Au centre du ribosome, lui-même centre de synthèse de toutes les protéines, se trouve quatre molécules d’ARN, nommées les ARNs ribosomiques. Ces ARNs sont synthétisés dans le nucléole des cellules eucaryotes à partir des gènes répétés en tandem, les gènes d’ARN ribosomiques. Ces gènes nécessitent une régulation très stricte de la transcription des ARN ribosomiques pour permettre un cycle cellulaire contrôlé et surtout contrôlable. En effet, un débalancement de la transcription des ARN ribosomiques a été observée dans de nombreuses maladies comme par exemple le cancer. En conséquence, l’étude de la régulation de la synthèse des ARN ribosomiques est d’une importance cruciale dans la compréhension et subséquemment le traitement de ces maladies. En raison du nombre de répétitions des gènes d’ARN ribosomiques, souvent évaluées aux alentours de 175 par génome haploïde pour les mammifères, l’étude in vivo de leur régulation est difficile par les techniques de mutagénèse. L’approche que j’ai développée durant cette thèse de doctorat est celle de l’immuno-précipitation de chromatine suivie de séquençage à haut débit (ChIP-Seq) en combinaison avec des lignées cellulaires conditionnelles pour des facteurs essentiels de la transcription ribosomique. Les gènes d’ARN ribosomique possèdent la particularité d’être transcrits grâce à une machinerie entièrement dédiée à sa transcription. Ces facteurs généraux de transcription agissent de concert pour effectuer efficacement leur rôle. Dans l’organisme modèle utilisé ici, à savoir Mus musculus, l’ARN polymérase I transcrit ces gènes avec l’aide, lors de l’initiation, des facteurs UBF, Rrn3/TIF-1A et SL-1/TIF-1B. Le facteur de terminaison TTF-1 permet de terminer la transcription de l’ARN précurseur, et joue plusieurs rôles dans la régulation de l’état des gènes. Dans un premier temps, nous avons été amenés à développer, en complément du séquençage à haut débit, une approche de déconvolution des données pour permettre d’améliorer l’interprétation subséquente. Cette approche a été validée par l’amélioration notamment des profils d’immuno-précipitation de chromatine obtenus avec l’ARN polymérase I qui montrent une distribution homogène le long des gènes d’ARNr comme montrée par la technique de Miller Spread. Cette amélioration des données a également pu mettre en avant un double rôle d’UBF en fonction soit de sa complémentarité avec SL-1 soit de son affinité pour les séquences riches en GC de l’ADN. Par la suite nous avons pu mettre en évidence la localisation des régions régulatrices et, en amont de ces régions, d’une barrière nucléosomique permettant de créer et maintenir une zone sans nucléosomes le long des gènes d’ARN ribosomiques. Cette barrière possède deux particularités. La première est d’être identifiée par les marques épigénétiques associées habituellement à l’activation de la transcription comme H3K4me3, H2A.Z ou encore l’acétylation de H2A.Z. La deuxième particularité est d’être indépendante de la présence d’UBF qui est elle-même indépendante de la transcription. Cependant, ce travail n’a pas détecté la présence des marques épigénétiques de l’activation de la transcription le long des gènes d’ARNr remettant en question certaines hypothèses sur la régulation de la transcription ribosomique. Finalement, les études en parallèle dans les cellules souche embryonnaires (mESC) et fibroblastes embryonnaires (MEF) a permis d’identifier 3 catégories de gènes ribosomiques dans une même cellule. Une première forme nucléosomale ou l’ADN est méthylé et hétérochromatique, une deuxième nucléosomale mais non méthylée et finalement une forme transcrite. Une comparaison quantitative de la synthèse d'ARNr dans les mESCs et les MEFs a montré que le nombre de gènes actifs n'est pas un facteur significatif dans la régulation de la synthèse d’ARNr. Dans des cellules souches embryonnaires, tous les gènes sont transcrits en même temps avec une faible efficacité. Dans des cellules différenciées, une faible portion des gènes est transcrite mais très efficacement, cette efficacité étant relié au nombre de polymérase en cours de transcription. Les différents profils d'interaction de Rrn3 et de PolI près du site d'initiation de la transcription suggèrent que cette différence est due à une régulation de l'initiation / At the heart of the ribosome, itself the center of synthesis of all proteins, are four RNA molecules, called ribosomal RNAs. These RNAs are synthesized in the nucleolus of eukaryotic cells from the tandemly repeated genes, the ribosomal RNA genes. A very strict regulation of the transcription of ribosomal RNA needs to be made to allow a controlled and above all a controllable cell cycle. Indeed, the imbalance of ribosomal RNA synthesis has been observed in many diseases such as cancer. Consequently, the study of transcriptional regulation of ribosomal RNAs is of crucial importance in the understanding and subsequent treatment of these diseases. Due to the number of repeats of ribosomal RNA genes, evaluated at around 175 per haploid genome for mammals, the in vivo study of their regulation by mutagenesis techniques is difficult. The approach I developed during this doctoral thesis is that of chromatin immunoprecipitation followed by high throughput sequencing (ChIP-Seq) applied to cell lines conditional for the basal transcription factors. The ribosomal RNA genes have the particularity of being transcribed thanks to an entirely dedicated transcriptional machinery. In mice, these general transcription factors act in concert to perform their role effectively. In the model organism used here, namely Mus musculus, RNA polymerase I transcribes the genes with the help, during initiation, of the factors UBF, Rrn3 / TIF-1A and SL-1 / TIF-1B. The TTF-1 termination factor makes it possible to terminate transcription of precursor ribosomal RNA, and also plays roles in gene regulation. In addition to high-throughput sequencing, we have developed a deconvolution approach to improve the interpretation of ChIP-Seq data. This approach has been validated by the improvement in particular of immunoprecipitation profiles obtained for RNA polymerase I that confirm the electron microscopy images of Miller spread type. This improvement of the data could also highlight a dual role of UBF depending on its complementarity with SL-1 and its affinity for GC-rich sequences of DNA. Subsequently we have been able to highlight the upstream localization of the regulatory regions and of a nucleosome barrier allowing to create and maintain a zone without nucleosomes along the rRNA genes. This barrier has two peculiarities, the first is that it contains the epigenetic marks usually associated with the activation of transcription such as H3K4me3, H2A.Z or the acetylation of H2A.Z. The second particularity is that it is independent of the presence of UBF, which is itself independent of transcription. Challenging certain assumptions about the regulation of ribosomal transcription, our work did not detect the presence of epigenetic markers of transcriptional activation throughout the rRNA gene body. Finally, parallel studies in embryonic stem cells (ESC) and embryonic fibroblasts (MEFs) made it possible to identify 3 categories of ribosomal genes in the same cell. First, a heterochromatic DNA methylated and nucleosomal form, a nucleosomal but non-DNA methylated form, and finally a transcribed form. A quantitative comparison of rRNA synthesis in ESCs and MEFs has shown that the number of active genes is not a significant factor in the regulation of rRNA synthesis. In embryonic cells, all genes are transcribed at the same time with low efficiency. In differentiated cells, a small portion of the genes are transcribed but very efficiently, this efficiency being related to the number of polymerase being transcribed. The different interaction profiles of Rrn3 and PolI near the transcription initiation site suggest that this difference is due to the regulation of initiation.

Les inhibiteurs de point de contrôle (ICI) ont révolutionné le traitement du cancer du poumon. Toutefois, plusieurs patients n'y répondent pas, suggérant qu'un mécanisme en aval, tel que l'activation des LyT par les cellules dendritiques (DC), pourrait être altéré. Or, le cancer du poumon altère la réponse des DC en réduisant la proportion de DC conventionnelles de type 1 (cDC1) et en induisant des processus régulatoires chez toutes les populations de cDC. Notre équipe a d'ailleurs identifié, dans un modèle de métastases pulmonaires B16F10, une population inhabituelle de DC CD103[exposant lo] CD11b⁺ au fort potentiel régulateur. Notre hypothèse était qu'il s'agit d'une sous-population de cDC2 acquérant un phénotype régulateur sous l'influence des cellules cancéreuses et qu'elles sont impliquées dans la physiopathologie du cancer. Nous avons vérifié la présence des DC CD103[exposant lo] CD11b⁺ et caractérisé leur accumulation dans deux modèles de tumeurs pulmonaires. Nous avons également déterminé leur origine et les facteurs menant à leur différenciation dans le cancer du poumon. Nos résultats montrent que les DC CD103[exposant lo] CD11b⁺ sont présentes dans les modèles d'adénocarcinome CMT167 et de tumeurs primaires KRASP-53. Cette population n'origine pas des DC1 et est une population de DC conventionnelles (cDC). Finalement, nous avons démontré que le contact direct avec les cellules cancéreuses est nécessaire à l'induction de l'expression des molécules régulatrices sur les cDC1 CD103⁺ et les cDC CD103[exposant lo] CD11b⁺, et que ce phénomène peut être bloqué en inhibant la voie Axl. Nous avons également tenté de développer un modèle de souris ne développant pas la sous-population de cDC2, sans succès. En bref, l'accumulation des cDC2 CD103[exposant lo] CD11b⁺ dans le cancer du poumon pourrait expliquer en partie la résistance aux ICI. La voie Axl pourrait également être une cible potentielle pour renverser le phénotype régulateur des cDC et améliorer le traitement du cancer du poumon. / Immune checkpoint inhibitors (ICIs) revolutionized lung cancer treatment. However, many patients don't respond to it or develop resistance, suggesting that a mechanism happening prior to T cell cytotoxic activity, such as T cell activation by dendritic cells (DCs), might be altered. Moreover, lung cancer alters DC antitumor response by reducing the proportion of highly specialized anti-cancer type 1 classical DCs (cDC1s) and inducing regulatory processes in all cDC populations. Our team identified, in a murine model of B16F10 lung metastasis, an unusual population of CD103[superscript lo] CD11b⁺ DCs expressing high levels of regulatory molecules. Our hypothesis was that these DCs are a subpopulation of cDC2 acquiring a regulatory phenotype under the influence of cancer cells and that they are involved in lung cancer physiopathology. In this memoir, we verified the presence and accumulation of the CD103[superscript lo] CD11b⁺ DCs in two models of lung tumors. We also determined their origin and factors leading to their accumulation in lung cancer. Our results show that CD103[superscript lo] CD11b⁺ DCs are present in a model of CMT167 orthotopic adenocarcinoma and in a KRAS-P53 mutation-based primary tumors model. This population also does not belong to the DC1 sub-population and are classical DCs (cDCs). Finally, we showed that direct contact with cancer cells is required to induce the expression of regulatory molecules on CD103[superscript lo] CD11b⁺ cDC2s and CD103⁺ cDC1s, and that this phenomenon can be blocked using an Axl pathway inhibitor. We also unsuccessfully tried to develop a mouse model lacking the cDC2 sub-population. The accumulation of CD103[superscript lo] CD11b⁺ cDC2s induced by lung cancer could explain at least part of the resistance to ICIs. Moreover, we identified the Axl pathway as a potential target to inhibit the DC regulatory phenotype induction, and this could be used in new therapies to improve lung cancer treatment.

L'exposition de souris au lipopolysaccharide (LPS) par le poumon est une intervention couramment utilisée à plusieurs fins dans la recherche expérimentale sur les poumons. Cependant, le spectre complet des altérations pulmonaires physiologiques causées par le LPS n'est pas défini. Ici, nous avons utilisé le flexiVent pour caractériser les changements dans la mécanique respiratoire induits par une seule exposition intranasale à une solution saline ou au LPS à 1 ou 3 mg/Kg chez des souris mâles C57BL/6. Ils ont été étudiés 24, 48 ou 96 h après l'exposition. Le système respiratoire a été sondé à la fois dans une petite plage de faibles volumes en utilisant l'oscillométrie et dans une large plage qui comprend des volumes élevés en utilisant des inspirations profondes et des manœuvres pression-volume. L'inflammation et les altérations histologiques ont également été examinées. Le LPS a provoqué une inflammation neutrophilique dans les lavages broncho-alvéolaires (BAL) et des infiltrations de cellules inflammatoires dans le tissu pulmonaire. Il a également augmenté la concentration de protéines totales dans les fluides des BAL et le nombre de cellules caliciformes dans l'épithélium. La mécanique respiratoire évaluée par oscillométrie a été légèrement affectée par le LPS, le changement le plus évident étant une augmentation de l'élastance. Le LPS affectait de manière plus marquée les lectures obtenues en sondant le système respiratoire dans une large plage comprenant des volumes élevés. En particulier, il a diminué la compliance et tous les volumes pulmonaires, y compris la capacité inspiratoire, la capacité pulmonaire totale, le volume résiduel et la capacité vitale. La plupart des altérations se sont produites tôt (24 h) et la plupart étaient initialement d'une ampleur similaire entre les deux doses de LPS. Ces altérations se sont ensuite souvent aggravées de 24 à 48 h, et cette aggravation était généralement plus importante et plus persistante (96 h) chez les souris exposées à 3 versus 1 mg/Kg. Nous soutenons que la plupart des altérations mécaniques causées par le LPS proviennent principalement de la consolidation pulmonaire. / Exposing mice to lipopolysaccharide (LPS) through the lung is an intervention commonly used for several purposes in experimental lung research. However, the full spectrum of physiological lung alterations caused by LPS is undefined. Here in, we have used the flexiVent to characterize the changes in respiratory mechanics induced by a single intranasal exposure to saline or LPS at either 1 or 3 mg/Kg in male C57BL/6 mice. They were studied 24, 48 or 96 h after exposure. The respiratory system was probed both within a small range of low volumes using oscillometry and within a large range that includes high volumes using deep inflations and pressure-volume maneuvers. Inflammation and histological alterations were also examined. LPS caused neutrophilic inflammation in bronchoalveolar lavages(BAL) and infiltrations of inflammatory cells within the lung tissue. It also rose the concentration of total proteins in BAL fluids and the number of goblet cells with in the epithelium. Respiratory mechanics assessed by oscillometry was modestly affected by LPS, the most obvious change being augmented elastance. LPS more markedly affected readouts obtained by probing the respiratory system within a large range that includes high volumes. In particular, it decreased compliance and all lung volumes, including inspiratory capacity, total lung capacity, residual volume and vital capacity. Most alterations occurred early (24 h) and most were initially of similar magnitude between the two doses of LPS. These alterations then often worsened from 24 to 48 h, and this worsening was generally greater and more persistent (96 h) in mice exposed to 3 versus 1 mg/Kg. We make the argument that most mechanical alterations caused by LPS mainly stem from lung consolidation.

Titre de l'écran-titre (visionné le 18 mars 2024) / L'infiltration de lymphocytes B (LB) dans les tissus adipeux entraine un dysfonctionnement du métabolisme énergétique dans un contexte d'obésité et de vieillissement en produisant des immunoglobulines G du sous-type 2c (IgG2c). Ces immunoglobulines sont considérées comme auto-immunes et leur production dépend en partie de l'activation du récepteur des lymphocytes B (BCR) et d'un récepteur Toll-Like (TLR) intracellulaire. En revanche, les voies métaboliques modulatrices de la production des IgG2c ne sont pas bien connues. Les présents travaux avaient pour but de mettre au point un système de culture *in vitro* de LB et une méthode de mesure quantitative de la production des IgG2c afin d'élucider des voies métaboliques potentielles. La mise au point du cocktail d'activation a été validée après avoir testé différentes combinaisons de molécules pouvant entrainer une augmentation d'expression d'IgG2c. Des LB de souris mâles et femelles, d'âges différents, ont été isolés par une méthode de sélection négative. À la suite des traitements avec différents cocktails d'activation, pendant 1, 3 ou 7 jours, l'expression des IgG2c a été mesurée par cytométrie en flux. Cette méthode a permis d'étudier de manière quantitative l'activation et de déterminer le temps d'activation optimal (3 jours) pour l'étude de l'expression des IgG2c. Nous avons déterminé que les meilleures conditions d'activation des LB pouvant stimuler la production d'IgG2c impliquaient la présence d'un activateur de BCR et du TLR9. L'âge et le sexe n'ont pas eu d'impact sur la production d'IgG2c dans ce modèle de culture cellulaire. Ceci suggère que les changements de production d'IgG2c pendant le vieillissement ne proviennent pas d'un dysfonctionnement interne des LB, mais de facteurs externes. Finalement, dans ces conditions d'analyses, la leptine semble freiner la production des IgG2c. Afin de mieux comprendre cette modulation et si cette dernière est affectée lors du vieillissement, d'autres études seront nécessaires. / B-cell infiltration in adipose tissue leads to dysfunctional energy metabolism in the context of obesity and aging by producing immunoglobulins G subtype 2c (IgG2c). These immunoglobulins are auto immune and their production depends on the activation of B-Cell Receptor (BCR) and intracellular Toll-Like Receptor (TLR) (TLR7 or TLR9). However, the specific metabolic pathways involved in modulating IgG2c production are not well known. The aim of the present work was to develop an *in vitro* B-cell culture system and a method for quantitative measurement of IgG2c production, as well as the determination of the metabolic pathways involved in modulating this production. Activation cocktails were optimized after testing different combinations of molecules that could induce IgG2c production. Primary B cells from male and female mice of different ages were isolated by negative selection. Cells were then seeded on non-adherent plates. After activation during 1, 3 or 7 days with different activation cocktails, IgG2c expression was measured by quantitative flow cytometry. In this setting, the optimal incubation time for the study of IgG2c production was 3 days. IgG2c production was significantly higher in the presence of BCR and TLR9 activators. Age and sex did not change IgG2c production. These results suggests that modulation in IgG2c production in aging does not result from an intracellular B cell dysfunction but is rather due to changes in external factors. Finally, preliminary results point to leptin as potential inhibitor of IgG2c production. In order to better understand this modulation, further studies are needed.

Thèse ou mémoire avec insertion d'articles. / L'omniprésence des polluants organiques persistants (POPs) dans l'environnement est due à leurs capacités à résister à la biodégradation et à se déplacer sur de grandes distances. Les POPs, dont plusieurs sont reconnus comme des perturbateurs endocriniens, sont prédominants dans l'Arctique canadien et les communautés qui y vivent présentent une plus faible espérance de vie et plus d'issues défavorables à la grossesse. Bien que de nombreux facteurs contribuent à ces observations sur la natalité et l'espérance de vie, l'exposition à ces contaminants peut jouer un rôle. La première hypothèse de cette thèse est donc qu'une exposition prénatale du père à des POPs provoque chez sa descendance des conséquences fœtales et placentaires pouvant persister jusqu'à l'âge adulte, et ce, sur plusieurs générations d'une lignée paternelle. C'est à la recherche d'une solution nutritionnelle que l'acide folique s'est retrouvé au cœur de notre seconde hypothèse, qui soutient qu'en raison de son action de donneur de groupements méthyles, une supplémentation maternelle en acide folique, correspondant à ce que les femmes en période périconceptionnelle consomment, est en mesure de contrer les impacts délétères des POPs sur la santé de plusieurs générations. Ces hypothèses ont été explorées à l'aide de quatre générations de rats, où des femelles fondatrices (F0) ont été divisées en quatre groupes de traitement. Elles ont alors été exposées à de l'huile de maïs ou un mélange de POPs représentatif de l'environnement arctique et nourries avec une diète contenant un apport suffisant ou supplémenté en acide folique avant l'accouplement et jusqu'à la naissance des ratons F1. À chaque génération, les fœtus et les placentas ont été évalués juste avant terme. Le ratio du poids du fœtus sur le poids du placenta, correspondant à l'efficacité placentaire, a été diminué en F1 et F2 en raison des POPs, alors qu'il a augmenté en F3 et F4. De plus, les POPs ont entraîné une réduction de la longueur de certains os longs des fœtus en F1 et F2, mais l'a augmenté en F4. L'histomorphométrie placentaire révèle des changements dans le labyrinthe et la zone basale du placenta en F1 et F2 seulement, indiquant un potentiel mécanisme compensatoire. À l'âge adulte, les POPs ont augmenté le poids des reins et du cerveau en F1, et ce dernier était plus faible en F2. La supplémentation en acide folique n'a eu que peu ou pas d'effets bénéfiques pour contrecarrer les POPs. Cependant, son action seule a montré certaines anomalies fœtales, telles que des omphalocèles ou des hydrocéphalies, à des incidences supérieures à ce qui est attendu normalement. Ces résultats confirment que les POPs sont capables d'affecter la santé développementale de plusieurs générations d'une lignée de rats mâles et que l'acide folique n'est pas l'alternative nutritionnelle espérée pour contrer leurs actions. / The ubiquity of persistent organic pollutants (POPs) in the environment is due to their ability to resist biodegradation and move over long distances. POPs, many of which are known to be endocrine disruptors, are particularly prevalent in the Canadian Arctic, and communities living there present a lower life expectancies and more adverse pregnancy outcomes. Many factors can influence birth outcomes and longevity; however, exposure to POPs may be a contributing factor. The first hypothesis of this thesis is therefore that a prenatal exposure of the father to POPs causes fetal and placental consequences in his offspring, which can persist until adulthood, and this, over several generations of a paternal lineage. It was in search of a nutritional solution that folic acid found itself at the heart of our second hypothesis, which states that because of its action as a donor of methyl groups, maternal supplementation with folic acid is able to counter the deleterious impacts of POPs on the health of several generations. These hypotheses were explored using four generations of rats, where founder females (F0) were divided into four treatment groups. These females were then exposed to corn oil or a mixture of POPs representative of the Arctic environment and fed either with a diet containing a sufficient or supplemented folic acid intake, before mating and until the birth of the F1 litters. At each generation, the fetuses and placentas were evaluated just before term. The fetal weight to placental weight ratio, associated with placental efficiency, was reduced in F1 and F2 due to POPs, whereas it was increased in F3 and F4. In addition, POPs reduced the length of some fetal long bones in F1 and F2 but increased it in F4. Placental histomorphometry revealed changes in placental areas (labyrinth and basal zone) in F1 and F2 only, indicating a potential compensatory mechanism. In adulthood, POPs increased kidney and brain weight in F1, and the latter was lower in F2. Folic acid supplementation had little or no beneficial effects in counteracting POPs consequences. However, supplementation with folic acid alone was associated with certain fetal abnormalities, such as omphaloceles or hydrocephalus, at incidences that were higher than normally expected. These results confirm that POPs are capable of affecting the developmental health of several generations of a male lineage in rats and that folic acid is not the hoped-for nutritional alternative to counter their actions.

Au Québec, il existe près de 6000 barrages et ouvrages régulateurs dont il est nécessaire d'assurer la sécurité et la stabilité. Les barrages-poids en béton, concernés par cette étude, sont soumis à plusieurs sollicitations telles que la poussée des eaux et l'action des sous-pressions. Ces sollicitations peuvent entraîner le cisaillement de l'ouvrage selon qu'elles se développent au sein d'une ou plusieurs interfaces suivantes: contact béton-béton, interface béton-roc de fondation et discontinuités roc-roc. La résistance au cisaillement de ces matériaux est gouvernée par leur friction et leur cohésion. La détermination de ces paramètres est donc primordiale dans l'établissement de la stabilité d'un barrage-poids en béton. Pour répondre à cette problématique, ce projet de maîtrise s'est concentré sur les paramètres de résistance au cisaillement (principalement l'angle de friction et la cohésion) des différentes interfaces des barrages, obtenus à partir des essais de résistance au cisaillement. Une base de données comportant plusieurs centaines d'essais a été constituée à partir de rapports d'essais de résistance au cisaillement disponibles sur des barrages-poids en béton du Québec.Au total, des essais provenant de 30 barrages-poids en béton, 4 carrières et 2 projets de barrages ont été incorporés dans la base de données. Ces ouvrages, construits entre 1911 à aujourd'hui, ont été investigués dans les années 1985 à 2010. Les données recueillies ont permis d'établir que plusieurs variables semblaient influencés [i.e. influencées] par la résistance au cisaillement. Les facteurs influençant les paramètres de résistance au cisaillement (tels que la nature du roc, la rugosité, l'effet d'échelle, la granulométrie, l'altération, etc.) ont été étudiés par des analyses statistiques. Notamment, les analyses en composantes principales ont permis d'établir des corrélations entre les différentes variables et les données d'essais, tandis que les classifications ascendantes hiérarchiques ont regroupé les données semblables et contribuer [i.e. contribué] à mieux comprendre les relations entre les variables. Plus particulièrement, ce sont les relations entre les paramètres de résistance au cisaillement et les types de roches formant les fondations rocheuses des barrages du Québec qui étaient recherchés [i.e. recherchées]. Les principaux résultats de ces analyses ont été les suivants : (1) Il n'existe pas de relation linéaire (c'est-à-dire directe) entre les paramètres de résistance au cisaillement et les divers types de rocher de fondation ; (2) Il n'y a pas d'effet d'échelle sur les résultats à l'échelle de l'éprouvette de laboratoire ; (3) Il existe une corrélation importante entre les paramètres de résistance au cisaillement et les paramètres de rugosité des épontes. Cette étude a donc permis de mieux comprendre le comportement au cisaillement des interfaces d'un barrage-poids en béton et d'établir que le facteur prépondérant demeure relié à la morphologie des épontes des discontinuités. En outre, certaines modifications à la méthodologie actuelle pour la détermination des paramètres de résistance au cisaillement ont été proposées, permettant d'approfondir les relations avec la rugosité des épontes.

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

L’aménagement progressif du territoire conduit à l’exploitation de nouvelles zones, actuellement délaissées, car présentant des risques pour la sécurité des usagers. C’est notamment le cas des zones d’effondrements potentiels qui sont liées à la présence de cavités souterraines. Parmi les nombreuses solutions préventives, le renforcement géosynthétique permet de prévenir les risques d’effondrement localisés. Cette solution de renforcement est largement utilisée à la fois pour ses avantages économiques et environnementaux, que pour sa facilité et rapidité de mise en œuvre. Néanmoins, les méthodes de conception existantes des plateformes granulaires renforcées par géosynthétiques sont fondées sur diverses hypothèses simplificatrice et ne prennent pas en compte toute la complexité du problème. En effet, ces méthodes ne considèrent pas par exemple l’influence du mode d’ouverture de la cavité, le foisonnement du sol granulaire au droit de la cavité ou encore la distribution de charge sur le géosynthétique après ouverture de la cavité.La présente étude tente d’améliorer les méthodes de dimensionnement en analysant les mécanismes développés dans la plateforme granulaire renforcée sur la base d’une campagne expérimentale couplée à des modélisations numériques.Un dispositif expérimental a été développé pour simuler l’ouverture d’une cavité sous une plateforme renforcée par géosynthétique. Ce dispositif permet de simuler deux modes d’ouverture : une trappe qui s’abaisse ou une ouverture concentrique, pour différentes hauteurs de plateformes. Les mécanismes de renforcement sont étudiés en mesurant la déflexion du géosynthétique, le tassement en surface et la distribution de contrainte verticale qui s’applique du le géosynthétique. Un modèle numérique par éléments finis a été calibré sur les résultats expérimentaux puis utilisé pour analyser finement les mécanismes pour de nombreuses configurations.Cette étude expérimentale et numérique a permis d’améliorer la compréhension des mécanismes de transfert de charge et de foisonnement dans la zone effondrée et de valider expérimentalement l’influence du mode d’ouverture sur les mécanismes. Sur la base de ces résultats, des propositions sont formulées pour améliorer le dimensionnement des plateformes renforcées par géosynthétiques soumises à des effondrements localisés. / The progressive development of the territory leads to the exploitation of new areas, which are currently being abandoned because they come up risks to the safety of users. This is particularly the case for areas of potential collapse that are related to the presence of underground cavities. Among the many preventative solutions, geosynthetic reinforcement prevents localized collapse. This solution is widely used for both its economic and environmental benefits, as well as for its ease and speed of setting up. However, the existing design methods for granular platforms reinforced by geosynthetic are based on various simplifying assumptions and do not take the complexity of the problem into account. These methods do not consider, for example, the influence of how the cavity is opened, the expansion of granular soil above the cavity, or the stress distribution on the geosynthetic after opening the cavity.The present study tries to improve the design methods by analyzing mechanisms developed inside the reinforced granular platform on the basis of an experimental study coupled with numerical simulations.An experimental device was developed to simulate the opening of a cavity under a platform reinforced by geosynthetic. This device allows simulating two types of opening: a trapdoor or a concentric opening, for various heights of platforms. The mechanisms are studied by measuring the deflection of the geosynthetic, the settlement at the surface and the stress distribution applied of the geosynthetic. A finite element model was calibrated on the experimental results then used to analyze mechanisms finely for many configurations.This experimental and numerical study allows improving the understanding of the stress distribution, the soil expansion above the cavity and experimentally validated the influence of the opening mode on the mechanisms. Based on these results, proposals are formulated to improve the design of geosynthetic-reinforced platforms subject to localized collapse.

Les chocs sans collision sont omniprésents dans l'Univers, notamment dans les restes de supernova, et sont formés via diverses instabilités plasmas dépendant essentiellement de la vitesse et de la magnétisation des flux de plasmas. La description de tels chocs nécessite une approche cinétique, tant analytique que numérique.Dans cette thèse, nous avons étudié, au travers de simulations Particle-In-Cell (PIC), les processus sous-jacents par lesquels les instabilités rentrent en compétition les unes avec les autres. Nous avons montré que la diminution du rapport des masses entre ions et électrons, souvent utilisée en simulations numériques pour accélérer la dynamique des chocs, peut avoir de fortes conséquences sur le transfert d'énergie entre particules durant la phase non-linéaire des instabilités.Ces dernières, comme l'instabilité acoustique ionique (IAI) amènent sous certaines conditions à la formation de chocs électrostatiques, pouvant donner naissance à la formation de trous dans l'espace des phases, se propageant dans la région aval du choc, et accélérant ce dernier. L'ajout d'un champ magnétique externe conduit à un changement de médiation du choc, pouvant varier entre l'IAI et les ondes magnéto-soniques lente ou rapide en fonction de l'obliquité entre le champ magnétique et la normale au choc. De plus, nous avons montré que l'orientation du champ magnétique permet de choisir entre une dispersion convexe ou concave des ondes plasma conduisant à la création d'ondes précurseurs dans les régions amont ou aval du choc.Ces chocs magnétisés se trouvent être correctement représentés par le modèle magnétohydrodynamique (MHD) tant qu'ils restent laminaire et que leur potentiel dans la région aval n'est pas suffisamment grand pour réfléchir les particules du milieu amont.Nous avons montré que même pour des chocs sous critiques, une fraction d'ions réfléchis, ne pouvant pas être représentés par la MHD, est suffisante à la croissance d'ondes solitaires en amont du choc, conduisant à l’accélération de ce dernier, mais pas à un processus d'auto-reformation comme pour les chocs super critiques.Bien que les échelles spatio-temporelles soient très différentes, les lois d'échelle rendent possible l'étude de tels phénomènes en laboratoire. Nos études numériques ont été faites dans un cadre de type tube à choc pouvant être testé expérimentalement.A ce titre, nous proposons dans cette thèse une expérience sur la création d'îlots magnétiques, formés par l’interaction de plasmas générés par l'irradiation de cibles par laser baignant dans un champ magnétique externe, et conduisant à la formation de tels chocs.Enfin, nous avons démontré expérimentalement et numériquement la formation de chocs électromagnétiques sans collisions par le biais de l'instabilité de Weibel stimulée par l'instabilité de batterie Biermann, conduisant à l'accélération de particules par le mécanisme de Fermi. Ce nouveau type d'expérience pourrait expliquer l'origine du rayonnement cosmique provenant des restes de supernova. / Collisionless shocks are ubiquitous in the Universe, especially in the supernova remnants, and are formed via various plasma instabilities mainly depending on the speed and magnetization of plasma flows. The description of such shocks requires a kinetic approach, both analytical and numerical.In this thesis, we have studied, through Particle-In-Cell (PIC) simulations, the underlying processes by which instabilities compete with each other.We have shown that the reduction of the ion-to-electron mass ratio, often used in numerical simulations to accelerate the dynamics of shocks, can have strong consequences on the energy transfer between particles during the non-linear phase of instabilities.These instabilities, like the ionic acoustic instability (IAI) lead under certain conditions to the formation of electrostatic shocks, which can give rise to phase space holes formation, propagating in the downstream shock region, and accelerating the shock.The addition of an external magnetic field leads to different shock mediation, which can vary between the IAI to the slow or fast magneto-sonic waves as a function of the obliquity between the magnetic field and the shock normal.Furthermore, we have shown that the orientation of the magnetic field makes it possible to choose between a convex or concave dispersion of the plasma waves leading to the creation of precursor waves in the upstream or downstream shock regions.These magnetized shocks are correctly represented by the magnetohydrodynamic (MHD) model as long as they remain laminar and their potential in the downstream region is not large enough to reflect the particles of the upstream medium.We have shown that even for sub-critical shocks, a fraction of reflected ions, which cannot be modeled by the MHD, is sufficient for the growth of solitary waves upstream of the shock, leading to the acceleration of the latter, but not to a process of 'self-reformation' as for super-critical shocks.Although spatio-temporal scales are very different, scaling laws make possible the study of such phenomena in the laboratory. Our numerical studies have been done in the context of shock tubes that can be experimentally tested.As such, we propose in this thesis an experiment on the creation of magnetic islands, formed by the interaction of plasmas generated by the irradiation of laser targets bathed in an external magnetic field, leading to the formation of such shocks.Finally, we experimentally and numerically demonstrated the formation of collisionless electromagnetic shocks through the Weibel instability stimulated by theBiermann Battery instability, and leading to particle acceleration by the Fermi mechanism.This new type of experiment could explain the origin of cosmic radiation from supernova remnants.

La fusion cellulaire est une méthode de génération de cellules hybrides combinant les propriétés spécifiques des cellules mères. Initialement développée pour la production d’anticorps, elle est maintenant aussi investiguée pour l’immunothérapie du cancer. L’électrofusion consiste à produire ces hybrides en utilisant un champ électrique pulsé. Cette technique présente de meilleurs rendements que les fusions chimiques ou virales, sans introduire de contaminant. L’électrofusion est actuellement investiguée en cuve d’électroporation où le champ électrique n’est pas contrôlable avec précision et le placement cellulaire impossible, produisant de faibles rendements binucléaires. Afin d’augmenter le rendement et la qualité de fusion, la capture et l’appariement des cellules s’avèrent alors nécessaires.Notre objectif a été de développer et de réaliser des biopuces intégrant des microélectrodes et des canaux microfluidiques afin de positionner et d’apparier les cellules avant leur électrofusion. Une première structure de piégeage se basant sur des plots isolants et l’utilisation de la diélectrophorèse a été réalisée. Afin d’effectuer des expérimentations sous flux, une méthode de scellement des canaux, biocompatible et étanche a été développée. Puis, le milieu d’expérimentation a été adapté pour l’électrofusion. En confrontant les résultats des expériences biologiques aux simulations numériques, nous avons pu démontrer que l’application d’impulsions électriques induisait la diminution de la conductivité cytoplasmique. Nous avons ensuite validé la structure par l’électrofusion de cellules. Un rendement de 55% avec une durée de fusion membranaire de 6 s a été obtenu. Dans un second temps, nous avons proposé deux microstructures de piégeage pour l’électrofusion haute densité. La première se base sur un piégeage fluidique, alors que la seconde, utilise ladiélectrophorèse sans adressage électrique à l’aide de plots conducteurs. Jusqu’à 75% des cellules fusionnent dans cette dernière structure. Plus de 97% des hybridomes produits sont binucléaires. Le piégeage étant réversible, les hybridomes peuvent ensuite être collectés pour des études ultérieures. / Cell fusion is a method to generate a hybrid cell combing the specific properties of its progenitor cells. Initially developed for antibody production, it is now also investigated for cancer immunotherapy. Electrofusion consists on the production of hybridoma using electric pulses. Compared to viral or chemical methods, electrofusion shows higher yields and this system is contaminant free. Actually, electrofusion is investigated in electroporation cuvettes, where the electric field is not precisely controllable and cell placement impossible, resulting in low binuclear hibridoma yields. To improve the fusion quality and yield, cell capture and pairing are necessary.Our objective was the development and realization of biochips involving microelectrodes and microfluidic channels to place and pair cells prior to electrofusion. A first trapping structure based on insulators and the use of dielectrophoresis has been achieved. In order to perform fluidic experiments, a biocompatible irreversible packaging was developed. Then, the experimental medium was optimized for electrofusion. Confronting the biological experiments and the numerical simulations, we showed that the application of electric pulses leads to a decrease of the cytoplasmic conductivity. The microstructure was validated by cell electrofusion. A yield of 55%, with a membrane fusion duration of 6 s has been achieved. Secondly, we proposed two trapping microstructures for high density electrofusions. The first one is based on a fluidic trapping while the second one uses dielectrophoresis, free of electric wiring, thanks to conductive pads. Up to 75% of paired cells were successfully electrofused with the conductive pads. More than 97% of the hybridoma were binuclear. The trapping being reversible, the hybridoma can be collected for further analysis.