Les chalcogénures sont des matériaux très prometteurs pour des applications dans divers domaines, comme l’enregistrement et la transmission des données, l’optique intégrée, les capteurs ou la médecine. Ceci est dû à leurs propriétés exceptionnelles, en termes de transparence dans l’infrarouge, effets photo-induits, grande solubilité pour les terres rares, ou contraste élevé des paramètres électriques et optiques lors d’un changement de phase. Pour beaucoup de ces applications, les chalcogénures doivent se présenter sous forme de couches minces. Une méthode efficace et flexible pour obtenir de telles couches est le dépôt par ablation laser (PLD).Dans cette thèse nous avons entrepris une étude systématique sur l’influence de divers paramètres, comme la longueur d’onde, la durée de l’impulsion ou la fluence du laser, la pression de dépôt et la distance cible-substrat, sur les propriétés des couches minces déposées. Deux familles de composés ont été étudiées : (GeTe)x(Sb2Te3)1-x (avec x = 0, 1/3, 1/2, 2/3, 1) et GaLaS (pur ou dopé avec des terres rares – Er et Pr). Une étude en spectroscopie optique d’émission a été également effectuée afin d’explorer la dynamique et l’énergétique du plasma créé par ablation laser. Les propriétés des couches minces ont été caractérisées par microscopie optique et électronique, profilométrie, diffraction de rayons X, spectroscopie Raman, ellipsométrie etc. Les principaux résultats indiquent de meilleures propriétés pour les couches déposées à faible longueur d’onde, courte durée d’impulsion et fluence modérée. Ils ouvrent la voie vers l’optimisation du processus PLD pour la croissance de couches minces de chalcogénures de manière contrôlée. / Chalcogenides are among the most promising materials for applications in various fields, like data storage and transmission, integrated optics, bio- and chemical-sensing, or medicine. This is due to their outstanding properties, in terms of wide infrared transparency, photo-induced effects, high rare-earth solubility or high contrast in electrical and optical parameters upon phase transformation. For many of these applications, processing of chalcogenides in form of thin films with required chemical composition and appropriate physical properties is necessary. Pulsed Laser Deposition (PLD) is one of the most efficient and flexible methods for the preparation of such multicomponent layers.In this thesis we performed a systematic study on the influence of various PLD parameters, like laser wavelength, pulse duration and fluence, background pressure and target-substrate distance, on the properties of deposited thin films. Two families of chalcogenide compounds were explored: (GeTe)x(Sb2Te3)1-x (with x = 0, 1/3, 1/2, 2/3, 1) and GaLaS (pure or doped with Er and Pr rare earths). Additionally, a time- and space-resolved optical emission spectroscopy study was performed in order to characterize the dynamics and energetics of the laser ablation plasma plume. The properties of the thin films were investigated by specific methods, as optical and electronic microscopy, profilometry, X-ray diffraction, Raman spectroscopy, ellipsometry etc. The main results indicate better properties for samples deposited at lower wavelength, short pulse duration and moderate fluence. They open the way for the optimization of the PLD process for chalcogenide thin film growth in a controlled manner.

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

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Il a récemment été largement reconnu que la dynamique interne des réseaux de neurones pourraient jouer un rôle essentiel dans leur fonction. À cet régard, le "bruit synaptique" -- qui représente l'influence du réseau cortical sur les neurones individuels, et qui est une conséquence directe de la circuiterie récurrente massive du néocortex -- a récemment été identifié comme un facteur important qui affecte les propriétés intégratives des neurones. Cette activité affecte aussi l'évolution des réponses neuronales en fonction des changements d'états du cerveau, parfois en quelques secondes. Ces états d'activité générés en interne, qui résultent -- et eux-même influencent -- la plasticité des connexions synaptiques récurrentes, se combinent alors avec les entrées externes pour produire un riche répertoire de réponses aux stimuli sensoriels. Dans cette thèse, nous nous sommes concentrés sur le aspect spatial de ces dynamiques intrinsèques, en particulier la structure spatiale des oscillations corticales, à la fois dans le cas spontané et des réponses évoquées. Nous avons fait un examen approfondi de la littérature concernant la propagation d'ondes dans le thalamus et le cortex, et nous avons proposé un modèle de réseau neuronal pour examiner l'interaction entre les ondes de propagation et l'activité interne du réseau. Nous avons aussi mis en place de nouveaux outils pour la caractérisation de ce type d'activité spatio-temporelle à partir d'enregistrements multicanaux bruités. Le point culminant de ce travail est une démonstration, en utilisant les données d'imagerie par colorants voltage-sensitifs (VSD, "voltage-sensitive dye imaging") obtenues chez le singe éveillé, que la réponse de la population à un stimulus visuel se propage comme une onde sur une grande étendue du cortex visuel primaire. Ce résultat contredit une série d'études précédentes qui semblaient suggérer l'absence d'onde de propagation dans ce cas. Ensuite, nous avons commencé à étudier la structure spatio-temporelle du potentiel de champ local (``local field potential'') obtenu à partir d'enregistrements multi-électrodes chez l'homme et le singe, dans divers états cérébraux, pour répondre aux questions suscitées par l'étude initale en imagerie VSD chez le singe. En parallèle, nous avons étudié les caractéristiques de la structure de connectivité de plusieurs systèmes nerveux, en utilisant la théorie des graphes, pour identifier les aspects aléatoires ou structurés ("small-world") de cette connectivité. Le résultat principal est que, contrairement au consensus, la structure de connectivité est beaucoup plus proche d'une connectivité aléatoire. Les résultats de ces études de doctorat couvrent ainsi un grand spectre d'échelles en neurosciences, de modèles d'activité macroscopiques à des profils de connectivité microscopiques. J'espère sincèrement pouvoir exposer dans ces pages ces résultats de façon unifiée, dans le but de constituer une base pour la poursuite de ces travaux en neurosciences - une recherche de structure au sein de l'architecture interne du système nerveux central. / It has only recently been acknowledged to what large extent the internal dynamics of neural networks could play a role in their function. In this respect, synaptic "noise" -- that is, the influence of the cortical network on single neurons exerted through the massive recurrent circuity that is the hallmark of neocortex -- has recently been shown to have a profound effect on neuronal integrative properties, changing the responses of single neurons across brain states, sometimes within the matter of a few seconds. These internally generated activity states, shaped by and continually shaping the plastic synaptic recurrent connections, then combine with the external inputs to produce a rich repertoire of responses to sensory stimuli in primary cortical regions. In this thesis, we have focused on the {\it spatial} aspect of these internal dynamics, specifically the spatial structure of cortical oscillations, spontaneous and stimulus-evoked. Along the way, we have made an extensive review of the literature concerning propagating waves in thalamus and cortex, and studied network models to investigate how waves depend on network state. We have also introduced new tools for the characterization of spatiotemporal activity patterns in noisy multichannel data. The culmination of this work is a demonstration, using voltage-sensitive dye imaging data taken from the awake monkey, that the population response to a small visual stimulus propagates like a wave across a large extent of primary visual cortex during the awake state, a result contradicting a range of previous studies which seemed to suggest that propagating waves disappear in this case. Moving forward, we have begun to investigate the spatiotemporal structure of local field potential and spiking activity in multielectrode recordings taken from the human and monkey in various states of arousal, to address questions prompted by our initial voltage-sensitive dye imaging study in the monkey. In parallel, we have initiated an analysis of the extent to which neural connectivity can be characterized by the "small-world" effect, the main result of which is that neural graphs may in fact reside outside the small-world regime. The results from these PhD studies thus span the spectrum of scales in neuroscience, from macroscopic activity patterns to microscopic connectivity profiles. It is my sincere hope to expound in these pages a unified theme for these results, and a foundation for further work in neuroscience -- a search for structure within the internal architecture of the system under study.

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A l’image du bassin du Congo, la République Démocratique du Congo (République Démocratique du Congo) fait face à une réduction de la qualité et de la superficie de son couvert forestier. La présente étude avait pour objectif d’étudier l’effet de l’anthropisation, à travers la présence et les activités humaines sur la dynamique des paysages forestiers en République Démocratique du Congo. L’écologie du paysage, en tant que science pluridisciplinaire offre une très bonne approche à travers les indices et une méthodologie alliant la structure et la composition du paysage pour mettre en évidence les causes et les conséquences des processus écologiques. Ces approches sont basées sur le fait que en analysant la structure du paysage, des déductions utiles au sujet des processus écologiques fondamentaux peuvent être faites et vice versa. Les résultats ont montré, en quantifiant la dynamique spatio-temporelle de l’occupation du sol et par l’analyse et la caractérisation de la structure spatiale, que l’anthropisation est le moteur de la dynamique dans ces milieux forestiers. L’impact humain se traduit par une déstabilisation ou un dysfonctionnement des écosystèmes forestiers entraînant la dégradation, la fragmentation et la déforestation. Ainsi il a été montré que la proximité des villes est fortement corrélée à la dégradation et la perte d’habitats forestiers. Cela est fonction de l’importance socio-économique de ces villes car plus la ville est importante, plus elle attire la population ; que la densité de la population influence la fragmentation et l’incursion dans la forêt se fait en suivant les pistes et les routes mises en place généralement par les sociétés d’exploitation forestière. Le tout amplifié par la situation socio-économique difficile des populations et le manque de politiques de gestion appropriées de la part des gestionnaires publiques. Cette dynamique régressive du paysage forestier en République Démocratique du Congo aura une incidence négative sur les cycles climatiques globaux vu que le bassin du Congo est le plus grand bloc forestier après le bloc de l’Amazonie. La présente étude est donc un argument supplémentaire qui milite en faveur de la nécessité de prendre en compte les caractéristiques des populations locales dans les programmes de gestion de la forêt du bassin du Congo pour un meilleur équilibre écologique de la planète. / Like Congo basin, Democratic Republic of Congo’s forest covers are facing their reduction in quality and size. This study aimed to investigate the effect of human impact on forest landscape dynamics in DR Congo, through the human presence and its activities. Landscape ecology as a multidisciplinary science offers a very good approach through the index and a methodology combining the structure and the composition of the landscape to highlight the causes and the consequences of ecological processes. These approaches are based on the fact that by analyzing the structure of landscape, useful deductions about the underlying ecological processes can be made and vice versa. By quantifying the spatio-temporal dynamics of land use and by analysis and characterization of spatial structure, our results showed that anthropization is the driver of the dynamics in these forest environments. Human impact results in a destabilization or a dysfunction of the forest ecosystems involving degradation, fragmentation and deforestation. Thus it was shown that proximity to cities is strongly correlated to the degradation and loss of forest habitats. This depends on the socioeconomic importance of these cities because more the city is important, more it attracts people. Population density influences the fragmentation and the incursion into the forest is done by following the tracks and roads generally implemented by the logging companies. All amplified by socio-economic problems of population and lack of appropriate management policies on the part of public managers.This regressive dynamic forest landscape in République Démocratique du Congo will have a negative impact on global climate cycles because the Congo Basin is the largest forest block after Amazonia block. This study is another argument which advocates the need to take into account the characteristics of local population in forest management programs in the Congo Basin for a better ecological balance of planet.

La variabilité temporelle de la macrofaune benthique en réponse à son environnement sédimentaire a été étudiée à travers une approche temporelle hiérarchisée, les trois échelles temporelles sélectionnées correspondant à trois constats sédimentologiques : (i) le comblement pluri-annuel de l'estuaire, (ii) la variabilité saisonnière de la couverture sédimentaire, et (iii) les remodelages sédimentaires induits par le système macrotidal. Cette étude a permis dans un premier temps de distinguer un faciès du peuplement des sables fins plus ou moins envasés, riche, diversifié et stable dans la zone la plus avale. En revanche, plus en amont, prennent place des faciès d'appauvrissement dont les cortèges spécifiques soulignent le caractère écotonal de ces secteurs internes, et les frontières imprécises et fluctuantes témoignent d'une forte variabilité temporelle de leurs structures. Cette étude a dans un second temps, mis en évidence la faible influence de la dynamique sédimentaire sur celle des peuplements, soulignant ainsi la difficulté à évaluer les relations « faune - sédiment » sur le seul critère de la taille des particules.<br />En vue de comprendre les relations entre les peuplements macrobenthiques et le fonctionnement du système, la contribution de la faune aux processus géochimiques à l'interface eau-sédiment a été étudiée à travers l'estimation des flux d'irrigation d'ammonium et d'oxygène. Si les premiers sont apparus comme de mauvais marqueurs de l'activité macrobenthique, les seconds ont pu être corrélés aux caractéristiques de la macrofaune. Toutefois, selon les densités et les paramètres faunistiques considérés (richesse spécifique, régime trophique, type de bioturbation), trois hypothèses « diversité biologique – fonctionnement du système » peuvent s'appliquer à l'estuaire de la Seine (idiosyncrasie, rivet-pop et diversité-stabilité). Il est par conséquent difficile d'établir une loi unique de fonctionnement du compartiment macrobenthique de cet estuaire.<br />Les études expérimentales dévelopées en méscosmes ont montré de facon surprenante une réponse temporelle variable de la marofaune à des dépôts sédimentaires. En effet, quels que soient la nature, l'épaisseur, la stabilité et le temps de résidence des dépôts sédimentaires, la perturabation de l'habitat induit une mortalité significative de la macrofaune en période hivernale tandis qu'en période printano-estivale, sa survie n'est pas menacée. La fréquence des modifications sédimentaires que connaît la macrofaune de l'embouchure de l'estuaire de la Seine pourrait être à l'origine de sa réactivité et de ses capacités de résistance.

L’évolution des mises en liens en réponse aux changements globaux et à la globalisation contemporaine précipite le risque d’émergence infectieuse. Dans cette recherche, nous dressons une géographie des vulnérabilités territoriales face à l’émergence des risques zoonotiques. Notre cas d’étude est celui des dynamiques d’invasion d’un hôte commensal, le rat noir (Rattus rattus), dans les marges orientales du Sénégal, périphérie rurale ouest-africaine en mutation. Nous défendons l’idée que les sociétés façonnent des systèmes territoriaux inégalement vulnérables à la diffusion spatiale de l’hôte.Nous montrons que les espaces du Sénégal Oriental et leurs mises en liens se transforment sous l’action des multiples acteurs territoriaux. Les dynamiques d’invasion du rat noir reflètent ces évolutions. Pourtant, les facteurs spatiaux de diffusion des lieux, des foyers, et des chemins d’invasion sont inopérants pour expliquer les dynamiques spatio-temporelles de l’hôte. En outre, la distribution spatiale du rongeur apparaît en contradiction avec les modèles classiques de diffusion fondés sur la hiérarchie ou la distance spatiale des lieux. La diffusion de l’hôte s’inscrit dans des systèmes complexes et multiscalaires tissés dans la rencontre des espaces, des lieux, et des liens construits par les sociétés. Nous proposons une grille de lecture où les formes de la diffusion dans l’espace et le temps répondent des degrés de stabilité et d’instabilité de ces systèmes socio-spatiaux, façonnant ainsi des territoires inégalement vulnérables au risque d’émergence infectieuse. / The evolution of spatial relationships in the contemporary context of global changes and globalization promote disease emergence. In this study, we draw a geography of territorial vulnerabilities to the emergence of zoonotic risks. In southeastern Senegal, a changing rural periphery of West Africa, we address the issue of the spread of an invasive species and host of pathogens, the black rat (Rattus rattus). We argue that societies produce territorial systems that are unequally vulnerable to the spatial diffusion of the host.We evidence that the spaces of Southeastern Senegal and the spatial relationships among them are transformed under the action of multiple social actors. The spread of the black rat reflects these changes. Yet, the spatial characteristics of the invaded places (such as connectivity or centrality) as well as the spatial relationships among them are insufficient in understanding the spatial and temporal dynamics of the rodent invasion. Moreover, the spatial distribution of the black rat contradicts conventional models of hierarchical or contagious diffusion. The spatial diffusion of the host responds to spaces, places, and spatial links intimately woven by societies into complex and multiscale systems. We propose to understand the many forms of spatial diffusion as the response to the stability or instability of these socio-spatial systems, which then form territories unevenly vulnerable to the risk of disease emergence.

Thèse numérisée par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal.

Cette thèse a porté sur l'étude théorique et expérimentale d'instabilités spatiales transverses liées à l'interaction non linéaire d'ondes électromagnétiques cohérentes avec un milieu de Kerr homogène et isotrope en configuration guidée planaire — c'est-à-dire une configuration unidimensionnelle transverse ou (1+1)D. L'objectif a été d'améliorer la compréhension de certains phénomènes lumineux liés à la propagation solitonique en milieux de Kerr. En outre, notre recherche s'est inscrite dans une perspective tout autant appliquée que fondamentale, étant donné le fort potentiel de ces guides d'ondes auto-induits et reconfigurables que sont les solitons Kerr en traitement tout-optique et ultrarapide de l'information. La majeure partie de notre travail a été consacrée au processus d'instabilité de modulation spatiale en régime impulsionnel picoseconde. Intrinsèquement liée à une variation non linéaire de l'indice de réfraction via l'effet Kerr optique, cette instabilité est maîtrisable en propagation dans un guide plan et permet de créer des réseaux périodiques de faisceaux quasi-solitons, reconfigurables optiquement. Chaque soliton du réseau constitue alors un guide d'onde à gradient d'indice, dynamique et auto-induit. Ce travail a porté à la fois sur la génération et sur la stabilisation en propagation de tels réseaux, en vue d'applications au traitement parallèle optique ultrarapide de l'information. Une étude phénoménologique complète de l'instabilité de modulation spontanée (démarrant à partir du bruit spatial superposé à l'onde incidente) ou induite (par une modulation interférentielle de faible contraste) a été réalisée dans un guide plan de disulfure de carbone (CS2) à la longueur d'onde de 532 nm. Nous y avons montré pour la première fois la génération et le contrôle de réseaux de solitons spatiaux, dont la stabilité à la fois transverse et en propagation, bien que non prévue par les modèles théoriques usuels, a pu être assurée par l'inertie temporelle de la réorientation moléculaire responsable de l'effet Kerr optique dans le CS2. Par ailleurs, cette inertie de la réponse non linéaire provoque une dynamique spatio-temporelle nouvelle, responsable de l'apparition, le long de l'impulsion, d'un réseau secondaire intercalé spatialement. Quelques applications de tels réseaux de solitons, comme le guidage multiple et l'adressage, ont enfin été discutées. Le deuxième volet de cette thèse a été effectué dans le cadre d'une collaboration avec le Service d'optique et acoustique de l'université libre de Bruxelles. En utilisant une disposition particulière de la polarisation et des profils individuels d'une paire de faisceaux solitons, nous avons démontré pour la première fois expérimentalement, tout d'abord la propagation d'un état lié de ces solitons puis sa déstabilisation brutale et aléatoire par une instabilité de brisure de symétrie. Nous avons pu confirmer que l'instabilité est initiée par les fluctuations incontrôlables de l'amplitude de bruit de la source laser utilisée. Cette instabilité provient de la forte intermodulation de phase subie par la paire de solitons dans le guide CS2. Au-delà du caractère universel d'une telle instabilité, cette étude préliminaire permet d'envisager une possible application de commutation tout-optique et ultrarapide à puissance de commande arbitrairement faible.