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Le phénomène de carbonatation des matériaux cimentaires est l'une des causes majeures de la corrosion des armatures de structures en béton armé. Ce phénomène est étudié depuis de nombreuses années sur les ciments Portland ordinaires CEM I, et les mécanismes sont relativement bien identifiés. Néanmoins, on remarque que si l'on substitue une partie du ciment par des ajouts tels que des cendres volantes, la réaction pouzzolanique ou les réactions d'hydratation qui s'en suivront amèneront à un contenu molaire plus faible en CHet aboutiront à la création d'une plus grande quantité d'hydrates de type C-S-H. Le pouvoir tampon qu'exerce la portlandite sur le pH de la solution interstitielle sera affaibli et le matériau cimentaire sera potentiellement plus sensible à la présence de CO2 au travers d'une carbonatation des C-S-H qui sera plus marquée. D'un point de vue physique, les évolutions microstructurales induites par un niveau élevé de carbonatation des C-S-H deviennent complexes et peuvent accélérer la diffusion du CO2. Cette thèse a ainsi pour but de caractériser le comportement vis-à-vis de la carbonatation des ciments contenant de forts dosages en cendres volantes et de développer une modélisation des systèmes cimentaires correspondants. Des pâtes de ciment et mortiers ont été formulés avec des rapports E/C variables et différents taux volumiques de substitution en cendre volante. Après une longue cure endogène, des essais de carbonatation accélérée ont été réalisés (10% de CO2, 25°C et 63% HR). À diverses échéances, des essais destructifs (analyse thermique, porosimétrie au mercure et projection de phénolphtaléine) et non-destructifs (gammadensimétrie) ont permis de quantifier le dioxyde de carbone fixé dans chaque type d'hydrate (CH et C-S-H), les changements de microstructure induits (porosité, distribution poreuse), ainsi que l'eau de structure libérée par carbonatation. On a ainsi pu relier les changements de microstructure et la libération d'eau avec les niveaux de carbonatation de la portlandite et des C-S-H.Dans un second temps, la plateforme de modélisation, Bil (sous licence GPL), développée à l'Ifsttar a été utilisée comme support pour le développement d'un modèle aux volumes finis. Il permet de décrire simultanément des réactions chimiques couplées à un transport de matière. Les lois de comportement chimiques - microstructurales (évolution du volume molaire des C-S-H en fonction de leur état de décalcification) et hydriques (eau relarguée par la carbonatation) mises en évidence par la campagne expérimentale ont pu être ainsi introduites dans le modèle. La cinétique de dissolution de la portlandite est paramétrée par une réduction d'accessibilité des amas de cristaux de CH qui, au cours du temps, se recouvrent d'une gangue de calcite de moins en moins perméable. La contribution des C-S-H est prise en compte. Une approche thermodynamique originale permet de décrire leur état de décalcification à l'équilibre au cours de la carbonatation. Au final, de nombreuses espèces chimiques, ainsi que leur spéciation, sont introduites dans le modèle, notamment les alcalins qui ont un effet marqué sur le pH / Reaction of gaseous atmospheric CO2 with calcium-bearing phases in concrete infrastructure components is known to cause a lowering of alkalinity, leading to depassivation and corrosion of rebars. Carbonation mechanism is quite well understood from a physico-chemical point of view, especially in the case of materials made of OPC. Nonetheless the impact of supplementary cementitious materials (SCM), such as fly-ash, on carbonation is still an active research field. The pozzolanic reaction between CH and fly ash implies a lower portlandite content and a higher C-S-H content. Whilst CH is buffering the pH, its lower content in these materials may lead to a lower resistance to carbonation and to a higher contribution of C-S-H in terms of microstructural changes. Thus, this PhD thesis aims at understanding the effect of cement substitution by high contents of fly ash and develop a numerical model describing the carbonation of these cementitious materials. Accelerated carbonation tests (10% CO2, 25°C and 63% RH) were performed on various cement pastes containing fly ash (0%, 30% and 60% of volumic substitution and water-to-cement ratio before substitution of 0.45 and 0.6). Carbonation profiles were assessed by destructive and non-destructive methods such as thermogravimetric analysis and mercury intrusion porosimetry (destructive), as well as gamma-ray attenuation (non-destructive). Carbonation penetration was studied at different ages of CO2 exposure. By correlating microstructure changes with the degree of carbonation of each hydration product related to the formation of calcium carbonate, we are able to propose analytical relationships linking the decrease in porosity and the amount of released water to the carbonation level of CH and C-S-H.The modeling platform Bil (GPL) developed at Ifsttar was used to develop a reactive transport modeling of atmospheric carbonation, using a finite volume method. We introduced in the model the constitutive equations we highlighted using the experimental data. Microstructure evolution was quantified, taking into account the effect of the progressive decalcification of C-S-H linked to their molar volume, as well as the quantity of water released by carbonation. Combined with a kinetic formulation of CH dissolution, C-S-H decalcification was described by an original thermodynamic approach. In the end, many chemical species were introduced in the model, such as alkalis which strongly affect pH

La transplantation de cellules souches hématopoïétiques (CSH) est un traitement couramment utilisé pour traiter plusieurs types de maladies hématologiques telles que les leucémies. Par contre, une limite importante de ce type de traitement est la quantité restreinte de CSH disponibles pour la transplantation. Il importe donc de trouver des moyens pour expandre efficacement ces cellules ex vivo tout en préservant leurs propriétés. Le gène HOXB4 est présentement un candidat très prometteur pour atteindre cet objectif. Il a en effet été montré que HOXB4 est capable d’expandre les CSH in vivo et in vitro sans mener au développement de leucémie. Le gène HOXC4, qui appartient au même paralogue est aussi en mesure d’expandre les cellules hématopoïétiques primitives suggérant un rôle commun pour les gènes HOX du paralogue 4 dans l’autorenouvellement des CSH. Le gène HOXA4 est dix fois plus exprimé que le gène HOXB4 dans des CSH du foie fœtal au moment de leur principale expansion. De plus, les CSH mutantes pour Hoxa4, contrairement aux CSH mutantes pour Hoxb4, sont incapables de reconstituer un receveur irradié lorsqu’elles sont transplantées en condition de compétition. HOXA4 pourrait donc jouer un rôle plus important que les autres gènes du paralogue 4 pour l’expansion des CSH au niveau physiologique. Nous avons donc posé l’hypothèse que HOXA4 est capable d’expandre des CSH de façon plus importante que HOXB4. Les résultats obtenues dans le cadre de ce projet de recherche ont montré que la surexpression de HOXA4 était capable d’expandre les CSH et les progéniteurs hématopoïétiques primitifs dans le même ordre que ce qui est connu pour HOXB4. Des cultures et des essais de transplantation en situation de compétition ont confirmé la capacité égale des CSH surexprimant HOXA4 et HOXB4 de proliférer et de reconstituer les receveurs irradiés à long terme. Par contre, nous avons observé une meilleure reconstitution périphérique à court terme par les CSH HOXA4+ par rapport aux CSH HOXB4+, associée à une meilleure reconstitution lymphoïde. Nous avons aussi comparé les niveaux d’expression de gènes cibles potentiels dans des CSH surexprimant HOXA4 ou HOXB4 et observer que plusieurs gènes importants pour la fonction des CSH était régulé positivement suite à leur surexpression, notamment plusieurs gènes impliqués dans les voies de signalisation Notch et Wnt, tels que des récepteurs et ligands. Les gènes HOX du paralogue 4 pourraient donc réguler la communication entre les CSH et leur microenvironnement via ces voies de signalisation majeures et ainsi réguler leur autorenouvellement. La modulation de différents gènes codant pour des facteurs de transcription et des molécules impliquées dans la pluripotence suggère également que HOXA4 et HOXB4 utilisent des mécanismes intrinsèques et extrinsèques pour réguler leur potentiel d’autorenouvellement. Ces connaissances pourront ainsi être utilisées pour optimiser les protocoles d’expansion ex vivo des CSH dans un but thérapeutique. / Transplantation of hematopoietic stem cells (HSC) is a treatment commonly used to treat several types of hematological diseases such as leukemia. However, a major limitation of this type of treatment is the limited number of HSC available for transplantation. It is therefore important to develop ways to expand these cells ex vivo. The HOXB4 gene is a promising candidate for achieving this goal. It has indeed been shown that HOXB4 is able to expand HSC in vivo and in vitro without inducing leukemia. HOXC4, which belongs to the same paralog group, is also able to expand primitive hematopoietic cell suggesting a common role for paralog 4 HOX genes in the self-renewal of HSC. HOXA4 is ten times more expressed in fetal liver HSC during their primary expansion. Furthermore, Hoxa4 mutant HSC, unlike Hoxb4 mutant HSC, are unable to reconstitute an irradiated recipient when transplanted in competition. Therefore, HOXA4 could play a more important role than other paralog 4 genes for HSC expansion at the physiological level and we hypothesized that HOXA4 can expand HSC more efficiently than HOXB4. The results obtained during this research project showed that the overexpression of HOXA4 expand HSC and primitive hematopoietic progenitors in the same order as HOXB4. Direct competitive culture and transplantation assays confirmed the equal capacity of HSC overexpressing HOXA4 and HOXB4 to proliferate and engraft at long-term. However, we observed a better short-term peripheral reconstitution by HOXA4+ HSC compared to HOXB4+ HSC, which was associated with a better lymphoid reconstitution. We also compared the expression levels of potential target genes in HSC overexpressing HOXA4 or HOXB4 and observed that many genes important for HSC function were upregulated following their overexpression, including several genes involved in the Notch and Wnt signaling pathway. These included both receptors as well as ligands, indicating that HOX4 genes might regulate the communication of primitive HSCs with their environment through these major signaling pathways and promote self-renewal. In addition, modulation of genes coding for transcription factors and molecules known for their function in pluripotency suggest that HOXA4 and HOXB4 have both intrinsic and extrinsic potential to control self renewal potential. This knowledge can then be further explored and used to optimize ex vivo HSC expansion protocols for clinical purposes.

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

The thesis is focused on the possibility of using secondary energy resources as an additive to concrete to improve some of its resulting properties. The theoretical part is devoted to the problems of shrinkage and prominence hydration process during hydration of the concrete. This section also contains the results of research work from domestic and foreign sources of high temperature fly ash and fluidized bed combustion fly ash use and their using in concrete. The practical part verifies the possibility of using these materials and their combination as an additive to concrete with impact on the physical and mechanical properties.

Secondary energy products are used in the construction industry for a long time. More strict environmental limits for emissions to air have created new technologies combustion of materials in thermal power plants. In this way combustion are produced a new secondary energy products. It is an attempt to find of suitable use for these products. Their use will have ecological impact on the environment and it will allow prepare of new compositions of higher utility properties. The aim of this study was to develop a new mixture, using the new secondary energy products, for production concrete with high utility properties.

In an effort to make structures more sustainable and durable, supplementary cementitious materials are often used to replace cement. Ground granulated blast furnace slag, for instance, is an industrial by-product of iron refinement and is frequently used in concrete mixture design to not only reduce cost, but also increase later-age strength as well as durability. However, published literature indicates that slags with a high alumina content may have a detrimental effect when concrete is exposed to a sulfate environment. ASTM standard C989 does not suggest any information or guidelines regarding using slags with an alumina content between 11-18%. Therefore, the objective of this study was to fill in the gap of this standard by studying slags of variable alumina content as high as 16 percent. This study presents data collected for compressive strengths of mortar cubes exposed to lime and 5 percent sodium sulfate solution at ages of 7, 28, 91, and 182 days from the date of mixing as well as expansion data for mortar bar specimens exposed to 5 percent sodium sulfate solution up to 120 days. Slag replacement levels used here were 0, 30, 50, and 70%. Mortar bar specimens showing deterioration were analyzed using x-ray diffraction coupled with Rietveld refinement to assess the mechanism of deterioration. Cubes were stored in lime and sulfate solutions abiding by ASTM C1012 in order to analyze the resistance to sulfate attack. Sulfate resistance was measured in terms of decalcification of the CSH gel as well as expansion. The results suggest using high alumina slags at a low percentage adversely affects sulfate resistance since the acquired strength at 182 days fell below that of 28 day strength, which is often used in the industry as the parameter which constitutes whether a mixture is adequate. It was also seen that increasing alumina content of the slag resulted in increased expansion. X-ray diffraction analysis indicates that the mechanism of deterioration, of the control as well as the blended mortar, is due to secondary gypsum and secondary ettringite formation. Therefore, it is recommended that slags having a high alumina content should be further analyzed in laboratory tests to examine their performance especially if concrete will be subjected to a sulfate environment during its service life.

Le rôle central de VLA-4 et de CXCR4 dans le processus dimplantation médullaire des cellules souches hématopoïétiques (CSH) est bien documenté tandis que la fonction de VLA-5 est plus discutée. Plusieurs études ont rapporté que lamplification ex vivo des CSH en présence de cytokines exogènes réduisait leurs capacités de repeuplement médullaire ; le maintien dune interaction appropriée dans lenvironnement médullaire étant critique pour la conservation dune implantation efficace. Les travaux présentés contribuent à lidentification des changements fonctionnels des récepteurs dadhérence impliqués dans le processus implantatoire des CSH cultivées. En première partie, les interactions statiques et dynamiques de LTC-IC générées ex vivo vis-à-vis de ligands du stroma médullaire ont été comparées aux LTC-IC natives. Lévaluation de ladhérence des LTC-IC in vitro sur les fragments de Fn et VCAM-1 a permis didentifier une altération de létat dactivité de VLA-4 et VLA-5 après expansion. Les adhérences statiques et dynamiques médiées par VLA-4 sur VCAM-1 et Fn étaient compromises contrairement au VLA-5 dont lactivité était augmentée après expansion. Dans un second temps, leffet de lexposition cytokinique sur la contribution respective de VLA-4, VLA-5 et CXCR-4 dans limplantation et le repeuplement médullaire a été examinée chez la souris NOD/SCID et NOD/SCID b2-/-. Il a été montré que limplantation et le repeuplement par des CSH natives sont dépendants de VLA-4, lexpansion ex vivo étant associée à linactivation de VLA-4 ce qui révèle le rôle joué par VLA-5 dans la reconstitution hématopoïétique in vivo. De plus, une diminution de lactivité de CXCR-4 peut induire une perte de sélectivité médullaire lors de limplantation de CSH amplifiées.

Memoria para optar al Título Profesional de: Ingeniero en Recursos Naturales Renovables / La deforestación y fragmentación de los bosques nativos son una amenaza a la biodiversidad, alterando la biota e interacciones ecológicas. En el bosque Maulino, la herbivoría sobre Aristotelia chilensis (maqui) es negativamente afectada por la fragmentación del bosque, siendo mayor en el bosque continuo que en los fragmentos, particularmente a inicios de la temporada de crecimiento. Este fenómeno puede deberse a cambios en la dinámica de las poblaciones de defoliadores, esencialmente insectos. En este trabajo se evaluó la abundancia, riqueza de especies y composición de insectos defoliadores de actividad nocturna presentes en A. chilensis en un bosque continuo (600 ha) y en ocho fragmentos remanentes (0,4- 20 ha). Los muestreos se realizaron mensualmente, entre agosto de 2005 y febrero de 2006, en 32 ejemplares adultos de A. chilensis en el bosque continuo y en 32 ejemplares en los fragmentos. Los insectos fueron muestreados durante las 5 primeras horas después del anochecer. En cada árbol, durante 10 min se observaron todas las hojas de 5 ramas, colectando los insectos presentes. Además, se utilizó el método de sacudido de follaje y paraguas entomológico. Se colectaron 890 insectos defoliadores, pertenecientes a 17 familias y 77 especies de Coleoptera, Orthoptera y Lepidoptera. El 93,5% de las especies fueron identificadas a nivel de especie o morfoespecie, siendo todas nativas. La abundancia total no varió según el hábitat. Sin embargo, a nivel de orden, familia o especie hubo un efecto de la fragmentación taxón-dependiente. La riqueza de especies por árbol tampoco fue afectada por la fragmentación del bosque, aunque el número total de especies fue considerablemente mayor en los fragmentos que en el bosque continuo. La similitud de especies fue mayor dentro del bosque continuo que entre el bosque continuo y los fragmentos o que entre los fragmentos. A principios de la temporada (Septiembre), la abundancia de Sericoides obesa, insecto muy voraz, fue significativamente mayor en el bosque continuo que en los fragmentos. Al avanzar en la temporada, Chrysomelidae y Sericoides viridis se hicieron más abundantes en los fragmentos. Estos insectos serían los principales responsables de los patrones de defoliación de A. chilensis en el bosque Maulino. / In this work, the effect of the Maulino forest fragmentation on the abundance, species richness and composition of nocturnal defoliating insects associated with A. chilensis was evaluated. The insects were sampled every month, between August 2005 and february 2006, in 32 A. chilensis trees located in a continuous forest (600 ha) and in 32 trees from eight forest fragments (0,4- 20 ha). Sampling was carried out during the first 5 hours after dusk. 890 defoliating insects from 17 families and 77 species of Coleoptera, Orthoptera and Lepidoptera were collected. All species were native. The total abundance did not vary with habitat fragmentation. Nevertheless, at the ordinal, family or species level there was a taxon-dependent habitat fragmentation effect. The species richness per tree did not vary with forest fragmentation, though the total number of species was considerably higher in the forest fragments. The species similarity was higher within the continuous forest than between the continuous forest and fragments or between the fragments. At the beginning of the season (September), the abundance of Sericoides obesa, a very voracious folivorous species, was significantly higher in the continuous forest than in the forest fragments. Later in the season, Chrysomelidae and Sericoides viridis became more abundant in the forest fragments. These insects seem to be responsible of the defoliating patterns of A. chilensis at the Maulino forest.

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