Les cellules exerçert des forces sur la matrice extra cellulaire sur laquelle elles adhérent impliquant une boulle de régulation biomécanique. Cependant les sous-jacents de par lesquelles les cellules sentent et transmettent les forces restent encore m^echaniemes à elucider. Dans la premiére partie nous allons comment le modulations géométrique les forces de tractions et la distributions des tensions dans le cytosquelette d'actine ainsi que localisation des adhésions focales sur une cellule unique en combinant l'utilisation de la technique de micropatterning et de microscopie à traction de force. Nous avons mesuré la force de traction cellulaire sur différentes formes géométriques mocropatterns (comme un U, flieche ou H) recouvert de protéines sur des gels mous de polyacrilamide 2D dans lequl sont intégrés des nanobilles fluorescenes. Nous avons montré que la géométrie influencait la distribution des forces de tractions localement tandis que l'aire projetée des differentes formes restait conservée (pour une celule). Puis nous avons comparé la force de traction cellulaire développée quand les cellules sont sur des motif contirees circulaire 2D avec des motifs discrets en forme de micropiliers 3D de la me^me rigidité . Nous avons aussi étudie comment les forces varies en fonction de la rigidité de la matrice extracellulaire dans les deux cas précédents une mesure quantitative a été faite sur la localisation spatiale des protéines d'adhésion sur les formes circulaires et aussi sur l'organisation de l'actine. Afin d'ovoir une compréhension systématique de la distribution des forces nous nous sommes concentré sur la localisation et l'orientation des forces sur différentes géométrics de motifs (V, T, Tripod et plus). Nous avons corrélé la distribution avec celle des dibers de stesses et la localisation des adhésions focales. Ensuite nous nous sommes intéressés la distribution des centrosome en corrélation avec la forces et l'organisation d'autres eléments internes. Nous avons égolement essayé de prédire la force de traction en utilisant un modele théorique. Pour finir, nous avons developpé une novelle méthode de micropatterning fabriqué à partir de brosses de polymeres de PNIPAM qui sont thermosensibles. La fonctionalisation de surface et l'adhésion des cellules sur la surface sont aussi décrites. Nous discutons également de la dépendance en température des propriétés du PNIPAm et de l' utilisation desbrosses de polymeres comme actuateur pour induire les détachments des cellules. Nous avons aussi regardé la distribution des fibres de stress quand la cellule est cultivée sur différent types de motif thermosensible. / It has grown a great interest among biophysicists that adherent cell senses substrate stiffness and geometry by the process of mechanotransduction. Cells exert force on the extra cellular matrix on which it is subjected to adhere by active mechanism, which involves biomechanical regulatory feedback loop. It is still unclear whether biomechanical,biochemical or geometrical stimuli dominates invivo. Underlying mechanism behind the way cell senses, redistributes and transmits force still needs to elucidate. In the first part we show how geometrical modulation influences traction force and tension distribution in the actin cytoskeleton, and also localization of focal adhesion at single cell level by combining use of Micropatterning and Traction force microscopy technique. We measure cell traction force seeded on different micropattened shapes(like U,arrow and H) coated with protein on 2D soft polyacrilamide gel embedded with nano beads. We show that geometrical cue redistributes traction force locally while projected area designed for a single cell is conserved. we compare cell traction force developed when cells are on a continuous 2D circular array pattern with discrete 3D micropillar array of same stiffness. We also have investigated how forces are varied with rigidity modulation of the extra cellular matrix in both these two cases. A quantitative measurement has been done on the spatially localized adhesion proteins on the circular dots and also actin re-organization. In the sencod part to achieve more systematic understanding of force distribution we have consider more on force localization and orientation on different patterned geometry( V, T, Tripod, Plus). We correlate force distribution with stress fiber and focal adhesion localization. Finally we look into centrosome distribution in correlation with force and other internal organization. An alternate approach has been made towards the development of thermoresponsive micropattern, made of poly(N-isopropyla crylamide) brushes, grafted at high surface density. Surface functionalization and cell attachment on the surface are bescribed. We discuss temperature-dependent swelling properties of PNIPAM and the polymerbrush as a microactuator which induces cell detachment. We also have looked into stress fiber distribution when cell is cultured on different thermoresponsive pattern geometries.

Cette thèse s’inscrit dans le projet ASCoPE qui vise à développer les connaissances scientifiques et technologiques nécessaires à la conception et à la réalisation d’un pilote de production d’acier par réduction électrochimique de particules d’hématite en suspension dans un milieu alcalin à 110°C, en vue de proposer un procédé industriel fiable et écologique, comme alternative au procédé classique reposant sur le charbon. Le mélange considéré contient une suspension d’hématite à 12% en volume dans une solution aqueuse de soude à 50% en masse. Cette thèse a pour objectif l’étude de la sédimentation et de la rhéologie des suspensions d’hématite et le comportement hydrodynamique des particules d’hématite dans une cellule inclinée et de quantifier l’éventuel phénomène d’impact sur la cathode / This thesis aims to develop scientific and technological knowledge needed to design a pilot production of steel by electrochemical reduction of hematite particles suspended in an alkaline medium at 110°C in order to provide a reliable and environmentally friendly industrial process, as an alternative to the conventional process based on coal. The mixture considered contains a suspension of hematite of 12% by volume in an aqueous sodium hydroxide solution of 50% by weight. This thesis seeks to study the sedimentation and rheology of hematite suspensions and the hydrodynamic behavior of hematite particles in inclined cell and to quantify the possible phenomeno impact on the cathode

Les cellules souches (CS) se démarquent des progéniteurs et cellules différenciées à de nombreux égards. Notamment, les CS présentent des caractéristiques particulières dans des processus cellulaires fondamentaux, et il a été récemment proposé que la biogenèse des ribosomes (BiRi) participe à la régulation des CS. Pendant ma thèse, j’ai utilisé diverses approches pour étudier le rôle et la régulation de la BiRi dans des populations de CS, in vivo et ex vivo dans des modèles murins.Grâce à un modèle d’inactivation génétique du facteur de BiRi Notchless (Nle), j’ai participé à l’étude de son rôle dans le lignage hématopoïétique et l’épithélium intestinal adultes, et cours du développement embryonnaire précoce. In vivo, la perte constitutive de Nle entraîne une létalité embryonnaire, et j’ai montré ex vivo que l’inactivation de Nle dans des CS embryonnaires induit une réponse au stress ribosomique médiée par le suppresseur de tumeur p53, et des défauts de prolifération/survie. L’induction de la perte de Nle chez l’adulte active également p53 dans les CS hématopoïétiques et intestinale, entraînant leur rapide élimination.En parallèle, j’ai utilisé plusieurs méthodes pour mesurer l’activité de BiRi des progéniteurs immatures et CS hématopoïétiques (CSH) à l’homéostasie, in vivo chez la souris adulte. J’ai ainsi mis en évidence des variations de l’activité de BiRi dans ces populations, révélant notamment une activité de BiRi des CSH jusqu’ici insoupçonnée du fait de leur quiescence.Dans l’ensemble, mon travail renforce l’idée d’un rôle de la BiRi dans la régulation des CS, et apporte une meilleure compréhension de la régulation de ce processus dans le lignage hématopoïétique. / Stem cells (SCs) differ from progenitors and differentiated cells on many aspects. Notably, SCs display particular characteristics in fundamental cellular processes, and ribosome biogenesis (RiBi) has recently been proposed to play an important role in the regulation of SCs. During my thesis, I have used various approaches to study the role and regulation of RiBi in SC populations, using in vivo and ex vivo mouse models.Using genetic inactivation of the RiBi factor Notchless (Nle), I have participated to the analysis of its role in the adult hematopoietic system and intestinal epithelium, and in the establishment of the first cell lineages during early embryogenesis. In vivo, constitutive Nle deficiency causes early embryonic lethality, and I showed ex vivo that Nle inactivation in embryonic SCs induces a ribosomal stress response mediated by the tumor suppressor p53, and proliferation/survival defects. Conditional Nle inactivation in the adult mouse also induces activation of p53 in hematopoietic and intestinal SCs in vivo, leading to their rapid elimination.In parallel, I have used different methods to analyze the RiBi activity of hematopoietic SCs (HSCs) and immature progenitors at homeostasis, in vivo in the adult mouse. Thus, I have unraveled variations in the RiBi activity of these populations, and notably uncovered previously unsuspected RiBi activity in HSCs despite their quiescent state.Altogether, my work supports the hypothesis of a role for RiBi in the regulation of SCs and provides better understanding of the activity of this process during hematopoietic differentiation.

Ce travail de thèse a pour sujet la conception des cellules solaires photovoltaïques à base de pérovskite hybride par le biais de la technologie d’impression jet d’encre. Les deux premiers chapitres font la présentation du contexte de la thèse, à savoir l’alimentation d’un réseau autonome de capteurs, et passent en revue les aspects scientifiques des technologies jet d’encre et photovoltaïque de nouvelle génération. Le troisième chapitre présente la mise au point d’une cellule photovoltaïque à l’état de l’art et son évolution vers une architecture imprimable à basse température de recuit. La problématique de la stabilité des cellules photovoltaïques à pérovskite est aussi abordée. La dernière partie présente les différents aspects et problématiques de l’impression par jet d’encre des trois couches internes d’une cellule solaire pérovskite. Au terme de ce travail la possibilité d’imprimer des cellules solaires pérovskites avec des rendements supérieurs à 10 % a été démontrée, le tout en condition ambiante et à basse température. / This thesis is about the design of photovoltaic solar cells based on hybrid perovskite using inkjet printing technology. The first two chapters present the context of the thesis, namely the powering of an autonomous sensor network, and review the scientific aspects of inkjet and photovoltaic technologies. The third chapter presents the development of a state-of-the-art photovoltaic cell and its evolution towards a printable architecture at low annealing temperatures. The problem of the stability of photovoltaic cells with perovskite is also discussed. The last part presents the different aspects and problems of the inkjet printing of the three inner layers of a perovskite solar cell. At the end of this work the possibility of printing perovskite solar cells with efficiencies higher than 10% has been demonstrated, all in ambient conditions and at low temperature.

La glycylation, une modification post-traductionnelle des microtubules, est cruciale dans le maintien des cils primaires. Notre groupe a précédemment identifié un rôle inattendu de la tubuline glycylase TTLL3 dans la régulation de l'homéostasie du colon et de la tumorigénèse. Plus précisément, une diminution du nombre de cils primaires a été observée chez les souris déficientes pour la glycylase TTLL3, qui est la seule glycylase exprimée dans le côlon. Les souris TTLL3 - / - ne présentent pas d'anomalie évidente à l'état stationnaire. Cependant, lorsqu'elles sont exposées à une carcinogenèse du côlon chimiquement induite, les souris TTLL3 - / - sont plus sensibles à la formation de tumeurs. Il est important de noter que les niveaux d'expression de TTLL3 sont significativement réduits dans les carcinomes primaires et métastases colorectales chez l'homme comparativement au tissu de côlon sain, ce qui suggère un lien entre la régulation des cils primaires par TTLL3 et le développement du cancer colorectal.L'objectif de mon projet de thèse était d'explorer l’effet de la modulation des cils primaires sur la carcinogenèse du côlon. J’ai ainsi démontré que le nombre de cils primaires diminue lors de la carcinogenèse du côlon chimiquement induite chez la souris. Notamment, j'ai découvert que les cils primaires du côlon sont principalement exprimés par les cellules mésenchymateuses. Pour mieux caractériser le rôle des cils primaires dans le côlon murin, j'ai étudié les conséquences de leur perte dans les cellules mésenchymateuses intestinaux. Pour cela, j'ai utilisé deux modèles de souris KO conditionnelles, pour la kinesin-3A (Kif3A) et le transport intra-flagellaire 88 (Ift88), deux molécules essentielles pour la formation des cils. Leur délétion spécifique dans les cellules mésenchymateuses intestinaux est obtenue par croisement des souches de souris Kif3Afl/fl et Ift88fl/fl des souris transgéniques collagène VI-cre. Bien que le promoteur colllagène VI ne soit actif que dans un sous-ensemble de cellules mésenchymateuses coliques, j'ai constaté que la diminution du nombre de cils primaires dans ces derniers favorise la colite chimiquement induite et la carcinogenèse. L'analyse par séquençage ARN des cellules mésenchymateuses coliques isolés de souris mutantes suggère un déclenchement de la signalisation Wnt et Notch chez les souris ColVIcre-Kif3Afl/fl. Nous confirmons actuellement ces résultats par qPCR et immunohistochimie. / Glycylation, a posttranslational modification of microtubules, is crucial in the maintenance of PC. Our group previously identified an unexpected role of the tubulin glycylase TTLL3 in the regulation of colon homeostasis and tumorigenesis. Specifically, a decreased number of primary cilia (PC) was observed in mice deficient for the glycylase TTLL3, which is the only glycyclase expressed in the colon. TTLL3-/- mice display no obvious abnormalities in the steady state. However, when exposed to chemically induced colon carcinogenesis, TTLL3-/- mice are more susceptible to tumor formation. Importantly, TTLL3 expression levels were significantly downregulated in human primary colorectal carcinomas and metastases as compared to healthy colon tissue, suggesting a link between TTLL3 regulation of PC and colorectal cancer development.The aim of my thesis project was to explore the relation of PC and colon carcinogenesis. In fact, I could demonstrate that the number of PC decreases during chemically induced colon carcinogenesis in mice. Notably, I discovered that PC in the colon are mostly expressed by fibroblasts. To better characterize the role of PC in murine colon, I studied the consequences of a loss of PC in intestinal fibroblasts. For this, I used two independent ciliary conditional knockout mice, kinesin-3A (Kif3A) and intraflagellar transport 88 (Ift88), both essential for cilia formation. Specific deletion in intestinal fibroblasts is obtained by crossing with colVI-cre transgenic mice. Though the colVI promoter is only active in a subset of colonic mesenchymal cells I found that the decreased number of PC in colonic mesenchymal cells promotes chemically induced colitis and carcinogenesis. RNAseq on isolated colonic mesenchymal cells of mutant mice suggests a triggering of Wnt and Notch signaling in ColVIcre-Kif3aflx/flx mice. We are presently validating these findings by qPCR and immunohistochemistryTaken together, I discovered that PC are expressed by at least a subset of colonic mesenchymal cells, which has not been described before. Decreased numbers of those PC renders mice more susceptible to colitis and colitis associated carcinogenesis.

Les compilateurs modernes constituent des programmes complexes, réalisant de nombreuses optimisations afin d'améliorer la performance du code généré. Du fait de cette complexité, des bugs y sont régulièrement détecté, conduisant à l'introduction de nouveau comportement dans le programme compilé. En réaction, il est aujourd'hui possible de prouver correct, dans des assistants de preuve tels que Coq, des compilateurs optimisants pour des langages tels que le C ou ML. Transporter un tel résultat pour des langages haut-niveau tels que Java est néanmoins encore hors de portée de l'état de l'art. Ceux-ci possèdent en effet deux caractéristiques essentielles: la concurrence et un environnement d'exécution particulièrement complexe.Nous proposons dans cette thèse de réduire la distance vers la conception d'un tel compilateur vérifié en nous concentrant plus spécifiquement sur la preuve de correction d'un glaneur de cellules concurrent performant. Ce composant de l'environnement d'exécution prend soin de collecter de manière automatique la mémoire, en lieu et place du programmeur. Afin de ne pas générer un ralentissement trop élevé à l'exécution, le glaneur de cellules doit être extrêmement performant. Plus spécifiquement, l'algorithme considéré est dit «au vol»: grâce à l'usage de concurrence très fine, il ne cause jamais d'attente active au sein d'un fil utilisateur. La preuve de correction établit par conséquent que malgré l'intrication complexe des fils utilisateurs et du collecteur, ce dernier ne collecte jamais une cellule encore accessible par les premiers. Nous présentons dans un premier temps l'algorithme considéré et sa formalisation en Coq dans une représentation intermédiaire conçue pour l'occasion. Nous introduisons le système de preuve que nous avons employé, une variante issue de la logique «Rely-Guarantee», et prouvons l'algorithme correct. Raisonner simultanément sur l'algorithme de collection et sur l'implantation des structures de données concurrentes manipulées générerait une complexité additionnelle indésirable. Nous considérons donc durant la preuve des opérations abstraites: elles ont lieu instantanément. Pour légitimer cette simplification, nous introduisons une méthode inspirée par les travaux de Vafeiadis et permettant la preuve de raffinement de structures de données concurrentes dites «linéarisables». Nous formalisons l'approche en Coq et la dotons de solides fondations sémantiques. Cette méthode est finalement instanciée sur la principale structure de données utilisée par le glaneur de cellules. / Modern compilers are complex programs, performing several heuristic-based optimisations. As such, and despite extensive testing, they may contain bugs leading to the introduction of new behaviours in the compiled program.To address this issue, we are nowadays able to prove correct, in proof assistants such as Coq, optimising compilers for languages such as C or ML. To date, a similar result for high-level languages such as Java nonetheless remain out of reach. Such languages indeed possess two essential characteristics: concurrency and a particularly complex runtime.This thesis aims at reducing the gap toward the implementation of such a verified compiler. To do so, we focus more specifically on a state-of-the-art concurrent garbage collector. This component of the runtime takes care of automatically reclaiming memory during the execution to remove this burden from the developer side. In order to keep the induced overhead as low as possible, the garbage collector needs to be extremely efficient. More specifically, the algorithm considered is said to be ``on the fly'': by relying on fine-grained concurrency, the user-threads are never caused to actively wait. The key property we establish is the functional correctness of this garbage collector, i.e. that a cell that a user thread may still access is never reclaimed.We present in a first phase the algorithm considered and its formalisation in Coq by implementing it in a dedicated intermediate representation. We introduce the proof system we used to conduct the proof, a variant based on the well-established Rely-Guarantee logic, and prove the algorithm correct.Reasoning simultaneously over both the garbage collection algorithm itself and the implementation of the concurrent data-structures it uses would entail an undesired additional complexity. The proof is therefore conducted with respect to abstract operations: they take place instantaneously. To justify this simplification, we introduce in a second phase a methodology inspired by the work of Vafeiadis and dedicated to the proof of observational refinement for so-called ``linearisable'' concurrent data-structures. We provide the approach with solid semantic foundations, formalised in Coq. This methodology is instantiated to soundly implement the main data-structure used in our garbage collector.

Définie comme étant le rétrécissement de la valve, la sténose aortique (SA) est la 3ème pathologie cardiovasculaire dans les pays industrialisés. Touchant essentiellement les personnes âgées de plus de 65 ans, cette pathologie représente un véritable problème de santé publique compte tenu du vieillissement de la population. Considérée initialement comme issue d’un processus passif de dégénérescence, il est désormais établi que la sténose aortique est une pathologie dite « atherosclerosis-like » caractérisée par les processus d’inflammation, de fibrose, de néo-angiogenèse et de calcification. Certaines protéines de la voie de coagulation tel que le facteur tissulaire (FT) sont connues pour avoir un rôle pro-fibrotique et participent activement au développement des lésions athéroscléreuses. Leurs rôles dans la SA semblent donc probables et restent à être identifiés.Composante cellulaire majeure de la valve aortique, les VICs présentent 5 sous-populations distinctes : les cellules progénitrices embryonnaires (EPCs), les cellules progénitrices (pVICs), quiescentes (qVICs), activées (aVICs) et ostéoblastiques (obVICs). Au cours de la valvulogenèse, les EPCs permettent la cellularisation de la valve en se différenciant en qVIC. Celles-ci maintiennent l’homéostasie valvulaire et, en cas de lésion, s’activent (aVICs) pour réparer efficacement le tissu valvulaire. L’inflammation valvulaire et l’activation des VICs initient la sécrétion de protéines pro-calcifiantes induisant la différenciation des aVICs en obVICs. Enfin, les pVICs, naturellement présentes au sein de la valve (appelées résidantes) ou issues de la circulation sanguine (appelées hématopoïétiques), semblent favoriser le renouvellement cellulaire et peuvent être impliquées dans les processus angiogénique et ostéoblastique.Bien que décrites, la validation de la culture primaire des VICs par le suivi de ces sous-populations n’avait pas été réalisé et à constituer notre premier objectif. Nous avons ensuite étudié l’implication des voies de signalisation du FT dans le développement de la SA.Dans le cadre du suivi longitudinal des VICs depuis les valves aortiques humaines contrôles et pathologiques jusqu’à la culture in vitro réalisée sur plastique et sur collagène, nous avons tout d’abord montré que les différentes sous-populations étaient présentes au sein de ces valves avec des localisations et des proportions différentes selon l’état physiopathologique du tissu. Après digestion enzymatique de la valve, elles sont toutes retrouvées mais lors de la mise en culture, les pVICs hématopoïétiques ont disparu, quel que soit le support. Nous avons ainsi validé le modèle de culture primaire des VICs tout en mettant en lumière ses limites : absence des pVICs hématopoïétique, activation et différenciation ostéoblastique spontanée des VICs au cours de la culture.Dans le cadre de l’’étude de l’implication du FT dans le développement de la SA, nous avons montré sa colocalisation avec la thrombine et les calcifications de valves pathologiques. A partir de la culture primaire de VICs issues de valves humaines contrôles et pathologiques, nous avons montré que l’expression et l’activité du FT étaient constitutivement plus importantes pour les VICs pathologiques et que son expression pouvait être induite par l’IL1β. De plus, l’activation du FT, en présence de son ligand le facteur VII, induit, directement et via le récepteur PAR2, différentes voies de signalisation impliquées dans la prolifération cellulaire et les processus de fibrose et de calcification. Cette étude suggère ainsi que le FT produit par les VICs est un médiateur clef dans le développement de la sténose aortique. / Defined as the narrowing of the aortic valve, aortic stenosis (AS) is the third cardiovascular pathology in industrialized countries. Affecting mainly people aged over 65 years, AS represents a major public health problem because of the aging of the population. After initially been considered as a passive degenerative process, it is now established that AS is an "atherosclerosis-like " disease characterized by the processes of inflammation, fibrosis, neo-angiogenesis and calcification. Some proteins of the coagulation pathway such as tissue factor (TF) are known to have a pro-fibrotic role and actively participate in the development of atherosclerotic lesions. Their implication in AS seems, therefore, probable and remain to be identified.Prevalent cellular component of the aortic valve, VICs have five distinct subpopulations: embryonic progenitor cells (EPCs), progenitor cells (pVICs) quiescent (qVICs), activated (aVICs) and osteoblastic (obVICs). During the valvulogenesis, EPCs allow the cellularization of the valve, differentiating into qVICs. These cells maintain the valvular homeostasis and, in case of damage, are activated (aVICs) to effectively repair the valve tissue. The valvular inflammation and VICs activation initiate the secretion of pro-calcifying proteins inducing the differentiation of aVICs into obVICs. Finally, pVICs, naturally present within the valve (called resident) or from the blood circulation (called hematopoietic), seem to promote cell renewal and may be involved in the angiogenic and osteoblastic processes.Although described, these subpopulations have never been studied longitudinally, in respect to their behavior in vitro. Our first objective was to perform this investigation. Our second objective was to study the potential role of TF pathway in the deleterious mechanisms of AS.As part of the longitudinal follow-up of VICs from control and pathological human aortic valves to the in vitro culture performed on plastic and collagen, we first showed that different subpopulations were present in these valves with different locations and proportions according to the pathophysiological state of the tissue. After enzymatic digestion, all subpopulations are found but, in culture, hematopoietic pVICs disappeared, whichever the support. Thus, we validated the primary culture model of VICs while highlighting its limitations: lack of hematopoietic pVICs, spontaneous osteoblastic differentiation and activation of VICs in culture.As part of the study the involvement of FT in the AS development, we showed its colocalization with thrombin and calcifications of pathological valves. We showed that the expression and activity of TF were constitutively more important in VICs from fibrocalcified valves than control ones and that IL-1β for pathological VICs and that its expression could be induced by IL1 beta. In addition, TF activation in the by its ligand FVII, induced, directly and via the PAR-2 receptor, different signaling pathways involved in cell proliferation and the processes of fibrosis and calcification. Thus, our findings suggest that the FT expressed by VICs mediates fibrocalcific processes of aortic stenosis.

Les cellules somatiques peuvent être reprogrammées en cellules pluripotent en sur-exprimant 4 facteurs de transcriptions: OCT4, SOX2, KLF4 et c-MYC. Ce processus nécessite en théorie un remodelage des organelles et un changement drastique du métabolisme. De plus, la reprogrammation cellulaire possède une composante stochastique qui est peu comprise et conduit à une faible efficacité. Nous avons fait l'hypothèse que cette variabilité est en partie due aux variations de la régulation de l'homéostasie protéique. Nous nous attendons à ce que la première phase de reprogrammation active les voies de stress qui régulent l'homéostasie protéique, ce qui impacterait l'efficacité de reprogrammation. Notre attention s'est dirigée vers le rôle de la réponse aux protéines dépliées du réticulum endoplasmique. Nous avons découvert que cette voie est active pendant la reprogrammation cellulaire et que son activation peut augmenter l'efficacité de ce processus. Par ailleurs le niveau d'activation de cette voie peut prédire l'efficacité de reprogrammation. Ces résultats suggèrent que la faible efficacité de reprogrammation cellulaire est en partie due à l'incapacité des cellules à activer cette voie de stress afin de pouvoir correctement répondre à la nouvelle charge de protéines synthétisées qui changera l'état de cette cellule. / Somatic cells can be reprogrammed into a pluripotent stem cells state and is achieved by the forced expression of 4 transcription factors: OCT4, SOX2, KLF4 and c-MYC. This process theoretically requires a global remodeling of the organelles and a drastic change in metabolism. Furthermore, reprogramming has an inherent property of stochastic variation that is limiting and largely unknown. We hypothesize that this variation is due, in part, by variable regulation of the protein homeostasis network. We therefore postulated that the early steps of reprogramming would result in the activation of a variety of stress pathways that regulate the protein homeostasis network, which might in turn impact the efficiency of reprogramming. We focused in particular on the endoplasmic reticulum unfolded protein response (UPRER). We find that the UPRER is activated during reprogramming and that its activation can increase the efficiency of this process. We find that stochastic activation of the UPRER can predict reprogramming efficiency. These results suggest that the low efficiency of cellular reprogramming is partly the result of the cell’s inability to initiate a proper stress response to cope with the newly expressed load of proteins that will eventually change the fate of this cell.

La cellule photovoltaïque à porteurs chauds se caractérise par une population électronique hors équilibre thermique avec le réseau, ce qui se traduit par une température électronique supérieure à la température du matériau. Il devient alors possible de récupérer non seulement l'énergie potentielle des porteurs, mais également leur énergie cinétique, et donc d'extraire un surcroît de puissance qui n'est pas exploitée dans des cellules conventionnelles. Cela permet d'atteindre des rendements potentiels proches de la limite thermodynamique. L'extraction des porteurs hors équilibre se fait au moyen de membranes sélectives en énergie afin de limiter les pertes thermiques. Dans cette thèse, l'influence de la sélectivité des contacts sur les performances de la cellule est analysée par des simulations de rendement. Il apparaît que ce paramètre est moins critique qu'annoncé dans la littérature, et que des rendements élevés sont possibles avec des contacts semi-sélectifs, permettant l'extraction de porteurs au dessus d'un seuil d'énergie. De tels contacts sont non seulement beaucoup plus facilement réalisables en pratique que des contacts sélectifs, mais sont également plus compatibles avec les densités de courant élevées qui sont attendues dans de tels dispositifs. Une méthodologie expérimentale est également proposée pour analyser la vitesse de thermalisation des porteurs hors équilibre. Des porteurs sont photogénérés par un laser continu et leur température en régime stationnaire est sondée par photoluminescence en fonction de la densité de puissance excitatrice. Un modèle empirique est obtenu reliant la puissance dissipée par thermalisation à la température électronique. Ce modèle est ensuite utilisé pour simuler le rendement de cellules présentant une thermalisation partielle des porteurs. Enfin, un rendement de cellule réaliste présentant une absorption non idéale, une vitesse de thermalisation mesurée sur des matériaux réels et des contacts semi-sélectifs est calculé. Il ressort qu'une augmentation substantielle de rendement est possible en comparaison d'une simple jonction ayant le même seuil d'absorption, mais que la vitesse de thermalisation observée est néanmoins trop élevée pour permettre de dépasser les records de rendement actuels. Des idées sont proposées afin d'améliorer les performances des structures étudiées. / A hot carrier solar cell is characterized by a carrier population in thermal non equilibrium with the lattice, that translates into carriers having a temperature higher than the material temperature. It then becomes possible to collect not only the carrier potential energy but also their kinetic energy, and thus to extract an additional power that is not used in conventional solar cells. This enables to reach a potential efficiency close to the thermodynamical limit. The extraction of carriers is made through energy selective membranes in order to reduce the heat loss. In this thesis, the impact of contact selectivity on the cell behaviour is investigated by simulating its efficiency. It appears that this parameter is not as crucial as what was said in the literature, and that a high efficiency is indeed possible with semi-selective contacts allowing carrier extraction above an energy threshold. Such contacts would not only be much easier to fabricate in practice, but are also more compatible with the high current densities that are expected in such devices. An experimental method is also proposed to determine the non equilibrium carrier cooling rate. Carriers are photogenerated by a continuous wave laser and their temperature in steady state conditions is probed by photoluminescence as a function of the excitation power density. An empirical model is obtained that relates the power dissipation due to carrier thermalization to the electron temperature. Such model can then be used in a hot carrier solar cell model to take heat losses into account. Finally, the efficiency of a realistic cell having non ideal absorption, a cooling rate measured on real materials and semi-selective contacts is simulated. It turns out that a substantial efficiency enhancement is possible compared to single junction cells with the same band gap, but that the cooling rate measured on samples is nevertheless too high to exceed today's efficiency records. Ideas are proposed to improve the performance of the structure under investigation.

Certains procédés d'électrolyse industriels, comme ceux de production de fluor et d'aluminium, génèrent du gaz sur des électrodes peu mouillées par l'électrolyte. Dans ces procédés, la convection est en grande partie induite par le mouvement des bulles. Le temps de résidence du gaz n'étant pas maitrisé, la modélisation de ces électrolyses se heurte à de nombreux défis. Ce travail propose un état des connaissances nécessaires à la modélisation de ce type de cellules. Après avoir mis au point une méthode permettant de réaliser des électrodes fortement hydrophobes, nous avons étudié le dégagement gazeux que celles-ci produisent. Nous avons observé que les bulles qui s'y forment croissent par coalescence et ce phénomène affecte la vitesse de croissance et la taille au détachement. Par la suite, nous avons démontré qu'en localisant le dépôt hydrophobe il est possible d'obtenir une population de bulles dont le nombre, la taille et la position sont maitrisés. Nous avons constaté que l'émission acoustique est un outil efficace pour mesurer, sans observation visuelle, la taille et la vitesse d'ascension des bulles produites par électrolyse. La fréquence la plus énergétique du spectre des salves d'émission acoustique des cellules d'électrolyse produisant du gaz permet, quand la fraction volumique de gaz est faible, de mesurer la taille de toutes les bulles dans la cellule. Quand les bulles sont nombreuses et denses, cette même fréquence est liée aux dimensions de la cellule, à la densité de courant, à la taille des bulles et à la fraction volumique en gaz dans le panache. Nous avons proposé une explication à cette observation basée sur l'hypothèse d'un couplage acoustique des bulles. En l'absence d'agitation vigoureuse, l'activité acoustique d'une cellule d'électrolyse produisant des bulles traduit l'importance du transport de matière aux électrodes. La mesure de la répartition de la densité de courant par la méthode des électrodes segmentées dans une cellule en convection libre a été réalisée. Cette étude a été menée dans le but de tester un outil de simulation numérique des cellules d'électrolyse produisant du gaz. L'effet de la mouillabilité de l'électrode sur la répartition du courant a été évalué. / Molten salts electrochemical processes, like fluorine and aluminium production processes produce bubbles on electrodes slightly wetted by an electrolyte. In those cells, the electrolyte convection is mainly induced by the motion of bubbles. Then, the residence time of gas is not under control and the modelling of such electrolysis still faces many challenges. This work begins with a collection of the information required to model gas-producing cells. We developed an electrochemical composite coating technique to achieve the production of highly hydrophobic electrodes. Then we studied the gas evolution obtained with these electrodes, we observed that coalescences determines the bubbles growth rate and sizes at detachment. When the hydrophobic deposit is local, it is possible to obtain a bubble population whose number, size and position are controlled. We found that the acoustic emission is an effective tool to measure the size and rising speed of bubbles produced by electrolysis without having to observe them visually. When the volume fraction of gas is low, the most energetic frequency of the spectrum of acoustic emission bursts allows measuring the size of all bubbles in the cell. When bubbles are numerous, the most energetic frequency of the acoustic emission spectrum is related to the dimensions of the cell, current density, sizes of the bubbles and gas volume fraction in the plume. We have proposed an explanation for this observation based on the assumption of an acoustic coupling of the bubbles. When bubbles are produced, the acoustic activity of an electrolysis cell is correlated with the mass transport at electrodes. We propose a set of measurements of the distribution of current density at the electrodes in a cell with electrolyte free convection. These measurements have been carried out to benchmark a numerical simulation tool. The effect of the wettability of the electrode on the current distribution was evaluated.