The proposed CLIC accelerator is designed to collide electrons and positrons at a centre of mass energy of 3 TeV, and a luminosity of 5.9 x 10^(34) cm^(−2) s^(−1) at the interaction point (IP). Being a single-pass machine, luminosity must be maximised by minimising the beam spot size to the order of a few nanometres. The effects of the final focussing and the intense beam-beam effects lead to a high production cross section of beamstrahlung photons, and highly divergent outgoing beams, both spatially and in energy. Pair-production of the beamstrahlung photons leads to coherent pairs. The proposed CLIC post-collision line must transport electrons, positrons and photons from the IP to their respective dumps with minimal losses and background contribution. It is favourable to separate the particle species for diagnostic purposes, and thus the proposed post-collision line contains vertically bending magnets to separate based on charge. This process introduces dispersion to the energetically divergent beam, requiring the vertical apertures of the accelerator components to increase with distance from the IP. Particles in the low energy extreme of the beam cannot realistically pass through the components, which must therefore be protected by carbon-based absorbers. Losses in these absorbers and in the various dumps of the accelerator lead to electromagnetic showering within the material, some of which may be directed onto the IP. Optimisation of the apertures and positions of these components is presented as original research in this thesis. It is the purpose of this thesis to study the CLIC post-collision line, beam transport and the production and effects of secondary particles at the IP. Primarily, the backscattered photons are evaluated, with an introduction to the effect of neutrons. Photonsincident on silicon detectors have the potential to produce false hits, and neutrons to degrade the detectors. The effect of losses on the accelerator components is studied and the survivability of these components discussed.

Le diamant présente des caractéristiques physique, chimique et mécanique exceptionnelles : une grande conductivité thermique, une dureté très élevée, une large bande, une transparence optique (de l'UV à l'IR) et une grande stabilité chimique. C'est un semi-conducteur à grand gap (5,45eV) possédant de bonnes propriétés mécaniques et caractérisé par ses propriétés de biocompatibilité. Le dopage de celui-ci lui confère de bonnes propriétés de conduction électrique et donc ouvre des perspectives pour son utilisation en bioélectronique. Pour cette fin, il est devenu urgent de développer une chimie de surface spécifique pour introduire des fonctions chimiques ou biologiques sur la surface. Mon travail de thèse s'inscrit dans cette perspective. D'un point de vue technologique, le diamant cristallin est très cher et donc notre étude a été limitée au diamant polycristallin. Dans cette thèse, on a contribué à la mise au point de nouvelles méthodes de fonctionnalisation de la surface de diamant. Ces méthodes sont basées sur des concepts chimique, photochimique et électrochimique et permettent d'introduire des groupements fonctionnels sur la surface de diamant de façon contrôlée. La première partie de ma thèse concerne la réaction d'oxydation de la surface de diamant hydrogéné en utilisant trois différentes techniques: plasma d'oxygène, voie électrochimique et UV/ozone. Dans la deuxième partie de ma thèse, j'ai utilisé pour la première fois la réaction de couplage par « click ». La troisième partie de ma thèse concerne l'étude de la réactivité des surfaces de diamant oxydé avec un liquide ionique (IL, 1-(Methylcarboxylcacid)-3octylimidazolium-bis (tritluoromethyl sulfonyl) imide). Finalement, nous avons mis au point une nouvelle technique d'halogénation de la surface de diamant hydrogéné. / Diamond, owing to its combination of specific physical, chemical and mechanical properties such as high thermal conductivity, high hardness, large band gap, optical transparency over a wide wavelength region (from UV to IR), stability against chemical reagents, high mechanical stability, corrosion resistance and biocompatibility has been regarded as one of the most promising industrial materials in various fields. Diamond display a very large band-gap (5.45eV), but can be made conducting by doping with certain elements. On basis of all above properties, diamond is a particularly attractive substrate for robust chemical and biochemical modification for sensor applications. ln this thesis, we have contributed to the development of easy, controllable and specific surface functionalization methods for the introduction of different functional groups on the diamond surface. These methods are based on chemical, photochemical, and electrochemieal concepts. The first part of my thesis deals with the reaction of oxidation of the hydrogenated diamond surface using three different techniques: plasma oxygen channel eleetrochemieal and UV/ ozone. ln the second part of my thesis, l first used the coupling reaction by "click". The third part of my thesis deals with the study of the reactivity of oxidized diamond surfaces with an ionic liquid (IL, 1-(Methylcarboxylcacid)-3-octylimidazolium-bis (trifluoromethyl sulfonyl) imide). Finally, we have developed a new technique of halogenation of hydrogenated diamond surface.

Auf Grund einer zu verwendenden Windows Programm-Bibliothek(DLL) wurde im Rahmen einer Bakkalaureusarbeit eine parallele Windowsapplikation mit selbstgeschriebener Kommunikation auf dem CLiC betrieben. Der Artikel soll die Vorgehensweise aufzeigen und kann Anregungen zu Arbeiten auf diesem Gebiet geben.

The chloride intracellular channel (CLIC) family of proteins are an unusual class of chloride channels that possess the ability to auto-insert into cellular membranes. The CLICs exhibit ubiquitous tissue and cellular distributions and adopt a glutathione S-transferase fold in the soluble form that is highly conserved in vertebrates. CLIC homologues have been identified in the model organisms C. elegans and D. melanogaster, and in the former case have been extensively characterised in regards to function. In this thesis, we present the crystal structure of the D. melanogaster CLIC, revealing several unique features in the conserved invertebrate CLIC fold including an elongated C-terminal extension and metal binding site. The bound metal is identified as the potassium cation, resolving concerns regarding previously published work that assign the metal as the isoelectronic calcium cation. It has been reported that a human CLIC protein, CLIC4, translocates to the nucleus in response to cellular stress, facilitated by a putative CLIC4 nuclear localisation signal (NLS). The CLIC4 NLS adopts α-helical structure in the native CLIC4 structural fold. It is proposed that CLIC4 is transported to the nucleus via the classical nuclear import pathway after binding the import receptor, importin-α. We have determined the X-ray crystal structure of a truncated form of importin-α bound to a CLIC4 NLS bearing peptide. The NLS peptide binds the major binding site in an extended conformation similar to that observed for the classical SV40 large T-antigen NLS. A tyrosine residue within the CLIC4 NLS makes surprisingly favourable interactions by forming side chain hydrogen bonds to the importin-α backbone. This structural evidence supports the hypothesis that CLIC4 translocation to the nucleus is governed by the importin-α nuclear import pathway, providing it can undergo a conformational rearrangement that exposes the NLS in an extended conformation. We further analyse importin-α:NLS binding interactions by solving high resolution structures of truncated importin-α containing an empty binding site and bound to the SV40 NLS. A surprising interaction is discovered between importin-α and an NLS-like motif in the endogenous E. coli 30S ribosomal subunit S21, revealing new insight into importin-α recognition of full length cargo.

The international community is in agreement that a lepton collider in the TeV centre of mass energy range is required to leverage discoveries made at the Large Hadron Collider and expand the physics programme. Two future colliders are proposed. The International Linear Collider (ILC) will collide electron and positron bunches at a centre of mass energy of 500 GeV, upgradable to 1 TeV. The Compact Linear Collider (CLIC) is designed to reach 3 TeV. This thesis investigates the wakefields, which degrade the beam quality, and beam dynamics in the main linacs of the ILC, presenting the first direct comparison of beam dynamics for linacs made up of the alternative high gradient superconducting cavity designs - the Reentrant and Ichiro cavities. Higher order modes of the electromagnetic field in the cavities, which will be excited by the passage of the bunches, are calculated using finite difference and finite element techniques. A trapped dipole mode in the Ichiro cavity at 2.4498 GHz is identified. These modes are used as the basis for the beam dynamics studies. These simulations have demonstrated that ILC linacs made up of the new high gradient cavities, with targeted damping, would meet wakefield requirements for delivering high quality beams for particle physics studies. This result is important since any upgrade of the ILC from 500 GeV to 1 TeV centre of mass energy would make use of one of these high gradient cavity designs in the extension to the linacs. Beam dynamics in the CLIC beam delivery system (BDS), are also detailed. Simulations included deflecting mode Crab Cavities required to maximise collision luminosity when there is a crossing angle, and verify analytic results for the required deflecting voltage and tolerances to phase differences. The tolerance to crab cavity roll angle is found to be extremely tight, at 5.9 millidegrees. Additionally, results in this thesis uncover a problem with the BDS magnet layout which must be addressed.

Auf Grund einer zu verwendenden Windows Programm-Bibliothek(DLL) wurde im Rahmen einer Bakkalaureusarbeit eine parallele Windowsapplikation mit selbstgeschriebener Kommunikation auf dem CLiC betrieben. Der Artikel soll die Vorgehensweise aufzeigen und kann Anregungen zu Arbeiten auf diesem Gebiet geben.

Une multitude de voies endocytiques existent à la surface de la membrane plasmique, ce qui conduit à l'endocytose de la majeure partie des membranes ainsi que de leurs protéines associées, des molécules de signalisation, des facteurs de croissance et autres cargos (Smith et al. 2017). Pendant des décennies, la voie majeure dite clathrine dépendante a été la plus étudiée, Cette voie d’endocytose se caractérise par la polymérisation de molécules de clathrine et de protéines adaptatrices au niveau de récepteurs liés à leurs ligands, entrainant la courbure de la membrane, avant sa scission et son endocytose (Smith et al. 2017). Récemment, plusieurs mécanismes alternatifs ont été découverts facilitant l'absorption endocytique des protéines cargo et des récepteurs membranaires, même en l'absence de la voie clathrine dépendante (Mayor et al.2014). Un modèle d'endocytose qui ne requiert pas de clathrine mais à la place des galectines et des glycolipides a été proposé par le groupe de Ludger Johannes (Lakshminarayan et al. 2014). Les galectines sont des lectines qui se lient aux bêta-galactosides et qui, à ce jour, regroupent 15 membres (galectine-1 à galectine-15) chez les mammifères et sont retrouvées dans de nombreux types de cellules et tissus (Leffler et al., 2004). Les galectines sont probablement sécrétées extra-cellulairement par une voie inconnue et non-classique (Hughes, 1999). Les glycosphingolipides (GSL) sont des constituants membranaires ubiquitaires, divisés en fractions neutres ou acides. Le terme GSL s'applique aux composés contenant au moins un monosaccharide et une céramide. Il est à noter que l’enzyme UDP-glucose céramide glucosyltransférase (Ugcg) catalyse l’étape initiale de la biosynthèse de GSLs à base de glycosylcéramides.Notre modèle de travail actuel, impliquant les glycolipides et les lectines, a été qualifié d'hypothèse GL-Lect (Johannes et al. 2016), et préliminairement soutenu par des données expérimentales comme décrit par Lakshminarayan et al. en 2014. Il peut être décrit comme suit:i) le monomère Gal3 se lie aux glycoprotéinesii) Gal3 commence alors à oligomériseriii) Gal3 oligomérisé a la capacité de se lier aux glycosphingolipides, ce qui peut induire la formation de clusters de GSLsiv). Ces clusters Gal3-GSL induisent une invagination de la membrane plasmique, une endocytose des protéines cargo liées à Gal3 et la formation subséquente de CLIC (clathrin-independent carriers ), endosomes pré-précoces.Selon ce modèle, l’oligomère Gal3 est capable de se lier aux GSLs et d’induire une déformation de la membrane de la même manière qu’une autre lectine, la sous-unité pathogène shiga toxine-B (STxB). Par conséquent, les deux processus pourraient être résumés sous la même hypothèse GL-Lect, où GL représente les glycosphingolipides (Gb3 pour STxB et des GSLs non identifiés pour Gal3) et Lect corresponds aux lectines (STxB, Gal3 et éventuellement d'autres). Comprendre si les voies d'internalisation indépendantes de la clathrine, mais dépendantes de la galectine 3, sont conservées, non seulement pour les modèles in vitro mais également in vivo, est un défi majeur dans le domaine du trafic cellulaire.Nous avons caractérisé, pour la première fois, un nouveau mécanisme dans l’intestin facilitant le transport endocytique d’un cargo. Ce mécanisme est conduit par la Galectine 3 et agit dans les entérocytes intestinaux dans le processus analogue de transcytose et dépend des glycosphingolipides. En effet, nous avons découvert que la lactotransferrine (LTF), un cargo de Gal3 que nous avons identifié par Mass spec, dépendait fortement de la Galectine3 pour son endocytose efficace, et des GSLs pour son mode de distribution analogue à la transcytose. Sur la base de ces découvertes dans l'épithélium intestinal de souris, nous avons établi un système modèle in vivo fonctionnel dans lequel le mécanisme endocytique récemment proposé, appelé dans notre laboratoire GL-Lect, a été étudié physiologiquement. / A host of endocytic pathways exist at the surface of eukaryotic cells, which lead to the internalization of the bulk of membranes along with membrane proteins, signaling receptors, growth factors, and other cargoes (Smith et al. 2017). For decades, the clathrin-mediated pathway has been the major well characterized endocytic process where clathrin polymerizes along with the associated adaptor proteins to include ligand-bound receptors, leading to membrane bending, membrane scission, and endocytosis (Smith et al. 2017). Recently, multiple alternative mechanisms have been uncovered which facilitate the endocytic uptake of cargo molecules and membrane receptors even in the absence of clathrin machinery (Mayor et al.2014). A model of endocytosis that doesn’t require clathrin but rather sugar-binding galectins and glycolipids has been proposed by my host laboratory (Lakshminarayan et al. 2014). Galectins constitute a family of beta-galactoside–binding lectins, which to date consists of 15 members in mammals. Galectins are broadly distributed in a variety of cells and tissues (Leffler et al. 2004). They are translocated from the cytosol to the extracellular space by a process of non-classical secretion (Hughes 1999). Glycosphingolipids (GSLs) are ubiquitous membrane constituents that are subdivided in neutral or acidic fractions. The term GSLs applies to compounds that contain at least one monosaccharide and a ceramide. Of note, the enzyme UDP-glucose ceramide glucosyltransferase (Ugcg) catalyzes the initial step for the biosynthesis of glycosylceramide-based GSLs.Our current working model, which involves glycolipids and lectins, was termed the GL-Lect hypothesis (Johannes et al. 2016). It is backed up by experimental data as described in Ref. (Lakshminarayan et al. 2014) and can be described as follows:i) Monomeric Gal3 binds to glycoproteinsii) Gal3 then starts to oligomerizeiii) Oligomerized Gal3 has the capacity to bind to glycosphingolipids and this may induce clustering of GSLsiv) Gal3-GSL cluster are inducing the invagination of the plasma membrane to generate tubular endocytic pits from which clathrin-independent carriers (CLICs, which are pre-early endosomes) are generated.Oligomeric Gal3 is indeed able to bind to GSLs and to induce membrane deformation (Lakshminarayan et al. 2014) in a similar way the pathogenic lectin Shiga toxin-B subunit (STxB) does. Therefore, both processes could be summarized under the same hypothesis, the GL-Lect hypothesis, where GL stands for the glycosphingolipids (Gb3 for STxB and gangliosides for Gal3) and Lect summarizes the lectins (STxB, Gal3 and possibly others as well).Understanding if this clathrin-independent but Gal3-dependent internalization mechanism is conserved not only in vitro model systems but in vivo is a main challenge in the field of trafficking.We characterized for the first time that in the gut a new mechanism facilitates endocytic uptake of cargo. This mechanism is driven by Galectin3 and operates in intestinal enterocytes for transcytosis like process and is glycosphingolipid dependent. Indeed, we have found that the lactotransferrin (LTF), a Gal3 cargo that we have identified by Mass spec, strongly required Gal3 and GSLs for its efficient endocytosis and its transcytosis like distribution pattern, respectively. Based on these findings in mouse intestinal epithelium, we established a functional in vivo model system where the newly proposed endocytic mechanism termed in our lab as GL-Lect, was physiologically investigated.

The Compact Linear Collider (CUC) is a proposed electron-positron collider with a centre- of-mass energy of 0.5 to 5 TeV, optimised for a nominal centre-of-mass energy of 3 TeV, at high luminosities exceeding 1034 cm-2s-J. The high beam charges in the CUC beams make classical techniques for measuring the transverse beam size such as optical transition radiation (OTR) screens or wire scanners very difficult, which necessitates the use of non-invasive beam- size monitors. The laser-wire is a system that meets these requirements; it uses inverse Compton scattering to determine transverse beam-sizes by scanning a laser beam across the electron beam. This thesis describes how such a laser-wire system was installed and operated at PETRA-III at DESY, which uses an automated mirror to scan a Q-switched laser pulse across the electron beam and is developed from the system previously operated at PETRA-II. The measurements of key performance parameters are described and used in determining the emittance of the PETRA-III beam. The thesis includes a detailed investigation of the laser .' system as well as the collision measurements. Furthermore, simulations were carried out to design a similar system for the proposed transfer line of the CUC Drive-Beam and the necessary baseline characteristics of such a system are described.

Dans le cadre de ce travail, nous avons synthétisé, isolé et caractérisé de nouvelles molécules amphiphiles dérivées d’acides nucléiques. Les modifications de ces structures ont été réalisées par voie chimique au moyen d’une réaction de chimie clic, la réaction de Huisgen. Les amphiphiles développés peuvent être classés dans deux catégories différentes : - Les amphiphiles de faible masse moléculaire qui dérivent de nucléosides et de glycosylnucléosides. Les propriétés d’auto organisation de ces composés ont été étudiées par différentes techniques, notamment de microscopie électronique et de diffraction des rayons X. La capacité de ces amphiphiles à former des gels a été évaluée dans différents solvants (eau et solvants organiques). Les propriétés de complexation des acides nucléiques de ces molécules ont également été mises en évidence. Les premiers résultats de transfection montrent que les glycosylnucléosides amphiphiles permettent l’internalisation des oligonucléotides à visée thérapeutique dans des cellules humaines de carcinome hépatocellulaire (Huh 7) en présence de sérum. - Les amphiphiles de masse moléculaire élevée qui dérivent d’oligonucléotides. La formation d’agrégats a été mise en évidence par différentes techniques telles que la microscopie électronique et la diffusion de la lumière. Les propriétés de reconnaissance associées à la séquence oligonucléotide ont été étudiées par des expériences de thermodénaturation. L’auto vectorisation de ces composés a pu être observée par microscopie d’épi-fluorescence et confocale. Cette auto vectorisation a également pu être quantifiée par cytométrie en flux sur une gamme variée de types cellulaires humains tels que les cellules épithéliales (Hela T4), les cellules gastriques (NCI) ou encore les cellules de carcinome hépatocellulaire (Huh-7). Ces travaux présentent également pour la première fois l’évaluation in cellulo d’oligonucléotides amphiphiles ciblant le virus de l’hépatite C. / *

Le banc de test du "Compact Linear Collider" (CLIC) au CERN, doit mettre en évidence la possibilité de transporter des faisceaux hautement chargés (20 nC) à travers des structures décélératrices à 30 GHz pour la création de puissance RF. Cette puissance RF servant à alimenter dans le schéma final les cavités de l'accélérateur principal. Afin d'optimiser cette création de puissance, un compresseur de paquets d'électrons à été installé dans la ligne de test. Ce compresseur permet de réduire la longueur des paquets d'électrons après création et accélération dans le canon. Les paquets compressés sont ensuite accélérés par une cavité à fort gradient (50 MV/m) et transportés jusqu'à une cavité à 30 GHz. Des mesures de longueurs de paquets comprimés ont montré que des longueurs de 0,6 mm (rms) étaient obtenues à l'entrée de la cavité à 30 GHz pour des charges de 10 nC. La compression de paquets de charges comprises entre 2 et 17 nC a été mesurée. Des mesures d'émittances sont également effectuées pour étudier les effets transverses du compresseur de paquets sur le faisceau. L'utilisation du code PARMELA a permi la conception et l'optimisation de la chicane. Les résultats de ces simulations ont été comparés aux mesures expérimentales