102 cm). Les objectifs spécifiques 5 et 6 visaient à évaluer le risque de récurrence familiale d’obésité en fonction du nombre de membres de la famille atteints d’un cancer de la prostate et d’évaluer la co-agrégation familiale de l’obésité et du cancer de la prostate, indépendamment des agrégations familiales de l’obésité et du cancer de la prostate elles-mêmes. Le risque de récurrence familiale d’obésité était plus élevé lorsque deux cas ou plus de cancer de la prostate étaient observés dans la famille qu’en l’absence de cancer et ce, peu importe le nombre de cas d’obésité dans la famille. Pour les familles avec 3 parents présentant une obésité, le risque de récurrence d’obésité était de 0,35 (IC 95% 0,32 – 0,37) pour ceux n’ayant aucun cas de cancer dans la famille et de 0,38 (IC 95% 0,33 – 0,43) pour ceux avec au moins 2 cas de cancer dans la famille. La différence entre les risques de récurrence était encore plus marquée lorsque les familles issues du témoin index étaient comparées à celles dont le cas index avaient une tumeur de grade élevé au diagnostic. Pour les familles avec 3 parents présentant une obésité, le risque de récurrence d’obésité était de 0,35 (IC 95% 0,32 – 0,37) pour ceux dont le participant index était un témoin et de 0,41 (IC 95% 0,36 – 0,45) pour ceux dont le cas index avait une tumeur de grade élevé au moment du diagnostic. Nous n’avons pas observé de co-agrégation familiale entre obésité et cancer de la prostate dans son ensemble. Toutefois, cette co-agrégation était présente pour les cancers apparaissant avant l’âge de 55 ans (RC 1,35; IC 95% 1,11 - 1,65). Les résultats de cette thèse renforcent l’hypothèse d’un rôle important de l’obésité dans le développement du cancer de la prostate. Observation fort novatrice, l’obésité semble plus fréquente dans les familles avec plusieurs diagnostics précoces ou tumeurs agressives. La confirmation du rôle de l’obésité, facteur modifiable, dans l’étiologie de ce cancer très répandu aurait des retombées substantielles sur la santé publique. / Prostate cancer is among the most frequently diagnosed solid tumor among men. The role of obesity in its etiology is of mounting interest. The associations observed have been sometimes contradictory, varying according to the type of obesity (general or abdominal), the duration or the moment of exposure, and cancer aggressiveness. Abdominal obesity represents a promising research avenue. The general objective of this thesis was to examine the relationship between obesity and prostate cancer, both at the individual and familial levels. The main data source used was PROtEuS, a population-based case-control study conducted in 2005-2012 in Montreal. It collected a wide range of anthropometric and lifestyle information from 1,931 cases and 1,994 population controls, as well as information on obesity among their respective family members. The first two specific objectives of the thesis aimed to explore the correlation between different obesity indicators, and to develop an alternative approach to direct measurement to describe abdominal obesity using predictive models. Results suggested that Stunkard and Sorensen's silhouettes were closely related to body mass index (BMI) and reported weight, both at the time of the interview and in the past. The comparison of different predictive models showed that it was possible to estimate abdominal obesity relatively well (R2=0.64), more particularly waist circumference, from BMI, silhouette, and trousers size. Specific objectives 3 and 4 of the thesis aimed at examining the association between different indicators of individual obesity at different ages and adult obesity trajectories, and the risk of prostate cancer. Our results suggest a reduced risk of prostate cancer among overweight and obese people (odds ratio (OR) 0.71, 95% confidence interval (CI) 0.59 - 0.85). In contrast, recent abdominal obesity, estimated from various indices, was associated with an increased risk of high-grade prostate cancer (OR 1.33, 95% CI 1.03 – 1.71 for waist circumference ≥ 102 cm). Specific objectives 5 and 6 aimed to assess the familial recurrence risk of obesity according to the number of family members with prostate cancer and to assess the familial coaggregation of obesity and prostate cancer, independently of familial aggregations of obesity and prostate cancer themselves. The familial recurrence risk of obesity was higher when two or more cases of prostate cancer were observed in the family, than in the absence of cancer, regardless of the number of persons with obesity in the family. For families with 3 parents with obesity, the obesity recurrence risk was 0.35 (95% CI 0.32 – 0.37) for those with no cases of cancer in the family and 0.38 (95% CI 0.33 – 0.43) for those with at least 2 cases of cancer in the family. The difference in recurrence risks was even more marked when families whose index participant was a control were compared to those whose index case had a high-grade tumor at diagnosis. For families with 3 parents with obesity, the recurrence risk of obesity was 0.35 (95% CI 0.32 – 0.37) for those whose index participant was a control and 0.41 (95% CI 0.36 – 0.45) for those whose index case had a high-grade tumor at diagnosis. We did not observe familial co-aggregation between obesity and prostate cancer. However, this co-aggregation was present for cancers appearing before the age of 55 (OR 1.35; 95% CI 1.11 - 1.65). Results of this thesis reinforce the hypothesis of an important role of obesity in the development of prostate cancer. A particularly novel observation, obesity seems to be more frequent in families with several early-onset or aggressive tumours. Confirmation of a role of obesity, a modifiable risk factor, in the etiology of this very common cancer, would have substantial implications for public health.

L'agrégation de classements consiste à établir un consensus entre un ensemble de classements (éléments ordonnés). Bien que ce problème ait de très nombreuses applications (consensus entre les votes d'utilisateurs, consensus entre des résultats ordonnés différemment par divers moteurs de recherche...), calculer un consensus exact est rarement faisable dans les cas d'applications réels (problème NP-difficile). De nombreux algorithmes d'approximation et heuristiques ont donc été conçus. Néanmoins, leurs performances (en temps et en qualité de résultat produit) sont très différentes et dépendent des jeux de données à agréger. Plusieurs études ont cherché à comparer ces algorithmes mais celles-ci n’ont généralement pas considéré le cas (pourtant courant dans les jeux de données réels) des égalités entre éléments dans les classements (éléments classés au même rang). Choisir un algorithme de consensus adéquat vis-à-vis d'un jeu de données est donc un problème particulièrement important à étudier (grand nombre d’applications) et c’est un problème ouvert au sens où aucune des études existantes ne permet d’y répondre. Plus formellement, un consensus de classements est un classement qui minimise le somme des distances entre ce consensus et chacun des classements en entrés. Nous avons considérés (comme une grande partie de l’état-de-art) la distance de Kendall-Tau généralisée, ainsi que des variantes, dans nos études. Plus précisément, cette thèse comporte trois contributions. Premièrement, nous proposons de nouveaux résultats de complexité associés aux cas que l'on rencontre dans les données réelles où les classements peuvent être incomplets et où plusieurs éléments peuvent être classés à égalité. Nous isolons les différents « paramètres » qui peuvent expliquer les variations au niveau des résultats produits par les algorithmes d’agrégation (par exemple, utilisation de la distance de Kendall-Tau généralisée ou de variantes, d’un pré-traitement des jeux de données par unification ou projection). Nous proposons un guide pour caractériser le contexte et le besoin d’un utilisateur afin de le guider dans le choix à la fois d’un pré-traitement de ses données mais aussi de la distance à choisir pour calculer le consensus. Nous proposons finalement une adaptation des algorithmes existants à ce nouveau contexte. Deuxièmement, nous évaluons ces algorithmes sur un ensemble important et varié de jeux de données à la fois réels et synthétiques reproduisant des caractéristiques réelles telles que similarité entre classements, la présence d'égalités, et différents pré-traitements. Cette large évaluation passe par la proposition d’une nouvelle méthode pour générer des données synthétiques avec similarités basée sur une modélisation en chaîne Markovienne. Cette évaluation a permis d'isoler les caractéristiques des jeux de données ayant un impact sur les performances des algorithmes d'agrégation et de concevoir un guide pour caractériser le besoin d'un utilisateur et le conseiller dans le choix de l'algorithme à privilégier. Une plateforme web permettant de reproduire et étendre ces analyses effectuée est disponible (rank-aggregation-with-ties.lri.fr). Enfin, nous démontrons l'intérêt d'utiliser l'approche d'agrégation de classements dans deux cas d'utilisation. Nous proposons un outil reformulant à-la-volé des requêtes textuelles d'utilisateur grâce à des terminologies biomédicales, pour ensuite interroger de bases de données biologiques, et finalement produire un consensus des résultats obtenus pour chaque reformulation (conqur-bio.lri.fr). Nous comparons l'outil à la plateforme de références et montrons une amélioration nette des résultats en qualité. Nous calculons aussi des consensus entre liste de workflows établie par des experts dans le contexte de la similarité entre workflows scientifiques. Nous observons que les consensus calculés sont très en accord avec les utilisateurs dans une large proportion de cas. / The rank aggregation problem is to build consensus among a set of rankings (ordered elements). Although this problem has numerous applications (consensus among user votes, consensus between results ordered differently by different search engines ...), computing an optimal consensus is rarely feasible in cases of real applications (problem NP-Hard). Many approximation algorithms and heuristics were therefore designed. However, their performance (time and quality of product loss) are quite different and depend on the datasets to be aggregated. Several studies have compared these algorithms but they have generally not considered the case (yet common in real datasets) that elements can be tied in rankings (elements at the same rank). Choosing a consensus algorithm for a given dataset is therefore a particularly important issue to be studied (many applications) and it is an open problem in the sense that none of the existing studies address it. More formally, a consensus ranking is a ranking that minimizes the sum of the distances between this consensus and the input rankings. Like much of the state-of-art, we have considered in our studies the generalized Kendall-Tau distance, and variants. Specifically, this thesis has three contributions. First, we propose new complexity results associated with cases encountered in the actual data that rankings may be incomplete and where multiple items can be classified equally (ties). We isolate the different "features" that can explain variations in the results produced by the aggregation algorithms (for example, using the generalized distance of Kendall-Tau or variants, pre-processing the datasets with unification or projection). We propose a guide to characterize the context and the need of a user to guide him into the choice of both a pre-treatment of its datasets but also the distance to choose to calculate the consensus. We finally adapt existing algorithms to this new context. Second, we evaluate these algorithms on a large and varied set of datasets both real and synthetic reproducing actual features such as similarity between rankings, the presence of ties and different pre-treatments. This large evaluation comes with the proposal of a new method to generate synthetic data with similarities based on a Markov chain modeling. This evaluation led to the isolation of datasets features that impact the performance of the aggregation algorithms, and to design a guide to characterize the needs of a user and advise him in the choice of the algorithm to be use. A web platform to replicate and extend these analyzes is available (rank-aggregation-with-ties.lri.fr). Finally, we demonstrate the value of using the rankings aggregation approach in two use cases. We provide a tool to reformulating the text user queries through biomedical terminologies, to then query biological databases, and ultimately produce a consensus of results obtained for each reformulation (conqur-bio.lri.fr). We compare the results to the references platform and show a clear improvement in quality results. We also calculate consensus between list of workflows established by experts in the context of similarity between scientific workflows. We note that the computed consensus agree with the expert in a very large majority of cases.

Ma thèse consiste en l'étude du greffage des molécules de colorant sur des nanoparticules de ZnO, de leurs propriétés optiques et morphologiques, ainsi que les interactions électroniques entre le ZnO inorganique et le colorant organique. Nous avons créé des nanohybrides à base de nanosphères et nanobâtonnets de ZnO par deux voies: Ablation laser femtoseconde en phase liquide et Procédés chimiques. Des particules sphériques de quelques nanomètres sont générées par ablation laser révélant par la photoluminescence l'effet de confinement quantique due à la réduction de taille. Transfert d'excitation des ZnO synthétisées par ablation laser vers les molécules de colorant greffées est détecté par les excitations à un- et deux-photons. La croissance des bâtonnets de ZnO synthétisés chimiquement s'effectue par mûrissement d'Oswald et par attachement orienté. Ces modes de croissance sont étudiées en fonction du temps de synthèse et de la nature des réactants par le Microscope Electronique de Transmission à Haute Résolution. Les propriétés optiques des hybrides dépendent fortement de la forme de ZnO ainsi que du type et concentration du colorant greffé. Nous avons parvenu à remodeler l'énergie de la bande interdite des nanosphères de ZnO dans le système hybride par simple variation de la concentration du colorant. Nous avons ainsi montré l'effet de confinement quantique dû à la création de couches de charges dans le ZnO induites par la porphyrine adsorbée via ses groupes d'attachement COOH.

Ce manuscrit de thèse est consacré à l'étude des propriétés théoriques et méthodologiques de différentes procédures d'agrégation d'estimateurs. Un premier ensemble de résultats vise à étendre la théorie PAC-bayésienne au contexte de la grande dimension, dans les modèles de régression additive et logistique. Nous prouvons dans ce contexte l'optimalité, au sens minimax et à un terme logarithmique près, de nos estimateurs. La mise en \oe uvre pratique de cette stratégie, par des techniques MCMC, est étayée par des simulations numériques. Dans un second temps, nous introduisons une stratégie originale d'agrégation non linéaire d'estimateurs de la fonction de régression. Les qualités théoriques et pratiques de cette approche --- dénommée COBRA --- sont étudiées, et illustrées sur données simulées et réelles. Enfin, nous présentons une modélisation bayésienne --- et l'implémentation MCMC correspondante --- d'un problème de génétique des populations. Les différentes approches développées dans ce document sont toutes librement téléchargeables depuis le site de l'auteur.

Ce mémoire est consacré à l'étude des effets des interactions hydrodynamiques sur le mouvement et le transport des particules sphériques et cylindriques dans les fluides non newtoniens. Des résultats importants ont été obtenus pour expliquer la physique des suspensions en fluide non newtonien. Le modèle non newtonien choisi est celui d'Ostwald car il décrit bien les effets de rhéofluidification et de rhéoépaississement qui caractérisent la plupart des fluides non newtoniens. Le premier résultat a été de montrer comment l'indice de fluidité affecte le comportement des suspensions par le biais de la longueur d'écran hydrodynamique autour de chaque particule. Ceci nous a permis de donner les bonnes valeurs de la traînée subie par chaque particule en milieu infini, et de montrer l'apparition du paradoxe de Whitehead dans le cas de la sphère à partir de n=2 et de Stokes dans le cas du cylindre à partir de n=1. Lorsque n est voisin de ces valeurs critiques, la détermination des forces hydrodynamiques devient très sensible à l'inertie. Le deuxième résultat important pour l'industrie de l'injection des matériaux composites, a été de montrer par une méthode inverse que les interactions hydrodynamiques pouvaient induire un retard plus ou moins important par rapport au cas newtonien dans le transport de particules. Le troisième résultat important pour l'analyse des processus d'agrégation de particules sphériques ou cylindriques a été obtenu dans le cas d'une particule sphérique ou cylindrique en sédimentation vers un plan fixe. Un calcul asymptotique dans le cas non newtonien en régime de lubrification, comparé avec succès à celui obtenu numériquement par la méthode de maillage dynamique, nous a permis d'obtenir les lois d'évolution de la force subie par ces particules entrant en contact avec un plan. Ces derniers résultats trouvent une application dans l'utilisation des machines dynamiques à force de surface dans le cadre de la nanorhéologie.

Les canaux potassiques sensibles à l'ATP (KATP) jouent un rôle primordial dans plusieurs processus cellulaires. La modulation de ces canaux par des molécules activatrices constituerait des applications pharmacologiques et médicinales très intéressantes. À cet effet nous avons conçu et synthétisé de nouvelles molécules hybrides cromakalim-diazoxide et diazoxide-amine/aminoacide. Nous avons également, évalué l'activité myorelaxante de ces composés sur l'aorte de rates. Les résultats obtenus ne montrent pas un effet myorelaxant significatif. Des études sur d'autres tissus, notamment les cellules β pancréatiques et le muscle utérin, sont envisagées afin d'explorer une éventuelle sélectivité tissulaire. Par ailleurs, les interactions protéine-protéine jouent un rôle fondamental dans presque tous les processus cellulaires. Elles sont fortement impliquées dans la formation de la structure dimérique de la protéase du VIH-1 et l'agrégation du peptide β amyloïde impliquée dans la maladie d'Alzheimer. L'inhibition de ces interactions serait donc d'un avantage thérapeutique pour le traitement du SIDA et de la maladie d'Alzheimer. Nous avons conçu et synthétisé d'une part, des pinces moléculaires à base de motifs carbonylhydrazides et oligohydrazides (Azatide), et d'autre part, des molécules pentapeptidiques avec un peudoaminoacide central alcoolfluoré. Enfin, nous avons testé la capacité des pinces moléculaires à perturber le feuillet β terminal de la PR du VIH-1 afin d'inhiber sa dimérisation et donc son activité. Nous avons réalisé de même une étude de relation structure-activité et d'après l'ensemble des résultats obtenus, il semblerait que la flexibilité est délétère pour l'activité inhibitrice. Nous avons également évalué la capacité des nouvelles molécules peptidomimétiques alcool fluorées à accélérer ou inhiber l'agrégation du peptide Aβ1-42 dans le but de diminuer la présence de petits oligomères neurotoxiques. Les résultats obtenus sont très prometteurs, nous avons réussi à développer d'une part un pentapeptide capable d'inhiber totalement l'agrégation de Aβ1-42, et d'autre part des pseudopentapeptides capables d'accélérer son agrégation. Nous avons aussi démontré l'influence de l'atome de fluor sur la structuration d'un pentapeptide. Des études par RMN et DC sont en cours.

Neuf maladies neurodégénératives sont le produit de l’expression de gènes mutés, dans lesquels le codon CAG est répété au-delà d’un seuil pathologique. Ceci produit des protéines mutantes dans lesquelles sont insérés des segments de polyglutamines (polyGln), qui perdent leur activité et acquièrent une nouvelle fonction, ce qui est toxique pour le neurone. Ces altérations sont attribuables aux propriétés particulières de la polyGln. En effet, ces dernières possèdent la capacité de s’assembler pour former des corps d’inclusion intracellulaires. Cette propension à l’agrégation de la polyGln rend difficile l’étude de ces pathologies. C’est ainsi que l’utilisation de peptides peut s’avérer une approche avantageuse. Toutefois, la synthèse de polyGln est associée à de nombreuses délétions et nécessite l’ajout de groupements chargés afin de permettre leur purification. Cependant, ce prérequis donne lieu à des interactions électrostatiques qui biaisent la structure et la cinétique d’agrégation de ces peptides, en plus d’interférer avec l’évaluation d’éventuels agents thérapeutiques. L’objectif du projet est de développer un système permettant l’étude de la polyGln en s’affranchissant des effets de charges. Pour ce faire, deux approches ont été explorées, la première utilise la polyGln non chargée et la seconde utilise une structure polyGln-morpholine ayant des charges labiles en fonction du pH. Ces peptides ont été produits en utilisant une approche linéaire de synthèse peptidique sur support solide avec protection maximale des chaînes latérales. La purification a été effectuée par chromatographie de haute performance en phase inverse en milieu acide. Ces stratégies ont permis de produire des peptides de polyGln de grande pureté avec des rendements acceptables. Une procédure de solubilisation des peptides alliant sonication et lyophilisation a été développée afin d’étudier chacun de ces peptides à l’aide de diverses techniques physicochimiques, telles que la diffusion de la lumière, la spectroscopie de résonance magnétique nucléaire, Raman et UV-visible, le dichroïsme circulaire et la microscopie optique polarisée. La polyGln non chargée solubilisée dans le trifluoroéthanol-eau a montré que la taille des particules et la vitesse d’agrégation sont proportionnelles à la fraction volumique en eau. De plus, la structure secondaire en solution est à prédominance alpha et semble être peu sensible à la fraction d’eau jusqu’à un certain seuil (25%) après lequel la structure aléatoire prédomine. L’analyse des agrégats à l’état solide montre des structures hélicoïdales > aléatoires et ont les caractéristiques des fibrilles amyloïdes. Le peptide de polyGln-morpholines a un pKa de 7,3 en milieu aqueux. Il demeure en solution lorsque le pH < pKa et à faible force ionique, alors qu’il s’autoassemble lorsque ces conditions ne sont pas respectées. Ceci suggère que la répulsion électrostatique est responsable de la stabilisation du peptide en solution. La dimension fractale nous indique que le peptide forme des agrégats compacts dont les constituants ont une taille de 2,5 nm, compatibles avec une conformation aléatoire compacte, en coude bêta ou hélicoïdale. Ceci est en accord avec l’étude structurale des peptides en solution qui a montré des espèces aléatoires > bêta > alpha. De plus, en RMN, l’élargissement des signaux du 1Hγ en cours d’agrégation suggère une interaction via les chaînes latérales. Les analyses en phase solide ont plutôt montré une prédominance de structures bêta et alpha. L’inhibition de l’agrégation à pH 8 varie selon rouge de Congo > tréhalose, alors que le peptide liant la polyGln 1 et la thioflavine T ne semble pas avoir d’effet. Ces approches ont donc permis pour la première fois de s’affranchir des effets de charges auparavant inhérents à l’étude de la polyGln en solution et par conséquent d’obtenir des informations inédites quant à la solubilité, la structure et la cinétique d’agrégation. Enfin, le dispositif à charges labiles permet d’évaluer l’efficacité d’éventuels agents thérapeutiques à pH quasi physiologique. / Nine neurodegenerative diseases come from mutated genes expression in which the CAG codon is repeated above a pathological threshold. This is producing mutant proteins, in which are inserted polyglutamine (polyGln) segments, which lose their activity and acquire a new function that is toxic for the neuron. These alterations are related to the peculiar properties of the polyGln. Indeed, these polypeptides have the capacity of autoassemble to form intracellular inclusion bodies. This aggregation tendency of polyGln makes difficult the study of these pathologies. Thus, the use of peptides could constitute an advantageous approach. However, the synthesis of polyGln is associated with numerous deletions and necessitates the addition of charged moieties to achieve purification. Unfortunately, this requirement creates electrostatic interactions that modify the structure and aggregation kinetics of these peptides, in addition to interfering with the evaluation of potential therapeutical agents. The aim of this project is to develop a system to study polyGln without the charge effects. To do so, two approaches were explored, the first used uncharged polyGln and the second used a polyGln-morpholine structure bearing pH-dependent labile charges. These peptides were produced by solid-support synthesis using a linear and maximal protection approach. Purification was performed by reverse phase high-performance liquid chromatography. These strategies allowed the production of peptides of high purity in good yields. A solubilization procedure combining sonication and lyophilization was developed to study each of these peptides by physicochemical techniques such as light scattering, magnetic resonance, Raman and UV-visible spectroscopies, circular dichroism and polarized optical microscopy. The uncharged polyGln solubilized in trifluoroethanol-water showed that particle size and aggregation kinetics are proportional to volumetric water fraction. Furthermore, the secondary structure in solution is alpha-predominant and seems rather insensitive to water fraction up to a threshold (25%) above which random coil structure predominates. The analysis of solid-state aggregates showed that helicoidal structures are more abundant than random structures and have the characteristics of amyloid fibrils. The polyGln-morpholines peptide has a pKa of 7.3 in aqueous media. It is soluble when pH < pKa and at low ionic strength, but it autoassociates when these conditions are not respected. This suggests that electrostatic repulsion is responsible for the stabilization of the peptide in solution. The fractal dimension indicates that the peptide forms compact aggregates whose constituents are 2.5 nm in size, in agreement with compact random coil, beta-hairpin or helicoidal structures. This is in agreement with the results of solution peptide structure studies showing that random coil > beta > alpha. Furthermore, the broadening of 1Hγ NMR signals while the peptide is aggregating suggests an interaction between side-chains. Solid-phase studies showed predominant beta and alpha structures. The aggregation inhibition at pH 8.0 was higher for Congo red than for trehalose, while polyglutamine binding peptide 1 and thioflavine T did not seem to be effective. These approaches permitted for the first time to overcome the charge effects that were previously inherent to polyGln solution studies and to obtain new information about solubility, structure and aggregation kinetics. Finally, the labile charge groups allow the evaluation of the efficiency of potential therapeutic agents at near physiological pH.