Titre de l'écran-titre (visionné le 23 mai 2023) / La lumière bleue (ou visible à haute énergie) est de plus en plus présente dans notre environnement. Que l'on pense aux écrans, aux diiodes électroluminescentes et autres nouvelles technologies, nous passons énormément de temps exposés à la lumière bleue. La pandémie de COVID-19 n'a fait qu'exacerber ce constat. Nous proposons d'étudier l'interaction de la lumière bleue avec un déchet métabolique retrouvé dans la lipofuscine de la rétine humaine. Cette molécule est le N-rétinylidène-N-rétinyléthanolamine. Il s'agit d'un produit du cycle visuel qui s'accumule dans le temps dans les cellules de l'épithélium pigmenté rétinien. Actuellement, il existe peu de connaissances sur l'impact de l'exposition chronique à la lumière bleue à dose physiologique. Dans un premier temps, nous nous attarderons sur le développement d'un modèle pertinent pour l'étude de la lumière dans des cellules de l'épithélium pigmenté rétinien. Ainsi, dans le premier chapitre, nous présenterons le travail effectué pour développer un modèle cellulaire différencié, stable et mélanisé. Nous avons observé qu'en conservant les cellules à confluence durant plusieurs semaines elles se différenciaient et présentaient des caractéristiques intéressantes pour notre étude. Dans un second temps, nous nous attarderons sur l'état des connaissances sur la lipofuscine et la lumière bleue. Dans le second chapitre, nous présenterons l'utilisation de ce modèle afin d'étudier l'impact du N-rétinylidène-N-rétinyléthanolamine, un composé de la lipofuscine, et de la lumière visible à haute énergie sur des facteurs cellulaires tels que l'inflammation et l'oxydation. Pour finir, nous discuterons des résultats obtenus et conclurons sur le travail effectué dans cette thèse. / Blue (or high-energy visible) light is increasingly present in our environment. Whether we think of screens, light-emitting diodes and other new technologies, we spend a lot of time exposed to blue light. The COVID-19 pandemic has only exacerbated this finding. We propose to study the interaction of blue light with a metabolic waste found in the lipofuscin of the human retina. This molecule is N-retinylidene-N-retinylethanolamin. It is a product of the visual cycle that accumulates over time in the cells of the retinal pigmented epithelium. Currently, there is little knowledge about the impact of chronic exposure to blue light at physiological doses. First, we will focus on the development of a relevant model for the study of light in cells of the retinal pigmented epithelium. Thus, in the first chapter, we will present the work carried out to develop a differentiated, stable and melanized cell model. We observed that by keeping the cells at confluence for several weeks, they differentiated and presented interesting characteristics for our study. Secondly, we will focus on the state of knowledge on lipofuscin and blue light. In the second chapter, we will present the use of this model to study the impact of N-retinylidene-N-retinylethanolamin, a compound of lipofuscin, and high-energy visible light on cellular factors such as inflammation and oxidation. Finally, we will discuss the results obtained and conclude on the work done in this thesis.

Bien qu’ils soient exposés tous deux aux rayons ultraviolets (UVR) solaires, cette exposition génotoxique n’entraîne pas les mêmes conséquences dans l’oeil et la peau. Le rôle des rayons UV dans l’induction et la progression des cancers cutanés est bien démontré. Ces rayons génotoxiques sont absorbés par l’ADN. Ils y induisent ainsi des changements conformationnels pouvant mener à la formation de différents dommages. On retrouve de façon prédominante la liaison de pyrimidines adjacentes en dimères cyclobutyliques de pyrimidines (CPD). Ceux-ci causent les mutations signatures responsables des cancers de la peau induits par les UVR. Cependant, aucune évidence ne démontre l’existence de cancer induit par les UVR dans la cornée. Nous avons donc tenté de découvrir les mécanismes permettant à la cornée d’éviter la transformation tumorale induite par les UVR. L’irradiation d’yeux de lapins aux rayons UVB a permis de prouver la capacité de ces rayons à induire la formation de CPD, et ce, de la cornée jusqu’au cristallin. Par la suite, l’irradiation d’yeux humains aux trois types de rayons UV (UVA, B et C) a permis d’y établir leur patron d’induction de CPD. Nous avons ainsi démontré que l’épithélium cornéen est particulièrement sensible à l’induction de CPD, tous types de rayons UV confondus. Enfin, la comparaison de la quantité de dommages présents dans des échantillons de peaux et de cornées irradiées à la même dose d’UVB a permis de démontrer que l’épithélium cornéen est 3.4 fois plus sensible à l’induction de CPD que l’épiderme. Nous avons par la suite étudié les mécanismes de réponse à ce stress. L’analyse de la viabilité cellulaire à la suite d’irradiations à différentes doses d’UVB a révélé que les cellules de la cornée et de la peau ont la même sensibilité à la mort cellulaire induite par les UVR. Nous avons alors analysé la vitesse de réparation des dommages induits par les UVR. Nos résultats démontrent que les CPD sont réparés 4 fois plus rapidement dans les cellules de la cornée que de la peau. L’analyse des protéines de reconnaissance des dommages a révélé que les cellules de la cornée possèdent plus de protéines DDB2 que les cellules de la peau, et ce, surtout liées à la chromatine. Nous avons alors tenté d’identifier la cause de cette accumulation. Nos analyses révèlent que la cornée possède une moins grande quantité d’ARNm DDB2, mais que la demi-vie de la protéine y est plus longue. Enfin, nos résultats suggèrent que l’accumulation de DDB2 dans les cellules de la cornée est entre autres due à une demi-vie plus longue de la protéine. Cette forte présence de DDB2 dans les cellules de la cornée permettrait un meilleur balayage de l’ADN, faciliterait de ce fait la détection de CPD ainsi que leur réparation et contribuerait donc à la capacité de la cornée à éviter la transformation tumorale induite par les UVR. / Even though they are both exposed to ultraviolet (UV) light, eye and skin do not share the same consequences following this genotoxic exposure. The role of UV rays in the induction and progression of skin cancer is well documented. These genotoxic wavelengths are absorbed by DNA, inducing conformational changes and thus leading to the formation of different forms of damage. The preeminent UV-induced DNA damage is formed by the covalent bond of adjacent pyrimidines to form cyclobutane pyrimidine dimers (CPD), which are responsible for the signature UV mutations found in UV-induced skin cancer. However, no evidence has shown the existence of UV-induced cancer in the cornea. We have thus undertaken to study the UV stress response mechanisms to understand how the cornea avoid UV-induced transformation. Irradiation of rabbit eyes with UVB wavelengths allowed us to prove the capacity of UV light to induce CPD formation, even more so, CPD were found from the cornea up to the lens. Thereafter, irradiation of human eyes with the three UV types (UVA, B and C) allowed us to establish their CPD induction pattern. We thus confirmed the fact that the corneal epithelium is particularly sensitive to the induction of CPD from all UV types. The analysis of DNA damage in samples of skin and cornea irradiated to the same UVB dose showed that corneal epithelium is 3.4 times more sensitive to CPD induction than epidermis. We then investigated the stress response mechanisms. The analysis of cellular viability following irradiation of cells to different UVB doses, revealed cells from the corneal epithelium and the epidermis were equally sensitive to UV-induced cell death. We then analysed the efficiency of UV-induced DNA damage repair. Our results show that CPD repair is 4 times more efficient in corneal cells than in skin cells. Analysis of recognition proteins revealed a strong presence of DDB2 in corneal cells and more particularly bound to their chromatin. We thus attempted to understand the reason of this accumulation. Our results reveal a lesser quantity of DDB2 mRNA in corneal cells, but a longer half-life of the DDB2 protein. Taken together, our results suggest the accumulation of DDB2 in corneal cells is due to a longer half-life of the protein, which compensates for a lesser mRNA quantity. This strong presence of DDB2 would allow a better scavenging of DNA in corneal cells and thus facilitate damage detection, enhance CPD repair and contribute to capacity of the cornea to avoid tumour transformation.

Chez les ruminants, la prostaglandine lutéolytique F₂α (PGF₂α) est produite dans l'endomètre par les cellules endometriales épithéliales en réponse à l'oxytocine (OT). Par ailleurs, la prostaglandine potentiellement lutéoprotective et pro-nidation PGE₂ est stimulée dans les cellules stromales de l'endomètre en réponse au signal d'origine embryonnaire interféron-t (IFNt). Afin de pousser plus loin les études in vitro amorcées avec des cultures primaires, nous avons établi des lignées stables de cellules endométriales de l'endomètre bovin. Les cellules épithéliales (bEEL) et stromales caronculaires (CSC) ont servi à l'étude de la signalisation et de la régulation transcriptionnelle responsable de la production des prostaglandines (PGs). Des études phénotypiques et fonctionnelles ont révélé qu'autant les cellules bEEL que les CSC ont retenu les caractéristiques distinctives des cultures primaires. Les cellules bEEL s'avèrent "un modèle antilutéolique in vitro" typique car l'IFNt y inhibe la production de PGF₂α. induite par l'OT en 3-6 h. De plus, l'effet inhibiteur de l'IFNt n'est pas médié par la diminution du récepteur à l'oxytocine ou l'expression de la cycloxygénase-2 (COX2) tel que stipulé chez le mouton. Les résultats suggèrent plutôt que l'IFNt peut interférer dans l'axe de signalisation de la production de PGF₂α induite par l'OT. De ce fait, nous avons étudié le mécanisme de transduction du signal de PGF₂α induit par l'OT dans les cellules bEEL. Le relâchement de PGF₂α induit par l'OT est dépendant de l'activation de Ras par la régulation extracellulaire du signal du module kinase V% (ERK 1/2). La transactivation d'EGFR, ainsi que l'activation de c-Src et PI3K sont requis pour l'activation de RAS. En résumé, les résultats suggèrent que la sous-unité activé Gαiβy serait impliquée dans la production de PGF₂α induite par l'OT. À l'instar de ce qui a été observé in vivo, l'IFNt à concentration élevée stimule préférentiellement la production de PGE₂ dans les cellules CSC alors qu'il induit COX2 de manière concentration-dépendante dans les deux types de cellules bEEL et CSC. Il est donc tentant de spéculer que la reconnaissance maternelle de la grossesse chez les ruminants est un phénomène physiologique transitoire d'inflammation régulé par l'effet paracrine de l'IFNt induisant le PGE₂ stromal.

Nous avons investigué les effets des enképhalines et des récepteurs u-opiacés, lors d'un déficit en sodium (Na+ ), dans l'élaboration de la réponse comportementale régulatrice : l'appétit pour le Na+ . Trois différents états de l'équilibre hydrominéral (déplétion en Na+ aiguë, 4-hr ; déplétion en Na+ soutenu, 24-hr ; réplétion en Na+ , 28-hr) ont été étudiés et présentent des patrons d'activation neuronal différents caractérisant implication des diverses structures de détection (noyau préoptique médian, organe subfornical), de sécrétion de VP et d'OT (noyau paraventriculaire, noyau supraoptique), motrices et motivationnelles (noyau accumbens, noyau central de l'amygdale, noyau ovale du lit de la strie terminale) et d'intégration (noyau dorsomédial du lit de la strie terminale) dans l'appétit pour le sel. Notre étude a démontrer l'implication physiologique du BSTdm dans l'intégration des réponses neuroendocrines, autonomiques et comportementales de même qu'une modulation des réponses par la vasopressine, l'ocytocine, les enképhalines et les récepteurs fi-opiacés.

La thèse porte sur l’effet des températures froides extrêmes sur le comportement à l’impact à basse vitesse de panneaux sandwiches en matériaux composites avec une âme de type nid d’abeilles de Nomex pressentis pour la fabrication de robots d’exploration lunaire. Le projet est scindé en deux grands volets : un volet expérimental et un volet numérique. Le volet expérimental inclut la caractérisation du comportement mécanique des constituants du panneau sandwich à températures froides, l’étude du comportement à l’impact du panneau sandwich à basse température et l’étude de l’effet de la température d’impact sur le comportement mécanique après impact des panneaux endommagés. Le panneau sandwich étudié est fait de peaux de plis tissés en carbone-époxyde [(±45)(0/90)(0/90)(±45)] et d’une âme en nid d’abeilles de Nomex. Les températures d’essais retenues pour la campagne expérimentale sont la température pièce, -70°C et -150°C. L’étude du comportement mécanique des constituants du panneau sandwich à basse température montre que la résistance en traction du matériau composite formant les peaux du panneau sandwich diminue à basse température, alors que sa résistance en compression augmente. À basse température, le comportement en cisaillement est caractérisé par une augmentation de la rigidité et de la résistance à la rupture, alors que la déformation à la rupture diminue. L’effet de la température sur le comportement du nid d’abeilles de Nomex se traduit principalement par une augmentation de la rigidité et de la résistance équivalente en compression hors-plan à basse température. L’étude du comportement à l’impact du panneau sandwich montre une augmentation de l’endommagement pour les échantillons impactés à basse température pour la plupart des conditions d’impact évaluées. L’étude combinée de l’endommagement induit et de l’énergie absorbée à l’impact indique que le développement de l’endommagement requiert moins d’apport d’énergie à basse température. Finalement, les résultats montrent que la taille de l’impacteur utilisé influence l’effet de la température sur le comportement à l’impact. Des essais de compression dans le plan sur les panneaux endommagés permettent d’évaluer l’effet de la température d’impact sur le comportement après impact. Pour les conditions d’impact étudiées, bien que la température affecte l’endommagement induit, la résistance en compression après impact est peu influencée par la température d’impact. En effet, on observe une faible diminution de la résistance résiduelle en compression avec la température d’impact qui diminue pour certaines conditions d’impact, alors que pour d’autres, aucun effet n’est observé. De plus, l’effet de la température d’impact est négligeable en comparaison avec la diminution initiale de la résistance en compression observée entre les échantillons intacts et les échantillons les moins endommagés de cette étude. Pour le deuxième volet de la thèse, un modèle numérique par la méthode des éléments finis est développé pour reproduire le comportement à l’impact du panneau sandwich à différentes températures. Le modèle de comportement pour le matériau composite inclut l’utilisation de trois variables d’endommagement et d’un modèle de plasticité en cisaillement. La rupture dans le plan est prédite avec le critère de la déformation maximale. Une fois la rupture détectée, l’évolution des variables d’endommagement est définie afin d’obtenir un adoucissement linéaire du comportement. Les propriétés du modèle de comportement pour le matériau composite proviennent en majeure partie d’essais de caractérisation et de la littérature. Pour la modélisation du nid d’abeilles de Nomex, la structure cellulaire du nid d’abeilles est modélisée. Chaque cellule prend la forme d’un hexagone parfait. Le comportement mécanique des parois est isotrope élastique avec écrouissage parfaitement plastique. Les propriétés de la loi de comportement sont obtenues avec des essais de compression hors-plan effectués à chaque température étudiée. Le modèle d’impact est appliqué à la simulation de différentes conditions d’impact à température pièce, -70°C et -150°C. Les résultats sont validés avec les essais expérimentaux. Le modèle développé permet de reproduire de façon globale le comportement du panneau sandwich impacté et les effets des températures froides sont généralement bien prédits par le modèle. / The thesis project is focused on the effect of extreme cold temperatures on the low-velocity impact behavior of woven carbon/epoxy composite sandwich panels with Nomex honeycomb core for lunar exploration rovers. The project is divided into an experimental campaign and a numerical investigation. The experimental campaign developed includes the study of the effect of extreme cold temperatures on the mechanical behavior of the constituents of the sandwich panel individually, the study of the low velocity impact behavior of the sandwich panel under extreme cold temperatures and the investigation of the effect of impact temperature on the compression after impact behavior of the damaged panels. The sandwich panel studied is made of plain-weave carbon/epoxy composite skins[(±45)(0/90)(0/90)(±45)] with a Nomex honeycomb core. For the experimental campaign, tests are performed at room temperature, -70°C, and -150°C. The study of the effect of temperature on the mechanical behavior of the composite material used for the skins of the sandwich panel shows that the tensile strength decreases at low temperatures, while the compressive strength increases. The in-plane shear behavior is characterized by an increase in the in-plane shear modulus and the in-plane shear strength at low temperatures, while the maximum in-plane shear strain diminishes. At cold temperatures, the out-of-plane compressive behavior of the Nomex honeycomb core is characterized by an increase of rigidity and maximum compressive strength. Impact of the sandwich panels at cold temperatures leads to an increase of damage for most impact conditions tested. The conjoint study of the absorbed energy and the damage induced by impact loadings shows that it requires less energy to produce damages at cold temperatures. Finally, the results of the impact tests show that the size of the impactor has an influence on the effect of temperature on the impact behavior of the sandwich panel. Compression after impact (CAI) tests show that the effect of impact temperature on the residual compressive strength is almost negligible, although impact temperature has an effect on the damage induced. For some impact conditions, a slight decrease of the residual compressive strength was measured for specimens impacted at low temperatures, while for the other impact conditions, impact temperature has simply no effect on the residual compressive strength. The effect of impact temperature on the residual compressive strength is negligible with regard to the reduction of the residual compressive strength between the undamaged panels and the panels with the least amount of damage in this study. The second part of the project is focused on the development of a numerical model using the finite element method for the simulation of impact loadings at room temperature, -70°C, and -150°C. The model for the composite material includes the use of three damage variables combined with a plasticity model. The in-plane failure is predicted with the maximum strain criteria. The post failure evolution of the damage variables is defined to have a linear softening. For the Nomex honeycomb core model, the cellular geometry of the Nomex core is modelled with each cell represented as a perfect hexagon. The material behavior of the cell wall is isotropic elastic perfectly plastic. The majority of the properties required for the composite and Nomex honeycomb core models comes from experimental investigations or the literature for all three temperatures. Results of the numerical simulations are validated with experimental data. It shows that the model can predict the overall behavior of the sandwich panel under impact loading. The effects of temperature on the impact behavior of the sandwich panel are overall well captured by the model.

Nos études ont permis de vérifier l'influence de la fumée de cigarette et de l'exposition aux dérivés du chlore sur la muqueuse bronchique. Nous avons comparé les changements au niveau de la muqueuse bronchique entre des sujets asthmatiques fumeurs et non-fumeurs. Nos résultats suggèrent que le tabagisme chez de jeunes asthmatiques influence le processus inflammatoire en induisant des modifications précoces de la muqueuse bronchique semblables à celles observées dans les premiers stades du développement des maladies pulmonaires obstructives chroniques. Afin d'exposer spécifiquement les cellules épithéliales bronchiques à la fumée de cigarette, nous avons utilisé deux modèles d' exposition: l' extrait de fumée de cigarette (EFC) ainsi que la chambre d' exposition. Nos résultats ont démontré que la production de médiateurs inflammatoires par les cellules épithéliales bronchiques est différente entre les deux modèles d' exposition. Le modèle d'EFC présente plusieurs avantages, nous l'avons donc utilisé afin d'exposer les cellules épithéliales bronchiques contrôles et asthmatiques isolées de rats et de sujets humains. Nos résultats ont démontré que les cellules épithéliales bronchiques asthmatiques produisent des niveaux , différents . de médiateurs inflammatoires et de remodelage comparativement aux cellules contrôles. De plus, l'EFC influençait le patron de production des médiateurs inflammatoires chez les cellules exposées. Nos études suggèrent que les cellules épithéliales bronchiques asthmatiques provenant d'un modèle de rats et de sujets humains conservent in vitro leur phénotype inflammatoire, alors que l'EFC modifiait le profil inflammatoire des cellules épithéliales bronchiques. Nous avons aussi vérifié l'influence des chloramines sur les cellules épithéliales bronchiques. Nous avons élaboré un modèle d' exposition in vitro aux chloramines. Après une exposition simple ou répétée aux dérivés de chlore, il a été impossible d' induire des modifications dans le patron de production de médiateurs impliqués dans l'inflammation et dans le remodelage. Nos résultats suggèrent que les dommages induits aux cellules épithéliales bronchiques à la suite d'expositions aux chloramines n' induisent pas d'inflammation bronchique. Nos études ont permis d'évaluer le rôle des cellules épithéliales bronchiques à la suite d' expositions à des stimuli environnementaux. Nos résultats suggèrent que ces cellules participent à la réponse immune à la suite d' expositions à la fumée de cigarette mais non aux dérivées du chlore.

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

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

Une combinaison entre l’assemblage de monocouches au sommet de nano-cristaux d’or et la microscopie à sonde locale permet d’explorer l’interaction entre les molécules actives et son milieu, mais aussi démontrer expérimentalement une diode moléculaire peut travailler à haute fréquence. La fabrication des nanocristaux d’or par lithographie électronique rapide nous a permis leur caractérisation par des techniques nécessitant des surfaces millimétrique, mais également par des techniques en champ proche. La détection electrochimique d’un petit nombre de molécules par nanocrystal prévoit d’intéressantes recherches futures sur l’attache et la détection de molécules uniques sur la nano-particule d’or. D’un côté, cette étude confirme une théorie récente: les effets coopératifs entre les molécules ont un effet d’asymétrie sur « la courbe d’histogramme de conductance ». D’un autre côté, des théories d’électrochimie ont été utilisées pour investiguer les effets d’interaction entre molécules avec groupe redox et l’écart-type de l’énergie moléculaire. Cette étude nous a permis d’extraire des gammes d’énergie de couplage entre molécules, un premier pas vers une estimation quantitative expérimentale de ce paramètre clé pour les applications en électronique organique. A l’aide d’un AFM couplé à un système de mesure en hyperfréquences, nous mesurons les propriétés électroniques à l’échelle nanométrique. Nous prouvons une diode moléculaire à 18 GHz avec un ratio de redressement de 12 dB (facteur 4) à cette fréquence. Des petites capacitances, dans la gamme de l’aF ont en particulier permis d’observer ce comportement à hautes fréquences. / An attractive combination of self-assembled monolayers on top of “Au” single crystal Nanoparticles (AuNp) and Scanning Probe Microscopies permits to explore the interaction between active molecules in the junction, as well as with the media. At the same time, we demonstrate the experimental proof of a molecular rectifying diode working at gigahertz frequency. Device fabrication by fast e-beam lithography allows their characterization by techniques that may need millimeter scale surfaces as well as by near field Scanning Probe Microscopies. Detection of a little number of molecules per AuNP promises interesting future research in the challenge of grafting and detecting single molecules per nanoparticle. On the one hand, this investigation confirms a recent theoretical prediction that cooperative effects between molecules may have an effect on the asymmetry of the conductance histogram line shape. On the other hand, established electrochemical theories are exploited to investigate similar factors such as interaction between redox molecules and the modification of the energy level of molecular orbitals. This study permits extracting a range of coupling energies between molecules that may be a first step towards the quantitative experimental estimation of this key parameter in molecular electronics. Thanks to an AFM connected to Network analyzer, we characterize a molecular diode operating at high frequency to 18 GHz with a rectification ratio of 12 dB (factor 4) at this frequency. Small capacitances in the order of few aF permit to see this behavior at high frequencies.

Texte remanié de: Thèse de doctorat--Sciences de gestion--Orléans, 2002. / En appendice, choix de documents. Bibliogr. p. 169-192.