Face à l'émergence de la technologie laser sur les champs de bataille, la protection du combattant face à de potentielles agressions thermiques doit être assurée. Le contexte de cette étude, supportée par le ministère de la Défense, concerne principalement les interactions laser-peau (nue) et plus particulièrement la lésion qui peut en résulter : la brûlure. Afin d'observer les effets d'une telle agression sur ce matériau biologique, un modèle animal (le porc, dont la peau est très similaire à celle de l'Homme) est étudié selon trois longueurs d'onde. Se basant sur des études antérieures réalisées dans notre laboratoire ainsi que sur des recherches bibliographiques et considérant les résultats obtenus in-vivo, un modèle mathématique simulant les transferts de chaleur dans la peau soumise à des rayonnements lasers infrarouges est développé. Sa validation, à l'aide des expérimentations, permet de prédire les lésions que pourraient engendrer divers types d'agressions lasers sur le bras, le visage et sur la paume de la main. En complément, une étude est menée afin d'identifier un des paramètres clés de la modélisation : la diffusivité thermique d'un matériau biologique. Pour ce faire, considérant le cadre des méthodes périodiques, une analyse de sensibilité est effectuée pour désigner les paramètres dont les incertitudes influencent particulièrement les résultats et pour concevoir de manière optimale un banc expérimental dédié à l'identification. Enfin, les comparaisons, entre les résultats obtenus expérimentalement (avec les différents lasers) et ceux simulés, sont discutées et les perspectives de ces recherches sont présentées.

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

Les campylobactérioses sont les infections intestinales bactériennes d’origine alimentaire les plus fréquemment rapportées au sein de l’Union Européenne et sont principalement associées à la consommation de viande de volailles. Une diminution de la colonisation intestinale des volailles par Campylobacter de 2 à 3 log10 UCF/g permettrait de réduire l’incidence des cas humains de 76 à 100 %. La vaccination aviaire constitue un moyen de lutte potentiel mais, malgré de nombreuses études, aucun vaccin commercial n’est actuellement disponible. L’objectif de ce projet a été d’identifier de nouveaux antigènes vaccinaux contre Campylobacter en appliquant la stratégie de la vaccinologie inverse et d’évaluer leurs pouvoirs immunogène et protecteur contre la colonisation intestinale des volailles. Sur la base de leur localisation subcellulaire, leur antigénicité, leur densité en épitopes B et leur homologie de séquence avec l’ensemble des souches de C. jejuni et C. coli, quatorze antigènes ont été sélectionnés. Six d’entre eux ont été produits et testés in vivo en appliquant un protocole vaccinal optimisé. Quatre antigènes ont montré des diminutions significatives de la charge intestinale des oiseaux de 2 à 4,2 log10 UFC/g associées à l’induction de réponses humorales spécifiques. L’immunogénicité de ces candidats vaccins et l’efficacité protectrice de deux antigènes ont été observées à nouveau. Ces premiers résultats montrent l’intérêt et la fiabilité de la vaccinologie inverse. L’évaluation du potentiel vaccinal de ces nouveaux antigènes doit être poursuivie et approfondie lors de futures expérimentations. / Campylobacteriosis is the most prevalent bacterial foodborne gastroenteritis reported in the European Union and is mainly associated to consumption of poultry meat. Reducing the intestinal colonization of broilers by Campylobacter from 2 to 3 log10 CFU/g could decrease human cases incidence by 76 to 100%. Vaccination of poultry could be a potential strategy but despite many studies, no efficient vaccine is available yet. The aim of this project was to identify new vaccine antigens against Campylobacter using the reverse vaccinology strategy and to assess their immune and protective powers against the avian intestinal colonization. Based on their sub-cellular localization, immunogenicity, B-epitopes density and their sequence conservation among C. jejuni and C. coli strains, fourteen antigens were selected. Six out of them were produced and in vivo tested according to an optimized avian vaccine protocol. Four antigens showed intestinal load decreases from 2 to 4.2 log10 CFU/g correlated with the induction of specific humoral responses. Vaccine candidates’ immunogenicity and the protective efficiency of two antigens were observed again. These first results highlight the interest and reliability of the reverse vaccinology. The assessment of these new antigens vaccine potential needs to be continued and deepened in next experiments.

La recherche et développement de dispositifs médicaux avec diverses applications en diagnostiques et en thérapie ont été réalisés. Actuellement, tous les systèmes micro-ondes disponibles d'hyperthermie proposent uniquement des traitements avec une puissance élevée de micro-ondes. Dans cette thèse, un nouveau système d'hyperthermie micro-ondes est étudié pour le bénéfice des fonctions de diagnostic et de thérapie. L'utilisation d'un applicateur avec un niveau très faible et inoffensif de puissance micro-ondes permet de faire le premier diagnostic. Le traitement thérapeutique thermique sera effectué en utilisant le même applicateur avec une puissance micro-ondes élevée et adaptée sur la partie pathologique. Des caractérisations micro-ondes large bande de cinq tissus biologiques différents ont été effectuées à différentes températures avec une méthode de sonde coaxiale ouverte et le modèle de ligne virtuelle. Les expérimentations ex vivo d'hyperthermie micro-ondes avec des puissances de quelques watts à 2,45GHz ont été réalisées sur ces tissus d'épaisseurs variées. L'évolution de la température des tissus a été mesurée en utilisant un capteur infrarouge. Les simulations électromagnétiques et thermiques pour les expérimentations ex vivo d'hyperthermie micro-ondes ont été effectuées en utilisant COMSOL Multiphysics avec la méthode des éléments finis et la symétrie axiale 2D en considérant les tissus variés de différentes épaisseurs et puissances micro-onde incidente. Les simulations du modèle correspondent bien aux mesures. Cette recherche illustre la possibilité d'avoir un câble coaxial souple et adapté à la fois au diagnostic et au traitement pour une thérapie mini invasive. / Research and development of medical devices with various diagnostic and therapeutic applications have been carried out in different countries because of the great advances in electronic and electromagnetic devices during recent decades. However, at present, all of available existing microwave hyperthermia system can just offer treatment, by using high microwave power. In this thesis, a new microwave hyperemia system is researched which could have both diagnostic and therapeutic functions. One single applicator is used to measure dielectric properties of tissue with a very low harmless microwave power for diagnosis first. Then thermal therapeutic treatment will be carried out by using the same applicator with higher and adapted microwave power. Microwave broad band characterization of five different biological tissues at different temperatures with an open–ended coaxial probe method and the virtual line model has been carried out. Ex vivo microwave hyperthermia experiments using microwave power of a few Watts at 2.45GHz have been carried out on five tissues of various thicknesses. Temperature evolution of the biological tissues has been measured by using an infra-red senor. Electromagnetic and thermal simulations for ex vivo microwave hyperthermia experiment have also been achieved by using COMSOL Multiphysics software with 2D axisymmetrical finite–element method and considering different tissues of various thicknesses and incident microwave powers. Simulation results correlate well with the experimental ones. This research, illustrates the possibility to have a flexible and feasible coaxial cable for both diagnosis and treatment for a minimally invasive therapy.