L’endocytose dépendante de la clathrine (EDC) est la principale voie d’internalisation des récepteurs de surface et de leurs ligands. L’internalisation se fait suite à l’invagination de la membrane plasmique vers l’intérieur de la cellule suite à la formation, dans un premier temps, de puits recouverts de clathrine (PRCs) qui bourgeonnent ensuite en vésicules recouvertes de clathrine dans le cytosol. L’EDC est un processus très dynamique qui a lieu en l’espace de 30 sec-1mn. Elle est impliquée dans de multiples fonctions et permet ainsi à la cellule de réguler l’expression de ses protéines en surface, de répondre aux signaux de prolifération ou migration envoyés par l’environnement immédiat via l’activation de voies de signalisation spécifiques ou encore de réguler le renouvellement des composants de la membrane plasmique. De par son importance, des dérégulations de l’endocytose dépendante de la clathrine ont déjà été observées dans les cancers. Ces modifications peuvent impliquer directement l’EDC en modifiant ses composants ou indirectement lors d’altérations de récepteurs régulés par celle-ci. La progression tumorale est elle-même régulée par de multiples facteurs, notamment l’accumulation de mutations qui ont des conséquences sur les cellules cancéreuses elle-même ou bien sur l’environnement immédiat, formant ainsi la « niche tumorale ». Ces changements agissent réciproquement sur la progression tumorale afin de l’amplifier. Lors de la croissance tumorale, les cellules cancéreuses recrutent des fibroblastes qui vont participer au remodelage et à l’augmentation de la rigidité autour de la tumeur. La rigidité de la matrice extracellulaire est détectée par les cellules ce qui envoie des signaux déclencheurs de prolifération et de migration en conséquence. Cette détection passe essentiellement par les intégrines à la surface membranaire qui vont s’agréger et induire des cascades de signalisation impliquées dans ces réponses. Ces intégrines peuvent se regrouper dans deux types de structures, les adhésions focales et les structures recouvertes de clathrine. En ce qui concerne ces dernières, il a été démontré précédemment que la rigidité du substrat augmente sa force d’interaction avec les intégrines, et empêche ainsi l’internalisation des vésicules recouvertes de clathrine, on parle alors d’ « endocytose frustrée ». Cette rétention des structures recouvertes de clathrine à la surface provoque une signalisation soutenue à la surface au lieu de l’arrêter par dégradation ultérieure des récepteurs dans les lysosomes. Le laboratoire a démontré que les structures de clathrine frustrées capturent ainsi différent récepteurs conduisant à une signalisation accrue dans la voie de la MAP Kinase Erk. Mon projet de thèse repose sur ces observations en s’intéressant plus particulièrement au rôle d’une autre modification induite par la croissance tumorale, le confinement. En effet, en se multipliant de manière incontrôlée dans un environnement spatialement restreint, les cellules tumorales se retrouvent soumises à des forces de compression. Les résultats mis en évidence au cours de ma thèse ont montré que le confinement provoque, comme la rigidité, une frustration des structures de clathrine qui ne sont donc plus capables de soutenir l’endocytose des récepteurs. De plus, la compression cellulaire induit le clivage d’un pro-ligand de l’EGFR, le HB-EGF, ce qui conduit à l’activation paracrine de l’EGFR et à l’activation de la voie Erk. En effet, l’absence de facteurs de croissance dans le milieu ainsi que l’inhibition de ce clivage démontrent la nécessité de la mise en place de ce mécanisme. En résumé, le confinement induit le clivage du pro-ligand HB-EGF, qui à son tour va activer le récepteur à l’EGF. En parallèle, l’endocytose est ralentie et provoque une signalisation accrue à la membrane. Ces deux évènements coopèrent pour mener à une très forte activation de la voie Erk. / Clathrin-mediated endocytosis (CME) is the major route of endocytosis for many cargos in eukaryotic cells. Endocytosis takes place at clathrin-coated pits (CCPs), small assemblies of clathrin and clathrin adaptors randomly distributed at the plasma membrane. Clathrin polymerization induces the progressive bending of the plasma membrane resulting in the formation of a vesicle budding off into the cytosol. CME is a highly dynamic process with an average lifetime of CCPs in the order of 30 seconds. In this manner, CME fulfills a range of different functions and enables cells to regulate the surface expression of proteins, to sample the cell’s environment for growth and guidance cues, to control the activation of signaling pathways and to turn over membrane components by sending these components for degradation in the endo-lysosomal pathway. A deregulation of the endocytic pathways was previously shown to be involve in cancer. These modifications can affect CME directly by modifying its actors, or indirectly with mutations on receptors or cargoes undertaken by CME. Tumor progression is dependent of several factors, the first one involving the accumulation of mutations which results in modifications in the cells themselves or on their surrounding environment by changing its biochemical and physical properties, leading to the formation of the tumor niche. These changes reciprocally foster cancer progression. During tumor growth, fibroblasts will be recruited around tumor cells, leading to the remodeling of the microenvironment and to an increase of rigidity nearby the tumor. This stiffness is sensed by the cells and send signals for proliferation and migration as a result. Stiffness sensing engages mainly integrins at the cell surface which will aggregate and initiate signaling cascades accountable for these responses. Integrins are capable of clustering into two types of structures: focal adhesions and clathrin-coated structures (CCSs). Regarding CCSs, it was shown previously that high stiffness strengthen the interaction between integrins and the substrate, hence preventing the budding off of the vesicle, and this is referred to as “frustrated endocytosis”. This holding of CCSs at the cell surface promotes a sustained signaling at the plasma membrane instead of a signal termination after internalization and further degradation in lysosomes. My PhD project relied on these previous findings, with a particular focus on another mechanical alteration observed in tumors, the confinement. Indeed, during the uncontrolled proliferation of cancer cells in a spatially restricted area, cells become subjected to compressive forces. The results I obtained indicate that confinement leads to frustrated endocytosis and hence to sustained signaling from the plasma membrane. In addition, compression also leads to HB-EGF shedding at the cell surface, and the resulting EGF product activate the EGFR in a paracrine manner, thus leading to the activation of the MAP kinase Erk signaling pathway. Indeed, both the absence of EGFR ligands in the medium and the inhibition of the shedding demonstrate the necessity of this mechanism in EGFR activation. To sum up, confinement induces the shedding of the EGFR pro-ligand HB-EGF necessary to EGFR activation in these conditions. Simultaneously, endocytosis is delayed and frustrated endocytosis leads to sustained signaling at the cell surface. Together, these events cooperate to strongly activate the Erk pathway. These findings highlight the interplay between the physical feature of the tumor environment and signaling pathways known to govern tumor growth.

Ces dernières années, une attention particulière a été portée aux polymères biodégradables et biocompatibles, notamment du point de vue écologique. Le développement de biopolymères pour des applications d'emballage alimentaire implique des exigences industrielles spécifiques telles qu’un bas prix ainsi que de bonnes propriétés mécaniques, thermiques et barrières. Le Polylactide (PLA) a attiré beaucoup d’attention car il est produit à partir de ressources naturelles renouvelables, et en raison de sa capacité de mise en œuvre et de ses bonnes propriétés mécaniques. Pour que le PLA puisse être développé à grande échelle pour des applications industrielles dans le domaine de l’emballage, ses propriétés barrières doivent être améliorées. La cristallisation est une méthode très utilisée pour améliorer les propriétés barrières mais n'est pas suffisante dans le cas du PLA. De nouvelles stratégies sont étudiées pour obtenir des effets plus importants. L'une d'entre elles consiste à confiner géométriquement le polymère jusqu’à l’échelle nano en utilisant le procédé de co-extrusion multicouche combiné éventuellement avec un recuit. Cette technologie respecte l'environnement et a déjà prouvé son efficacité pour améliorer les propriétés barrières aux gaz dans le cas d'autres polymères.Cette étude propose d'abord le développement de films PLA avec des structures cristallines différentes dans le but d'optimiser les conditions de cristallisation pour obtenir de meilleures propriétés barrières à l'oxygène. Parmi les différentes structures cristallines obtenues, la perméabilité est la meilleure lorsque le PLA a été cristallisé rapidement à partir de l’état vitreux pour atteindre un degré de cristallinité élevé et un bon découplage de la phase amorphe et cristalline. Ensuite, le PLLA a été confiné par deux polymères amorphes, le Polystyrène et le Polycarbonate. Nous avons montré que le polymère confineur peut influencer la structure cristalline et la mobilité de la phase amorphe du PLLA, influençant ainsi sa perméabilité. / In recent years, much attention has been focused on biodegradable and biocompatible polymers, particularly from an ecological viewpoint. The development of biopolymers for food-packaging applications implies ecofriendly character to specific industrial requirements as low-cost and good mechanical, thermal and barrier properties. Polylactide (PLA) has been attracting great attention, because it can be obtained from renewable sources, and due to its good process ability and mechanical properties. As one of the major challenges for high performance PLA packaging at a large scale is the improvement of its gas barrier properties, the tailoring of the PLA microstructure. Crystallization is a method used to improve barrier properties but is not sufficient in the case of PLA. New strategies are actually studied to obtained stronger effects. One of them consists in the geometrical confinement of the polymer at the molecular scale using the layer-multiplying co-extrusion process combined eventually with annealing processes to create nanometric thickness layers.This technology is environmentally friendly and has already proved its efficiency to improve the gas barrier properties in case of other polymers. This study first proposes the development of PLA films with different structures crystalline with the aim of optimize the crystallization conditions to get better oxygen barrier properties. Among the different crystalline structures obtained, permeability was better when PLA was rapidly crystallized from glass to reach a high crystallinity degree and decoupling of the amorphous and crystalline phase. Then, PLLA was confined by two amorphous polymers, polystyrene and polycarbonate, and its crystals structure and amorphous mobility was changed. We showed that the confiner polymer could influence PLLA confinement, both in the crystalline phase and in the amorphous phase, thus influencing its permeability.

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Thesis (M.Sc. (Hons.)) -- University of Western Sydney, 2002. / "A thesis submitted as part of the requirements for the degree of Master of Science (Honours)" Bibliography : leaves 175-181.

Une technique souvent employée dans la réhabilitation sismique est le confinement des poteaux en béton armé avec des polymères renforcés avec des fibres de carbone (PRFC). Plusieurs études ont démontré l'efficacité du PRFC dans le gain en ductilité des poteaux. Cependant, la longueur de la rotule plastique (lp) a démontré une variation significative lors d'essais réalisés à l'Université de Sherbrooke. L'analyse des résultats de ces essais a permis la vérification de l'influence de quelques facteurs sur lp. La longueur de la rotule plastique est un facteur important pour la prévision du déplacement ultime lors du dimensionnement parasismique à la performance base sur les déplacements. Cette longueur doit également être dimensionnée de façon particulière afin d'assurer son comportement ductile. La littérature présente plusieurs équations pour l'estimation de lp. Cependant, pour les poteaux confinés avec du PRFC, ces équations ne représentent pas totalement la réalité. Vu la nécessité de l'estimation de lp pour les poteaux confinés avec des PRFC, ce projet a pour but la détermination d'une nouvelle équation pour les poteaux confinés avec du PRFC. Cette équation tient compte du taux de charge axiale et du taux de confinement de l'acier transversal. Le programme expérimental consiste en la réalisation d'essais en flexion-compression sur 5 poteaux en béton armé. Les poteaux ont 2650 mm de hauteur et 300 mm de diamètre. Les essais ont permis la réalisation des courbes force vs déplacement, moment vs courbure et déplacement vs hauteur. Ces courbes ont été utilisées dans l'étude du comportement des poteaux. Pour la détermination de la longueur de la rotule plastique, plusieurs mesures ont été prises dans la région endommagée. Ces mesures ont été utilisées dans la détermination d'une nouvelle équation de lp. Les résultats de la nouvelle équation donnent des valeurs plus réelles lorsque comparés avec les valeurs trouvées par le programme expérimental et à celles provenant d'autres travaux de recherche. D'autres facteurs pourront être étudiés afin de rendre l'équation plus précise. [symboles non conformes]

Les tremblements de terre survenus à San Fernando en 1971, à Loma Prieta en 1989, à Northridge en 1994 et au Chili en 2010 ont permis de découvrir les déficiences des ouvrages construits selon les anciennes normes de conception parasismique. Deux des causes majeures de ces déficiences ont été le manque de confinement des sections critiques et les problèmes liés au recouvrement à la base. De ces leçons, les nouvelles normes de construction au Québec adoptent la philosophie du dimensionnement à la performance, interdissent le recouvrement à la base et recommandent un détail de ferraillage plus rigoureux. Étudier le comportement sismique des piliers de ponts au Québec en suivant la philosophie du dimensionnement est l'objectif principal d'un ensemble de projets, dont celui-ci, qui est en cours au Centre de recherche en génie parasismique (CRGP) de l'Université de Sherbrooke. Pour leur réalisation, le pont Chemin des dalles, situé dans la région de Trois-Rivières, a été retenu comme pont type. Étudier le comportement sismique des piliers de ponts en béton armé d'armatures en spires hélicoïdales est l'objectif spécifique de ce projet de maîtrise. De ce fait, un spécimen à échelle réelle a été conçu, construit, instrumenté et testé au laboratoire de structures de l'Université de Sherbrooke. Le renforcement du pilier en béton par des spires hélicoïdales a permis de ceinturer les barres d'armatures longitudinales, d'avoir un comportement plus ductile et une grande capacité à dissiper de l'énergie. En utilisant la méthode par poussée progressive, les états limites et d'endommagement, et les indicateurs liés à la ductilité, à la dissipation d'énergie, à l'endommagement et à l'amortissement du pilier construit ont été déterminés. Certaines réponses du pilier ont été prédites à l'aide de logiciels d'éléments finis. Ces prédictions ont été assez proches de celles mesurées lors de l'essai réalisé au laboratoire. La cartographie de l'endommagement a été aussi prédite. Pour situer l'endommagement du pilier, des formulations sur l'évaluation de la longueur de la rotule plastique ont été utilisées. Le pilier à l'étude a eu un comportement assez ductile, une bonne capacité à dissiper de l'énergie et une stabilité de capacité. La quantification des états d'endommagement du pilier testé, en se basant sur la description des états limites, a été comparable à celles proposées pour d'autres piliers.

Un poteau en BHP présente une déformation axiale qui est tributaire du pourcentage d'armature transversale. Plus ce pourcentage est élevé, plus le gain de déformation l'est aussi. À contrario, ce pourcentage élevé d'armature transversale conduit à la création d'un plan de rupture entre l'enrobage et le noyau de béton. Le béton de l'enrobage devient alors un point faible dans le comportement de l'ensemble de la membrure. Ce dernier éclate lorsque survient la charge maximale dans le béton. Or, en éclatant, il transfert une énergie non souhaitée au noyau du béton confiné qui est endommagé prématurément. Le contrôle de ce transfert d'énergie accumulée lors du chargement peut être effectué par l'ajout de la fibre dans la matrice de béton. À ce jour, aucun code de design ne prend en compte la présence de la fibre dans la matrice de béton en ce qui a trait à son apport structural. Une série d'essais de compression axiale a été effectuée sur 20 spécimens cylindriques de grande taille (1400 x 300 mm) fabriqués avec du béton à haute performance comportant des fibres. Deux types de fibres ont été ajoutés à la matrice du béton : synthétique et métallique. Les fibres métalliques étaient de type ondulé alors que les fibres synthétiques avaient la particularité de s'effilocher lors du malaxage. Le béton, de type semi autoplaçant avait une résistance spécifique de 50 et 80 MPa. Le pas de spire pour chacune des deux résistances spécifiques était de 50 et 100 mm. Le volume de fibres variait de 0,0% à 1,0% avec un pas de 0,50%. La hauteur de mesure de la déformation axiale des poteaux était de 800 mm. Les résultats montrent que la présence des fibres influençait positivement la ductilité et la ténacité des spécimens. L'éclatement du recouvrement à la charge maximale était empêché dans le cas des fibres synthétiques, pour un volume de 0,5% alors que dans le cas des fibres métalliques, un volume 1,0% dans un béton de résistance supérieure était nécessaire pour maintenir en place le recouvrement. À cette observation il faudrait ajouter le fait qu'il existe un pas de spirale adéquat pour rendre efficace la fibre dans la matrice de béton. Ce pas de spirale se situerait entre 50 et 100mm pour ce qui est des fibres synthétiques dans un béton de 50 MPa et inférieur à 50 dans le cas d'un béton de 80MPa. Dans le cas de la fibre métallique, d'après l'analyse qui a été faite, l'espacement adéquate est de 50 mm pour un béton de 50 MPa, alors que pour un béton de 80 MPa, la distance qui semble donner des résultats intéressants reste un pas de spire de 100 mm. Ceci peut être expliqué par le module de l'acier combiné à celui du béton à haute performance qui avant la charge maximale offre une déformation post-pic significative. D'autre part, à l'issue d'une revue des différents modèles de confinement des poteaux en béton ordinaire et en béton à haute performance comportant ou non de fibres depuis 1928 année de publication des travaux de Richart et Brandtzarg [1928], l'auteur a comparé ses résultats avec l'un des modèles développé par Eid et Paultre [2008]. Cette comparaison montre que les courbes prédites avec le modèle suivent assez bien les courbes issues des essais de compression, et ce particulièrement dans la partie ascendante de la courbe. On note toutefois qu'après l'atteinte de la charge maximale, la partie descendante de la courbe expérimentale ne colle pas nécessairement à la courbe des essais. L'auteur note que le fait que cette partie descendante ne colle pas aux résultats d'essais serait probablement lié à la répartition très aléatoire des fibres dans la matrice du béton. En effet, le tracé de cette partie de la courbe est fortement tributaire de la contrainte dans l'acier de confinement or cette contrainte dans l'acier ne peut se développer au maximum que si le béton confiné est sollicité de la même manière dans son ensemble. Par ailleurs, l'auteur suggère que la méthode de calcul de la répartition de la fibre dans la matrice de béton soit revue et sujette à des recherches supplémentaires.

Surface textures add another dimension to optical design. They can be used to redirect light, isolate spectral bands, and enhance optical fields. They effectively take up no space, so can be applied to any optical surface–from intermediary elements to substrates. Here I present three applications of textured surfaces for light harvesting. The first project places scattering textures inside a film that can be applied to windows to scatter infrared light towards solar cells at the edges. The collected energy is then used to power tinting films. The second project uses modular diffractive structures to increase the absorption in solar cells. Lastly, structured silver surfaces are used to enhance plasmonics fields and increase two-photon excitation fluorescence.

High magnetic fields greater than 100 Tesla applied to laser generated plasmas can generate unique and interesting conditions. High power laser systems at the University of Texas in the Center for Higher Energy Density Sciences readily produce short lived fusion plasmas in cluster targets. A strong magnetic field could increase fusion neutron yield and plasma confinement while providing a unique plasma physics environment. For this purpose, Sandia National Laboratories in collaboration with the University of Texas designed and constructed a pulsed power device to produce more than 2 megaamperes. This current produces strong magnetic fields in small coils with duration on the order of microseconds. At the University of Texas, tests with this device determined the operational characteristics. I will describe the behavior of this device with currents of approximately a megaamp and magnetic fields of more than 60 Tesla. Emphasis is placed on understanding the behavior of the fields and coils. / text

En dessous du point de gel de l’eau dans les pores du ciment, la cryosuccion est considérée comme responsable de sa détérioration. La thermodynamique et la dynamique de la couche électrolytique physisorbée à la surface des pores sont étudiées par simulation moléculaire pour comprendre sa structure, sa stabilité en température et son rôle dans la détérioration par cryo-succion. Trois modèles de nanopores hydrophiles sont considérés: silices hydroxylée ou à charge de surface compensée par des ions Ca2+ ainsi qu'un modèle de ciment réaliste. L'eau vicinale adsorbée est fortement perturbée indépendamment de la température (de 175 à 300 K) sur 2-3 couches moléculaires. Les ions sont proches des surfaces et ne s’organisent pas en une couche diffuse comme dans les théories colloïdales classiques (DLVO, …). La dynamique de l'eau et des ions est très ralentie. La chimie de surface influe sur cette dynamique lente incompatible avec le processus supposé de cryosuccion / When the cement pores are saturated with water in freezing conditions, cement encounters mechanical damages due to cryosuction effects. The adsorbed electrolytic layer at the pore surface plays a critical role in the degradation process. Its thermodynamics and dynamics properties are studied using molecular simulations. Several nanopore models are considered to study the role of chemistry and surface roughness: silica (hydroxylated and with Ca charge-compensating ions) and cement. In all these hydrophilic systems, confined water is strongly perturbed close to the pore surface (over 2-3 molecular layers) independently of the temperature (175-300 K). Ions located close to the surfaces do not form the diffuse layer of the classical colloids theory (DLVO...). The dynamics of water and ionic species is found very slow. Surface chemistry and roughness have an impact of this slow dynamics that is incompatible with cryosuction