La coordination des battements cardiaques est assurée par la propagation rapide de l’activité électrique dans le système de conduction ventriculaire (SCV). Etudier la formation du SCV est crucial pour comprendre l’origine des troubles de conduction de l’adulte. Au cours de l’embryogénèse le SCV est issu des trabécules, des projections myocardiques à la surface interne des ventricules. Les trabécules subissent une compaction avant la naissance qui est nécessaire à la maturation du myocarde. Des défauts au cours des étapes embryonnaires seraient en cause dans l’apparition d’une cardiomyopathie rare nommée Non-Compaction du Ventricule Gauche (LVNC). LVNC et troubles de conduction observés chez des patients et des souris mutantes sont associés au gène NKX2-5, qui code pour un facteur de transcription clé pour le développement du cœur.Mon premier objectif de thèse consiste à étudier le rôle de Nkx2-5 dans l’origine et l’évolution pathologique de la LVNC. Mon second objectif consiste à définir le rôle de Nkx2-5 au cours du développement trabéculaire et de la formation du SCV afin de comprendre l’origine de l’hypoplasie du SCV chez les souris Nkx2-5 hétérozygotes.Des systèmes génétiques complexes ont été utilisés pour induire la délétion de Nkx2-5 dans les trabécules à plusieurs étapes du développement et suivre le destin des trabécules afin d’établir la fenêtre de ségrégation du lignage conducteur. L’ensemble de mes résultats ont permis d’identifier les étapes clés du développement du SCV et un rôle majeur de Nkx2-5 afin de mieux appréhender les troubles de conduction. Enfin mes résultats ont mis en évidence une nouvelle cible potentielle pour des perspectives thérapeutiques. / The rapid propagation of electrical activity through the ventricular conduction system (VCS) controls the spatiotemporal contraction of the ventricles. A better understanding of VCS development is crucial to comprehend the etiology of conduction disturbances observed in adults. During embryogenesis, the VCS originates from ventricular trabeculae that are myocardial protrusions in the lumen of the ventricles. Before birth, trabeculae undergo a compaction step required for maturation of the myocardial wall. Impairment of these developmental steps can lead to the apparition of a rare cardiomyopathy referred as Left Ventricular Non-Compaction (LVNC). LVNC and conduction defects have been observed in patients and mutant mice carrying mutations in NKX2-5, encoding a key transcriptional regulator of heart development.The first objective of my thesis is to decipher the involvement of Nkx2-5 in the origin and pathological evolution of the LVNC. The second objective is to decipher the temporal requirement of Nkx2-5 during trabecular morphogenesis and VCS development and to understand the origin of the VCS hypoplasia observed in Nkx2-5 heterozygous mice. Complex genetic technics were used to induce the deletion of Nkx2-5 in ventricular trabeculae at different developmental time points and to trace the fate of trabeculae and establish the temporal window of the conductive lineage segregation during development.Altogether, my results identify key steps in the VCS development, demonstrate a crucial role of Nkx2-5 and contribute to improve understanding of conduction defects. Interestingly, my results potentially identify new target cells for therapeutic intervention.

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L’objectif de la thèse a été de comprendre la dynamique protonique et l'adsorption d'eau dans de nouveaux matériaux poreux identifiés expérimentalement comme des candidats prometteurs pour des applications dans le domaine de la conduction protonique et du transfert de chaleur par adsorption. Dans ce contexte, des simulations à l’échelle électronique (Théorie de la fonctionnelle de la Densité) et atomique (Monte Carlo et Dynamique Moléculaire classique) ont permis (i) d’élucider les mécanismes de conduction protonique assistées par l’eau de deux matériaux hybrides de type MOFs, MIL-163(Zr) et KAUST-7', et d'un phosphate de titane, TiIVTiIV(HPO4)4 à l’origine de leurs performances exceptionnelles et (ii) d’interpréter les comportements d’adsorption de l’eau d’une série de matériaux hybrides CUK-1(Me), MOF-801(Zr) and MIL-100(Fe) qui peuvent être modulées par la nature de leur centre métallique, la création de défauts et l’incorporation de sites de coordination insaturés. Cette connaissance fondamentale devrait permettre de voir émerger de façon plus efficace des matériaux pour les deux applications visées. / The objective of this PhD thesis was to gain insight into the proton dynamics and water adsorption mechanisms in novel porous materials that have been identified experimentally as promising candidates for low temperature proton conduction and adsorption-based heat reallocation-related applications. This was achieved by combining advanced computational tools at the electronic (Density Functional Theory) and atomic (force field_based Monte Carlo and Molecular Dynamics) levels to (i) reveal the water-assisted proton migration pathway through the pores of the hybrid metal organic frameworks MIL-163(Zr) and KAUST-7’and the inorganic phosphonate TiIVTiIV(HPO4)4 materials at the origin of their outstanding proton conduction performances and (ii) explain the water adsorption behaviors of a series of metal organic frameworks CUK-1(Me), MOF-801(Zr) and MIL-100(Fe) that can be tuned by changing the nature of the metal center, creating defects and incorporating coordinatively unsaturated sites. Such a fundamental understanding is expected to pave the way towards a more efficient development of materials for the two explored applications.

Ternary chalcopyrite compounds are the semiconductors with suitable properties to be used as absorber materials in thin film solar cells. AgInSe2 is a promising candidate with its several advantages over the widely used CuInSe2. The purpose of this study was to optimize the physical properties of the Ag-In-Se (AIS) thin films that were deposited by e-beam evaporation of Ag3In5Se9 single crystal powder for solar cell applications by means of post-annealing process under nitrogen atmosphere. The as-grown AIS thin films were annealed at 200, 300 and 400oC and their structural, optical, electrical and photoelectrical properties were examined to observe the effects of post-annealing process. Structural characterization of the films was performed by X-ray diffraction (XRD), energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and atomic force microscopy (AFM) analyses. Optical properties of the films were investigated by optical transmittance measurements. Electrical and photoelectrical properties of the films were examined by temperature dependent conductivity, photoconductivity under different illumination intensities and spectral photoresponse measurements. It was discovered that the annealing of AIS thin films at 200oC resulted in the best physical properties for solar cell applications. The obtained films were polycrystalline with mixed binary and ternary crystalline phases, such as Ag3In5Se9, AgInSe2 and InSe, and showed n-type conductivity with room temperature conductivity value of 2.3x10-6 (Ohm&shy / cm)-1. The band gap energy of the 200oC-annealed films was determined as 1.68 eV from spectral photoresponse measurements. The results of the study revealed that the inadequate Ag incorporation and segregation and/or reevaporation of Se atoms at high annealing temperatures were the major problems encountered in producing single phase polycrystalline AgInSe2 thin films. The required stoichiometry of thin films should be maintained during the growth of the films by means of an alternative deposition procedure and the films should be selenized during post-annealing process.

Les verres des systèmes B2S3-Li2S-LiI sont des conducteurs ioniques du lithium. Le propos de ce travail est de décrire leur structure ainsi que la dynamique des ions conducteurs, des phases cristallisées servant de point de comparaison.<br />La résonance magnétique nucléaire, qui a largement été utilisée, fait l'objet d'une présentation détaillée. Puis, après une discussion sur la structure de B2S3, formateur de ce système, diverses approches de l'environnement du lithium dans les verres modifiés par LiS sont proposées. Enfin, une dernière partie structurale est consacrée au rôle du sel dopant LiI dans les verres ternaires. D'une façon générale, l'accent est mis sur les limites des techniques utilisées ou discutées ; la spectroscopie de photoélectrons X, la spectroscopie infrarouge lointain, diffusion des neutrons et la résonance magnétique nucléaire.<br />La dynamique des ions conducteurs est abordée au moyen de mesures de conductivité ionique, des micro-ondes au courant continu, et de temps de relaxation spin-réseau du lithium. Après un examen comparatif des principaux modèles théoriques, les résultats sont placés dans le contexte des travaux actuels sur la relaxation et la conduction ionique dans les systèmes désordonnées.

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

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La cuisson par contact direct est un mode de préparation des aliments très courant à travers le monde, cependant peu d’études s’intéressent à cette problématique à l’échelle domestique. Ces travaux tentent d’apporter une contribution à l’étude des phénomènes mis en jeu durant cette opération. Ce manuscrit débute par une revue de différents facteurs impliqués lors de la cuisson : les consommations d’énergie, les types d’appareils utilisés, les phénomènes physico-chimiques intervenant dans le produit ou les problématiques de modélisation y sont abordés. Il s’en dégage qu’une donnée essentielle est la connaissance du flux de chaleur transmis au produit. Une méthode d’estimation de ce flux basée sur les techniques inverses est développée. Celle-ci a contribué à concevoir un prototype instrumenté permettant de suivre les cinétiques des températures dans la plaque chauffante et dans un élastomère simulant un produit alimentaire. Les résultats obtenus montrent que la méthode permet d’estimer le flux de chaleur transmis avec une bonne précision. Dans un second temps, une étude expérimentale de la cuisson d’une pâte céréalière d’environ 8mm d’épaisseur est présentée. Après avoir caractérisé les propriétés thermophysiques et hydriques, le prototype est utilisé pour suivre les évolutions de différents paramètres comme les températures, le flux de chaleur, la masse en dynamique, et les teneurs en eau. La répétabilité et la variabilité des résultats suivant la température initiale de la plaque sont menés. Ensuite, un modèle 1D simulant les transferts de matière et d’énergie, est utilisé pour étudier les différents facteurs intervenant lors de la cuisson. Un second modèle 2D est réalisé permettant de tester les consommations d’énergie lors d’une opération de cuisson en cadence suivant différents scénarios de conception du prototype. / Direct contact cooking is a very common way of preparing foods throughout the world, but few studies are interested in this issue at the domestic scale. This work attempts to contribute to the study of the phenomena involved during this operation. This thesis begins with a review of the various factors involved in the cooking process: energy consumption, types of appliances used, physico-chemical phenomena implied in the product or modeling problems are discussed. It emerges from this that an essential fact is the knowledge of the heat flux transmitted to the product. A method for estimating this flux based on inverse techniques is developed. This has contributed to design an instrumented prototype allowing to follow the kinetics of the temperatures in the heating plate and in an elastomer simulating a food product. The results obtained show that the method makes it possible to estimate the heat flux transmitted with a good accuracy. In a second step, an experimental study of cooking of a 8 mm thick cereal batter is presented. After having characterized the thermophysical and hydric properties, the prototype is used to monitor changes in various parameters such as temperatures, heat flux, mass in dynamics, and water contents. The repeatability and the variability of the results according to the initial temperature of the plate are carried out. Then, a 1D model simulating mass and heat transfers is used to study the different factors involved in cooking. A second 2D model is realized to test the energy consumption during a cooking operation in cadence according to different prototype design scenarios.

Un « Nanonet », acronyme pour « NANOstructured NETwork », est défini comme un réseau de nanostructures unidimensionnelles à fort facteur de forme et aléatoirement orientées sur un substrat. Dans ce travail de thèse, une étude approfondie de nanonets à base de nanofils de silicium est présentée en vue d'une intégration dans des capteurs d'ADN. Une méthode de fabrication simple de ces réseaux a tout été d'abord développée afin d'obtenir des nanonets homogènes et reproductibles. La surface des nanofils a ensuite été fonctionnalisée afin de permettre la détection de l'hybridation de l'ADN par fluorescence. Les capteurs ainsi réalisés présentent une excellente sélectivité et une meilleure limite de sensibilité que des substrats plans. Les propriétés électriques des nanonets de silicium ont également été étudiées ce qui a mené à la description des mécanismes de conduction de ces réseaux. Ainsi, il a été démontré que le comportement électrique de ces structures est dominé par les nombreuses jonctions nanofil-nanofil et suit la théorie de la percolation électrique. De plus, une procédure d'optimisation de ces jonctions a finalement permis de stabiliser les propriétés électriques des nanonets de silicium.Ces réseaux possèdent donc des propriétés remarquables provenant des constituants individuels, les nanofils, qui présentent une surface spécifique élevée, mais également de leur structure en réseaux aléatoires offrant la possibilité de les manipuler simplement et à bas coût à l'échelle macroscopique. Ces travaux ouvrent la voie à l'intégration des nanonets de silicium dans des capteurs d'ADN reposant sur la détection électrique. / A "nanonet", acronym for "NANOstructured NETwork", is defined as a network of one-dimensional nanostructures with high aspect ratio and randomly oriented on a substrate. In this work, a comprehensive study of nanonets based on silicon nanowires is presented for integration into DNA sensors. First, a simple method for the network fabrication has been developed in order to obtain homogeneous and reproducible nanonets. Then, the nanowire surface has been functionalized, so that the DNA hybridization detection is possible by fluorescence. The elaborated sensors exhibit excellent selectivity and a better sensitivity limit than planar substrates. The electrical properties of the silicon nanonets have also been investigated which resulted in the description of the conduction mechanisms of these networks. It has been shown that the electrical behaviour of such structures is ruled by the numerous nanowire-nanowire junctions and follows the electrical percolation theory. Moreover, an optimization procedure of these junctions has allowed stabilizing the electrical properties of silicon nanonets.Therefore, these networks have attractive characteristics which arise from the individual components, the nanowires with a high specific surface, but also from the structural properties of the network itself which can be simply manipulated, at a low cost, on macroscopic scales. This work paves the way for the integration of silicon nanonets into DNA sensors based on electrical detection.