Les amidures de lithium dérivé de 3-aminopyrrolidines chirales (3APLi) forment des<br />agrégats mixtes avec les alkyllithiens (3APLi : AlkLi) parfaitement caractérisés en<br />solution. L'étude de ces agrégats, d'une part par Résonance Magnétique Nucléaire<br />multinoyaux (RMN 1H/6Li/13C/15N), d'autre part par modélisation moléculaire, a permis,<br />au cours de cette thèse, de :<br />- confirmer le pliage (type azanorbornyle) de l'amidure grâce au double<br />marquage à l'azote 15N de l'azote intracyclique et du lithium 6Li ;<br />- observer et quantifier l'affinité relative des 3-APLi's pour les halogénures de<br />lithium LiX (X = Br, Cl). Les résultats suggèrent que la formation des<br />agrégats mixtes 3-APLi : LiX est favorisée, aux dépends des complexes 3-<br />APLi : AlkLi. ;<br />- évaluer le degré et la capacité d'agrégation des 3-APLi's en présence d'un<br />mélange d'alkylithiens (MeLi + nBuLi).<br />Les analyses et observations effectuées sont pour l'essentiel en accord avec les résultats<br />expérimentaux de synthèse asymétrique et permettent de justifier des variations d'excès<br />énantiomériques observées.

Ce travail est consacré a l'intercalation de deux typesC d'éspèces dans des structures lamellaires : d'une part de lithium dans FeWO4C1, d'autre part des ions complexes vanadate dans des hydroxydes doubles lamellaires. La réaction du lithium dans FeWO4C1 est réversible dans le domaine de composition FeWO4C1. L'analyse structurale sur monocrstal de FeWO4C1 et de l'affinement par la methoe de rietveld une foorte modification de l'environnement du fer lors de l'intercalation.<br />Des hydroxydes doubles lamellaires dérivés de Ni(OH)2 contenant des chaînes métavanadate intercalées ont été préparés par la chimie douce. Ces matériaux ont été caractérisés par diffraction des rayons X, spectroscopie infrarouge, analyser thermogravimétrique, analyse chimique et RMN du vanadium. L'étude du processus d'intercalation montre que des ions diperoxovanadate sont insérés de prime abord pouis polycondensent spontanément pour donner des chaînes métavanadate. La RMN du vanadium met en évidence le couplage de ce comportement à un phénomène de greffage, également spontané, des entités insérées aux feuillets.

Nous avons mené des investigations structurales et magnétiques sur les trois familles d'alliages nanocristallins Finemet, Nanoperm et Hitperm, dans lesquels le cobalt ajouté est supposé accroître la stabilité thermique température de cristallisation et température Curie plus élevées). En mesurant les cycles d'hystérésis en temps réeldurant la cristallisation des différents alliages, nous avons trouvé que l'état magnétique de la phase nanocristalline est différent en fonction de plusieurs paramètres. Le comportement magnétique global est fortement affecté par le fait que la phase amorphe reste ferromagnétique ou devint paramagnétique (lorsque la cristallisation se développe. Nous avons développé une méthode permettant de mesurerl'anisotropie longitudinale induite. Ceci nous a permis, pour la première fois, de mesurer directement cette anisotropie dans les rubans et les fils amorphes ou nanocristallins. Le modèle "back-stress" a été appliqué pour explique l'anisotropie induite par la contrainte dans ces alliages biphasés.

Au cours de ces travaux de thèse, nous avons étudié par microscopie magnétique à émission d'électrons balistiques (BEMM) les propriétés de magnétotransport d'électrons chauds de la vanne de spin Fe/Au/Fe épitaxiée sur GaAs(001). Dans ces expériences, la pointe d'un microscope à effet tunnel (STM) injecte localement un courant d'électrons chauds à la surface de la vanne de spin. La mesure sous champ magnétique du courant d'électrons balistiques collecté à l'arrière de l'échantillon donne accès aux propriétés locales de magnétoconductance de l'échantillon. Nous avons dans un premier temps étudié les propriétés de magnétotransport de vannes de spin planaires. Les mesures BEMM démontrent un magnétocourant d'électrons chauds pouvant atteindre 500 % à température ambiante. Ces forts effets de magnétoconductance ne sont que très faiblement dépendants des épaisseurs des électrodes de fer et ne peuvent donc être dus à l'asymétrie en spin de la longueur d'atténuation des électrons chauds dans les couches de fer. Dans cette structure épitaxiée, la polarisation en spin du faisceau d'électrons chauds s'acquiert principalement aux interfaces via des effets de structure électronique. L'électron traversant les couches minces métalliques se propage comme un état de Bloch. Sa transmission aux différentes interfaces se fait en conservant d'une part la composante transverse k║ du vecteur d'onde électronique, et d'autre part, la symétrie de la fonction d'onde. Au-dessus de la barrière Schottky, les électrons chauds sont collectés dans la vallée Г du GaAs se projetant à l'interface dans la direction k║=0. Dans cette direction k║=0, la conservation de la symétrie de la fonction d'onde à l'interface Fe/Au conduit au filtrage des états de Bloch de symétrie Δ1 du fer. Ces états de symétrie Δ1, totalement polarisés en spin, sont responsables des forts magnétocourants d'électrons chauds observés. Cette analyse est confirmée expérimentalement par l'observation d'une corrélation entre amplitude du magnétocourant et masse effective du substrat semiconducteur. En augmentant la masse effective du semiconducteur, on ouvre le collimateur filtrant le courant d'électrons chauds autour de la direction k║=0, et le magnétocourant diminue sans modifier la vanne de spin. Dans un second temps, tirant partie de la résolution latérale du microscope et de sa sensibilité au magnétisme, des microstructures de fer préparées sous ultra-vide par évaporation à travers un masque (méthode du nanostencil) ont été étudiées. Dans ces structures, la modulation du courant collecté par la structure locale en domaines magnétiques a permis la réalisation d'images magnétiques avec une haute résolution spatiale. Les contrastes observés sur ces microstructures sont en excellent accord avec les images BEMM calculées à partir de simulations micromagnétiques ouvrant la voie à une microscopie magnétique quantitative à forte sensibilité et résolution latérale nanométrique.

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

La rencontre des aciers électriques et de l'électrotechnique est déjà une vieille histoire d'amour (plus de cent ans) avec de grands moments tels que le feuilletage des noyaux magnétiques et l'avènement des tôles à grains orientés pour l'aspect matériau, la découverte des mécanismes réglant l'aimantation des matériaux magnétiques et la formulation de modèles de comportement magnétique de plus en plus proche du matériau réel (tels les modèles développés par. Bertotti) pour l'aspect modélisation des matériaux. On pourrait alors croire que tout est fait et qu'une telle somme de recherches n'a pu que déboucher en pratique sur une optimisation "idéale" des dispositifs électrotechniques. En fait, il n'en est rien et beaucoup reste à faire pour intégrer de façon optimale et générale un acier électrique dans un dispositif électrotechnique ; les raisons de cette difficulté à optimiser un matériau dans une application donnée sont les suivantes : si la principale raison de très large utilisation des aciers électriques laminés est leur forte aimantation à saturation (2-2,15 T) alliée à un faible coût (quelques F/kg) et une grande facilité de production et d'utilisation, en revanche leurs fortes anisotropies magnétocristaïline et magnétostrictive sont des points faibles qui contrôlent dans le même rapport l'amplitude des phénomènes d'hystérésis, de non linéarité et d'anisotropie de la loi d'aimantation et dans certains cas les phénomènes de vibration. L'amplitude de ces caractéristiques intrinsèques aux aciers électriques à des conséquences déterminantes sur leur intégration dans les dispositifs : du fait de l'anisotropie, la seule façon d'améliorer sensiblement les performances magnétiques est de mieux contrôler la texture du matériau. Cela a été bien illustré par le développement des tôles G.O. pour transformateur : la texture de Goss qui y règne, est en effet avec la texture {100} <001> dite "cubique", la texture idéale pour optimiser un transformateur de puissance. En revanche, dans la plupart des autres cas d'application électrotechnique, le matériau idéal (c'est-à-dire souvent la texture) este à créer : quoiqu'en général ce matériau idéal soit bien cerné, c'est le procédé industriel de fabrication qui est toujours limitant. Les cas des aciers électriques pour machines tournantes et des tôles magnétiques pour utilisation en moyenne fréquence sont les 2 principaux axes de recherche de matériau approprié en électrotechnique, et je m'y suis donc attaché sous l'angle de la texture, principale voie d'amélioration potentielle. L'association des caractères affirmés de non linéarité, anisotropie et hystérésis a pour autre conséquence importante de rendre le matériau très complexe sur le plan de son comportement magnétique, et donc aussi sur le plan de la prédiction de celui-ci. En particulier, les hypothèses l'isotropie, de linéarité et d'univocité de la loi d'aimantation sont trop grossières pour pouvoir représenter correctement le comportement du matériau. Or la conception et l'optimisation des dispositifs électrotechniques procèdent de plus en plus par la modélisation électromagnétique ; celle-ci, pour accroître sa pertinence, s'appuie tout autant sur le développement d'outils, de méthodes et de moyens de calculs que sur l'intégration dans ses codes de modèles plus précis. La conception de modèles de comportement magnétique plus pertinents se situe à ce niveau et fait suite à un réel besoin e l'activité du L.E.G. en modélisation par éléments finis. Dans cette logique, je me suis donc attaché à réer et développer une activité de conception de modèles de comportement magnétique au sein du L.E.G.

La barrière hémato-encéphalique (BHE) représente un obstacle physiologique à l'acheminement de molécules thérapeutiques dans le traitement des tumeurs cérébrales. Une approche afin de faciliter le transport au-delà de la BHE implique l'activation des récepteurs des kinines. Notre objectif était de caractériser la perméabilisation pharmacologique de la BHE avec des analogues synthétiques stables des récepteurs B1 et B2 des kinines (rB1 et rB2) chez le rat Fischer implanté d'un gliome F98. Pour ce faire, une série de peptides agonistes a été développée et synthétisée dans nos laboratoires. Les meilleurs candidats ont ensuite été sélectionnés pour leur affinité et activité envers leur récepteur spécifique, ainsi que leur durée d'action et leur résistance au métabolisme enzymatique. Nous avons ensuite caractérisé l’expression du rB1 et du rB2 dans notre modèle animal. Les deux sous-types de récepteurs ont été détectés sur les cellules tumorales et les cellules endothéliales de la vascularisation tumorale (RT-PCR et immunohistochimie). Nous avons évalué la perméabilité de la BHE avant et après l'infusion (i.a. ou i.v.) des différents agonistes choisis à l'aide de l'imagerie par résonance magnétique (IRM) dynamique avec des agents de contraste de différents poids moléculaire (Magnevist™ 0,5 kDa et Gadomer™ 17 kDa). Les images pondérées T[indice inférieur 1] ont été analysées pour la présence ou l'absence d'augmentation du contraste à l'intérieur et aux environs de la tumeur et traitées mathématiquement pour obtenir le volume de distribution de l'agent de contraste (CADV). Ces CADV ont ensuite été comparés pour mettre en évidence une perméabilisation vasculaire induite par les agonistes. Nos résultats montrent que les agonistes du rB1 (NG29) et du rB2 (R523) augmentent, de façon dose-dépendante, les CADV du Gd-DTPA et du Gadomer. L'augmentation du CADV induite par le NG29 a été annulée par l'antagoniste sélectif du rB1 R892 et l'inhibiteur des cyclooxygénases méclofénamate, alors que celle induite par le R523 a été annulée par l'antagoniste sélectif du rB2 HOE140 et l'inhibiteur des NO synthases L-NA. Enfin, nous avons évalué l'impact d'une co-stimulation des deux récepteurs sur la perméabilité de la BHE. Cette double activation a été faite soit par co-injection des agonistes rB1 et rB2, ou à l’aide d'un nouvel agoniste rB1/rB2 hétérodimérique, développé dans nos laboratoires. Ces différentes approches ont un effet additif sur la perméabilité de la BHE. L’ensemble de nos résultats soutiennent l’utilisation des agonistes synthétiques des rB1 et rB2 (administrés seuls ou en combinaison) afin d'améliorer l'acheminement de macromolécules thérapeutiques aux tumeurs cérébrales.

Les métalloprotéinases de matrice (MMPs) sont des enzymes impliquées dans la restructuration tissulaire et la migration cellulaire. La MMP-2, en particulier, a été reconnue comme biomarqueur de la progression ou du pronostic de plusieurs pathologies, comme l'arthrite, l'athérosclérose, l'infarctus et le cancer. Son rôle exact est mal caractérisé. Pour ces raisons, il est important de développer des outils pour nous permettre d'étudier la MMP-2 de manière spécifique et non invasive. Actuellement, il existe une grande quantité de sondes optiques (imagerie optique), d'agent de contrastes (imagerie par résonance magnétique) et de radiotraceurs (tomographie d'émission par positrons et tomographie d'émission monophotonique) ciblant les MMPs. Par contre, aucune de ces molécules ne permet de quantifier spécifiquement l'activité MMP-2, particulièrement envers la MMP-9 qui possède des substrats similaires. De plus, la plupart des études publiées sur le sujet sont incomplètes. Cette Thèse résume nos progrès dans le développement de molécules permettant de cibler spécifiquement et d'effectuer l'imagerie de la MMP-2. Toutes les molécules testées sont activées rapidement par la MMP-2 et se révèlent sélectives in vitro par rapport aux MMP- 3, MMP-7 et MMP-9. Tout d'abord, un agent de contraste (PCA2-switch) est évalué dans un modèle de tumeur sous-cutanée chez la souris et nous permet de différencier entre des tumeurs possédant des niveaux d'activité faible ou élevé de la MMP-2. Nous explorons ensuite une série de sondes fluorescentes activables, dont l'une permet l'obtention de résultats prometteurs in vitro (haut rendement de l'atténuation et haute spécificité d'activation par la MMP-2 par rapport à la MMP-9). Toutefois, cette sonde ne se révèle pas spécifiques in vivo - plutôt, toutes les sondes testées résultent en l'obtention d'une distribution similaire à la distribution d'une molécule contrôle (non spécifique). L'une des principales limitations du domaine de l'imagerie des MMPs est le manque de contrôle pour différencier la captation et l'activation spécifique de la captation non spécifique des molécules testées. La dernière section de cette Thèse inclut une étude de captation tumorale dans un modèle de tumeur sous-cutanée et de radiothérapie. Cette étude met en évidence l'implication de la captation non spécifique dans le signal observé en imagerie.

La réfrigération magnétique est une technologie innovante de production de froid, qui peut remplacer la technique classique de compression-détente de fluides frigorigènes. Son principe est basé sur l'effet magnétocalorique qui se traduit par le refroidissement ou l'échauffement de certains matériaux sous l'action d'un champ magnétique. Ce travail de thèse s'est déroulé dans le cadre d'un projet " CARNOT Energies du futur " et s'oriente vers l'étude magnétothermique et fluidique de systèmes de réfrigération. Pour cela, un outil numérique a été développé à l'aide du logiciel FLUENT afin de décrire le comportement thermique de différents régénérateurs, cœur même des systèmes de RM. En parallèle, deux systèmes de réfrigération magnétique ont été développés et améliorés, chacun d'eux présentant des performances intéressantes. Ces résultats ont permis de comprendre et définir les facteurs les plus influents sur leurs performances, et en déduire ainsi leurs conditions de fonctionnement optimales

Ce travail de th'ese est consacré à la conception, la réalisation technologique et la caractérisation fonctionnelle d'un nouveau type de capteur de champ magnétique MEMS 3D. Différent de l'approche classique utilisée pour des magnétomètres MEMS 3D, le capteur conçu dans le cadre de cette thèse n'a pas comme base le principe de la force de Lorentz, mais se sert des avantages qu'offrent les matériaux magnétiques intégrés dans des systèmes MEMS. Le matériau magnétique subit un moment lorsqu'il est soumis à un champ magnétique environnant. Le principe de détection du signal est basé sur la piézorésistivité et utilise des jauges en silicium mono-crystallin avec une section nanométrique. Le concept technologique convient également pour la fabrication de capteurs inertiels et est donc une approche prometteuse pour la fabrication des centrales de mesure inertielle (IMUs). La conception est principalement basée sur un modèle de bruit. En dehors de la considération des limitations technologiques, des aspects mécaniques, magnétiques et thermiques sont également pris en compte. Deux pistes ont été étudiées pour l'intégration du matériau magnétique. Une première option consiste dans l'intégration d'aimants terres-rares comme SmCo et NdFeB. Une deuxième option a pour objet l'intégration des multi-couches antiferromagnétiques et ferromagnétiques, couplées par le couplage d'échange. La réalisation technologique bien exigeante des ces deux approches sera présentée avec une concentration particulière sur les propriétés magnétiques des matériaux utilisés. Une autre partie sera consacrée à la caractérisation des contraintes mécaniques dans des couches minces qui peuvent devenir problématiques pour les micro-systèmes conçus dans le cadre de ce travail. Au final, la fabrication du capteur ainsi que des caractérisations fondamentales seront présentées afin d'établir une preuve expérimentale pour le concept du capteur.