L’augmentation de la concentration en CO2 dans l’atmosphère, principalement due auxactivités anthropiques, induit une augmentation de la pCO2 dans les eaux de surface océaniques quiengendre des modifications substantielles au sein du système des carbonates, un phénomène connusous le nom d’acidification des océans. Les échinides seraient particulièrement sensibles àl’acidification des océans dû au fait que ce sont des organismes osmoconformes et qu’ils édifient unsquelette constitué de calcite magnésienne, une des formes les plus solubles de carbonate decalcium. Les cidaroïdes, un clade basal d’échinides, possèdent une physiologie acide-base particulièrepar rapport à celle des autres échinides, les euéchinoïdes. Ils possèdent un pH extracellulaire bas,une pCO2 extracellulaire élevée et une alcalinité similaire à celle de l’eau de mer ;leur liquidecoelomique est donc sous-saturé par rapport à la calcite magnésienne. Ils édifient des piquantsprimaires constitués d’une couche de minéral externe, le cortex, qui, à maturité, est dépourvud’épiderme, laissant le minéral en contact direct avec l’eau de mer. La couche corticale est ensuitecolonisée par un biofilm et des épibiontes. Etonnamment, les cidaroïdes ont déjà survécu à la crised’acidification survenue au Permien-Trias et, à l’heure actuelle, certains membres de ce clade viventsous l’horizon de saturation du minéral qui forme leur squelette. Les cidaroïdes sont donc un modèleintéressant pour l’étude des mécanismes permettant aux organismes marins de faire face àl’acidification des océans. L’objectif de la présente thèse est d’étudier les caractéristiquesmorphologiques et physiologiques qui permettent aux cidaroïdes de résister aux faibles valeurs depH de l’eau de mer. Différents aspects seront abordés :(1) l’impact de l’acidification des océans surla dissolution et les propriétés mécaniques du squelette des cidaroïdes ;(2) la morphogenèse et lespropriétés du cortex en relation avec sa résistance à l’acidification des océans ;(3) le rôle desorganes de Stewart, qui pourraient être impliqués dans la régulation ionique ;(4) la chimie descarbonates, les conditions d’oxygénation et la présence d’un métabolisme anaérobique dans lecompartiment extracellulaire général occupé par le liquide coelomique.Les plaques du test du cidaroïde Eucidaris tribuloides, soumis à une diminution du pH de l’eaude mer de 0,4 ou 0,7 unités et présentant un liquide coelomique sous-saturé, n’ont pas été affectéespar la dissolution. Aucune trace de dissolution n’a pu être observée sur les piquants primaires (dû àla présence des épibiontes) mais des traces de dissolution ont été observées sur les piquantssecondaires. Cependant, les propriétés biomécaniques des piquants primaires et secondaires n’ontpas été affectées par la diminution du pH de l’eau de mer. La forte densité du cortex et la présencedu biofilm et des épibiontes sur l’ensemble de la hampe des piquants primaires constituent uneprotection qui limiterait la dissolution du minéral. En général, le squelette des piquants primaires descidaroïdes possèdent une concentration plus faible en magnésium que celui des piquants primairesdes euéchinoïdes de la même région. Cela pourrait aussi leur conférer une plus faible solubilité.Les organes de Stewart d’Eucidaris tribuloides n’ont pas présenté d’évidence ultrastructuralepermettant de leur conférer un rôle dans le transport d’ions. Lorsque les oursins ont été soumis àune diminution du pH de l’eau de mer de 0,4 ou 0,7 unités, la densité des éléments squelettiquesprésents au sein de leur paroi, les spicules, n’a pas été impactée. De même, la diminution du pH n’apas eu d’impact sur la dissolution des spicules. Cela indique que le mésothélium constitue unebarrière efficace séparant le liquide coelomique sous-saturé du squelette. La position des organes deStewart au sein de la cavité générale et la composition de leur paroi (similaire à celle des ampoulespodiales) supportent l’idée que ces organes sont impliqués dans des échanges gazeux. Ces organesseraient donc impliqués dans l’oxygénation du coelome péripharyngien, et plus particulièrement desmuscles de la lanterne d’Aristote, ce dernier baignant dans la cavité générale hypoxique.Une faible pO2 et la présence de produits du métabolisme anaérobie, le lactate et le malate,ont été mesurés au sein du liquide coelomique de cidaroïdes. Ces acides organiques sontprobablement responsables du faible pH de leur liquide extracellulaire. La concentration de cesderniers serait liée au régime alimentaire carnivore des cidaroïdes. Les faibles valeurs de pH au seindu liquide coelomique des cidaroïdes induisent un déplacement de l’équilibre des carbonates versdes concentrations en CO2 plus élevées. Ces dernières rendent les effets de l’augmentation de lapCO2 de l’eau de mer négligeables et permettent de maintenir un gradient de CO2 entre les fluidesextracellulaires et l’eau de mer.En conclusion, les cidaroïdes adultes semblent résistants à l’acidification des océans dû à leurphysiologie acide-base particulière et aux différents structures qui protègent leur squelette. / Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Ce travail de thèse se veut une contribution à l’homogénéisation numérique des milieux élasto-plastiques hétérogènes aléatoires via des calculs sur des grands volumes. La thèse comporte deux parties principales. La première est dédiée à la réponse élasto-plastique macroscopique des composites, à distribution aléatoire de la seconde phase, sollicités en traction uniaxiale. La deuxième est focalisée sur la réponse macroscopique à la limite d’écoulement des milieux poreux aléatoires sur une large gamme de triaxialités. Dans la première partie, nous décrivons une méthode d’homogénéisation numérique pour estimer la réponse élasto-plastique macroscopique de milieux composites aléatoires à deux phases. La méthode est basée sur des simulations éléments finis utilisant des cellules cubiques tridimensionnelles de différentes tailles mais plus petites que le volume élémentaire représentatif de la microstructure. Dans une seconde partie, nous décrivons une étude d’homogénéisation numérique par éléments finis sur des cellules cubiques tridimensionnelles afin de prédire la surface d’écoulement macroscopique de milieux poreux aléatoires contenant une ou deux populations de vides. La représentativité des résultats est examinée en utilisant des cellules cubiques contenant des vides sphéroïdales, répartis et orientés aléatoirement. Les résultats numériques sont comparés à des critères d’écoulement existants de type Gurson. / This PhD dissertation deals with the numerical homogenization of heterogeneous elastic-plastic random media via large volume computations. The dissertation is presented in two main parts. The first part is dedicated to the effective elastic-plastic response of random two-phase composites stretched under uniaxial loading. The second part is focused on the effective yield response of random porous media over a wide range of stress triaxialities. In the first part, we describe a computational homogenization methodology to estimate the effective elastic-plastic response of random two-phase composite media. The method is based on finite element simulations using three-dimensional cubic cells of different size but smaller than the deterministic representative volume element of the microstructure. In the second part, we describe using the finite element method a computational homogenization study of three-dimensional cubic cells in order to estimate the effective yield surface of random porous media containing one or two populations of voids. The representativity of the overall yield surface estimates is examined using cubic cells containing randomly distributed and oriented spheroidal voids. The computational results are compared with some existing Gurson-type yield criteria.

L’étude présentée dans ce manuscrit consiste au développement d’une nouvelle formulation catalytique performante à base d’argent supporté et à la recherche des conditions réactionnelles optimales pour l’obtention d’une sélectivité accrue vers l’acide glycolique à partir de glycérol en phase liquide. L’obtention d’un catalyseur performant est basée sur le choix adéquat du support et de la phase active, ainsi que du mode de synthèse à mettre en œuvre. Pour cela, la méthodologie a consisté à caractériser différents catalyseurs par de nombreuses techniques (BET, DRX, SFX, SPX et MET) et à mesurer leur activité catalytique. Dans un second temps, les conditions réactionnelles (température, pH, ratio réactifs/catalyseur) ont été optimisées sur les meilleures formulations identifiées sur glycérol pur. Cette optimisation a été couplée à une étude cinétique pour acquérir une meilleure compréhension du fonctionnement des catalyseurs et des mécanismes de réaction. Dans la dernière partie de ce travail est envisagée une potentielle évolution du procédé vers une industrialisation et une alimentation en continue du glycérol. Ainsi la meilleure formulation a été soumise à des tests de recyclage en utilisant du glycérol pur et de qualité moindre (donc moins coûteux). De plus, le travail s’est porté sur la conception de catalyseurs sous forme d’extrudés en s’inspirant des meilleures formulations obtenues sur poudre. Les performances de ces catalyseurs extrudés ont été comparées à celle d’un catalyseur commercial afin d’évaluer la pertinence du système. / The study presented in this thesis, concerns the development of a new silver supported based catalyst and the optimization of liquid phase reaction conditions with the challenge of higher glycolic acid productivity from glycerol. Optimization of catalyst composition and performances included the correct choice of support and active phase, as well as the method of preparation. Further, the catalysts have been characterized by numerous techniques (BET, XRD, XRF, SPX and TEM) and their catalytic activity has been measured. Finally, using the best identified catalyst formulations, the reaction conditions (temperature, pH, ratio reagents/catalyst) have been also optimized. This optimization has been coupled with a kinetic study to better understanding the catalysts behavior and reaction mechanisms. In the last part of this work, a transition to industrial process conditions is considered as well as the potential process evolution to a continuous glycerol supply. Thus, the best catalytic formulation was subjected to recycling tests using both pure and crude glycerol fractions. Furthermore, extruded shaped catalysts were synthesized and its performances measured versus commercial catalyst ones.

La détermination des conditions physiques dans des milieux énergétiques tels que les nuages moléculaires interstellaires et les plasmas froids (température, densité du gaz, abondance moléculaire) requiert la connaissance des taux de collisions des molécules par collisions avec les espèces dominantes que sont e−, H, He et H2. Dans ce cadre, des calculs de chimie quantique et de dynamique collisionnelle ont été réalisés pour HCl en collision avec He et H2 et pour les collisions ions-électrons les systèmes BeH+ (et ses isotopes) et H2+ ont été étudiés. Les conséquences découlant de ces calculs sur les milieux énergiques sont présentées. / The determination of the physical conditions in energetic media such as interstellar molecular clouds and cold plasmas (temperature, gas density, molecular abundance) requires the knowlegde of collisional rate coefficients of molecules in collisions with the dominant species which are e, H, He and H2. In this context, quantum chemistry calculations and collisional dynamics were performed for HCl in collision with He and H2 and the electron-ion collisions for BeH+ (and its isotopes) and H2+ were studied. The consequences of these calculations on the energetic media are presented.

Les milieux côtiers et estuariens sont aujourd’hui particulièrement impactés par les activités anthropiques qui se traduisent par des stress multiples s’exerçant sur les populations aquatiques (stress chimique, thermique, hypoxique,…). La présence de cocktails de polluants complexes dans les eaux peut avoir des conséquences non seulement sur les écosystèmes aquatiques, mais également sur les populations humaines situées au sommet de la chaîne trophique. Au cours de ce travail de thèse, deux études ont été menées parallèlement en France et au Québec, sur deux poissons considérés comme des espèces sentinelles en milieux estuariens, respectivement le flet (Platichthys flesus) et le poulamon (Microgadus tomcod). Une batterie de biomarqueurs a été mise en œuvre, en considérant différents niveaux d’organisation biologique, c’est-à-dire en analysant les réponses au stress chimique du niveau moléculaire au niveau individuel (expression de gènes, activité de détoxification, fonctionnement du système immunitaire, métabolisme énergétique, indices de condition). L’objectif principal de cette étude était de rechercher les biomarqueurs les plus pertinents pour évaluer la qualité des écosystèmes estuariens, en prenant en compte les spécificités des milieux contaminés et des espèces sentinelles.Dans un premier temps, la réponse du flet a été explorée en conditions contrôlées, après une contamination de 29 jours avec un cocktail de HAPs et PCBs à des doses environnementales, suivie de 14 jours de récupération. Le cocktail de polluants, administré par l’alimentation, affecte le système immunitaire et induit des processus de détoxification et des dommages à l’ADN. L’augmentation de l’expression du composant C3 du complément et du TNF-receptor suggère que les polluants provoquent une réponse inflammatoire au niveau du foie. La mesure du lysozyme apparait comme l’un des marqueurs les plus sensibles du système immunitaire face aux contaminants. Enfin, cette étude met en évidence une corrélation entre l’expression du gène Cytochrome P450 1A1 et les dommages à l’ADN.Ces marqueurs ont été dans un second temps mis en œuvre dans l’analyse des réponses de populations naturelles de flet puis de poulamon à la contamination chimique. Il apparait dans ces deux études que la réponse du système immunitaire est complexe, certaines fonctions étant inhibées (capacité de phagocytose) alors que d’autres sont activées en présence de polluants (expression du C3 et du TNF-R, prolifération lymphocytaire). De plus, l’approche multiparamètres confirme que certains marqueurs testés en laboratoire peuvent être également pertinents pour diagnostiquer la qualité des milieux estuariens. Les études réalisées sur les populations de flet et de poulamon montrent un différentiel entre sites contaminées versus sites témoins, au niveau de plusieurs biomarqueurs (métabolisme énergétique, activités de détoxification, réponses immunitaires, indices de condition), selon les sites échantillonnés et l’âge des poissons (cohortes 0+ ou 1+). / Coastal and estuarine environments are mainly impacted by anthropogenic activities that lead to several stress (chemical and/or thermal stress, hypoxia…). Presence of complex mixtures of contaminants could create serious damages in aquatic ecosystems and also in human populations.During this work, two studies were carried out in France and Québec, on two species: the European flounder (Platichthys flesus) and the Atlantic tomcod (Microgadus tomcod), these fishes being considered as sentinel species of the water estuarine quality. A multi-parameter approach was conducted considering the fish responses to the chemical stress, from molecular to individual levels (gene expression, detoxification process, functioning of the immune system, energetic metabolism and condition index). The main objective of this study was to identify the more pertinent biomarkers to evaluate the estuarine water quality.Firstly, the flounder responses were studied in controlled conditions after 29 days of contamination with environmentally relevant concentrations of PAHs and PCBs in food, followed by a 14 days recovery period. The contaminated diet impacted the immune system and showed an increase of the detoxification process and of the DNA damages. Up-regulation of the complement C3 and TNF-receptor gene expressions could be explain by an inflammatory response in liver. The lysozyme level was also impacted and appeared to be the more sensitive immune parameter to the chemical stress. This study underlined a significant correlation between the Cytochrome P450 1A1 expression level and the DNA damage.Secondly, the previous markers were explored on the flounder and the tomcod, considering the fish population responses to contaminants in the field. These two studies underlined the complexity of the immune responses to contamination, some functions being inhibited (capacity of phagocytosis) whereas others being enhanced (expression of C3 and TNF-R, proliferation of lymphocytes). Moreover, this multiparameter approach confirmed the pertinence of several markers in experimental conditions as in the field. This study carried out on flounder and tomcod populations showed differential responses of populations in contaminated vs in pristine sites (particularly considering: energetic metabolism, detoxification process, immune response and condition index), linked to fish aging (0+ vs 1+ cohorts).

Le système urinaire a pour objectif l’élimination des produits du catabolisme sous forme d’urine. Cette fonction permet au sang d’être épuré en permanence et de maintenir ainsi l’équilibre de la composition sanguine (homéostasie). Plus précisément, la vessie est un réservoir extensible et étanche, responsable de l’emmagasinage de l’urine à basse pression, avant qu’elle soit évacuée hors de l’organisme. Diverses pathologies peuvent compromettre ces propriétés et endommager gravement le haut appareil urinaire. La confection d’une néovessie est alors essentielle pour assurer une collecte à basse pression de l’urine. La reconstruction vésicale par les techniques de chirurgie est associée à des complications cliniques significatives, causées principalement par l’absence de protection contre l’urine, normalement assurée par un épithélium hautement spécialisé : l’urothélium. Contrairement aux débuts de l’ingénierie tissulaire, pendant lesquels l’organisation cellulaire et moléculaire étaient relativement négligées, celles-ci sont aujourd’hui fortement prises en compte. C’est pourquoi cette technique fait appel à diverses matrices et aux cellules de l’hôte pour reproduire un substitut aussi conforme que possible au tissu natif. Toutefois, à ce jour, aucun modèle de substitution n’a été en mesure de pallier aux limites précédemment documentées. La complexité du remplacement vésical motive donc notre équipe à rechercher un substitut alternatif plus adapté cliniquement. L’objectif de ce projet de recherche était la mise au point de nouvelles méthodes pour parvenir à l’élaboration d’un substitut vésical comparable à la muqueuse d’une vessie native, puis la caractérisation de notre modèle aussi bien au plan structural que fonctionnel. Á partir de tissu porcin, plusieurs types cellulaires composant la paroi vésicale sont extraits simultanément puis caractérisés in vitro. Les cellules mésenchymateuses et urothéliales évoluent alors dans une culture tridimensionnelle pour former par génie tissulaire un tissu manipulable. La caractérisation de notre modèle vésical légitimise cette méthode qui semble très prometteuse pour répondre aux besoins dans le domaine / The purpose of the urinary tract is to ensure the evacuation of catabolic products in urine form. This function permits to preserve the equilibrium and consistency of the blood components (homeostasis). More precisely, the bladder is a watertight and compliant reservoir in charge of urine storage at low pressure, before its evacuation out of the organism. The bladder is subject to various pathologies, which could compromise its specific properties and damage the upper urinary tract. Therefore, the elaboration of a new reservoir is essential to collect the urine at low pressure. Surgical reconstruction is associated to significant complications, principally due to the lack of protection against urine, physiologically ensured by the highly specialized uro-eptithelium. Contrarily to the beginning of tissue engineering, cellular and molecular organizations are strongly considered nowadays. It is the reason why this discipline needs different matrices and host cells to reproduce a substitute conform to the original organ. But to date, no bioengineered models were able to completely overcome the limitations previously reported. The complexity of the vesical replacement remained a major challenge that led our team to research a more efficient bladder substitute. This project describes the approaches elaborated to achieve a vesical substitute comparable to the bladder mucosa. In addition, the structural and functional properties of our in vitro reconstructed models will be characterized with the use of different techniques. Based on our previous studies, several cellular types were isolated from the bladder wall, and then characterized in vitro. Using specific techniques of tissue-engineering, bladder mesenchymal and urothelial cells evolve in a three-dimensional culture to produce a tissue easy to handle. The maturation degree of our reconstructed models reached satisfactory characteristics to meet the need in the bladder regenerative field, and could led to better post-surgical results.

La reconstruction de la cornée in vitro fait l'objet de plusieurs études depuis quelques années. Cependant, la majorité des travaux utilisent des biomatériaux et des cellules animales ou humaines immortalisées. De plus, plusieurs des cornées ne sont que partiellement reconstruites, c'est-à-dire quelles ne possèdent qu'une ou deux des trois populations de cellules qui composent normalement une cornée. Un modèle de cornée reconstruite ressemblant davantage à une cornée native pourrait être très utile pour des études in vitro comme des tests pharmacologiques et toxicologiques. De plus, ces cornées reconstruites pourraient être utilisées comme tissu de remplacement in vivo. Pour ces raisons, une cornée complète, reconstruite par la méthode d'autoassemblage, a été produite en utilisant des cellules humaines non transformées et ce, sans ajout de matériel exogène. Les cornées reconstruites par cette méthode ont une structure histologique similaire à celle d'une cornée humaine native. L'épithélium pluristratifié et bien différencié possède des cellules basales et suprabasales clairement définies. Les kératines épithéliales sont correctement exprimées. L'endothélium, disposé en monocouche, exprime la protéine de transport Na+/K+-ATPase. Les composants des membranes basilaires ont également été identifiés à la jonction entre l'épithélium et le stroma des cornées reconstruites en laboratoire.

Le psoriasis est une maladie cutanée chronique et complexe à médiation immunitaire qui implique un large éventail de cellules épithéliales et immunitaires. Les mécanismes sous-jacents qui régissent les défauts épidermiques et le dysfonctionnement immunologique restent largement incompris. L'IL-17A, une cytokine de grande importance dans la pathogenèse du psoriasis, est en mesure d'activer les kératinocytes, lesquels sécrètent à leur tour diverses cytokines et chimiokines, conduisant à la chronicisation des lésions psoriasiques. Ces dernières années, l'émergence de nouveaux modèles plus sophistiqués a permis l'évolution de nos connaissances sur la pathogénèse du psoriasis. En raison des différences importantes entre l'immunité cutanée de l'humain et de l'animal, de nombreux effets secondaires imprévus et indésirables sont observés en clinique lors du développement de nouvelles thérapies contre le psoriasis. Il y a alors un réel besoin pour le développement de modèles précliniques humains adéquats pour l'étude du psoriasis. Le premier objectif de cette thèse était d'évaluer le profil d'expression génique du modèle de peau psoriasique de l'équipe du Dre Pouliot. De façon intéressante, bien que celui-ci ne soit produit qu'à partir de deux types cellulaires, soit les fibroblastes et les kératinocytes provenant de lésions cutanées de patients atteints de psoriasis, une quantité importante de gènes dont l'expression est dérégulée entre les conditions psoriasiques et leurs contrôles sains a pu être observée. Cependant, en raison de l'absence de la composante immunitaire dans le modèle psoriasique, certains gènes reconnus comme étant dérégulés dans la peau psoriasique native n'ont pas été révélés dans le modèle à l'étude. Le second objectif de cette thèse visait à optimiser le modèle de peau psoriasique enrichi en lymphocytes T. Les résultats issus de cette étude ont montré que le changement des méthodes de culture des lymphocytes T, notamment aux niveaux de leur isolation et activation, permet pour la première fois la production d'IL-17A dans les substituts psoriasiques. Cette étude a permis de présenter un nouveau modèle de peau psoriasique produit à partir de cellules cutanées psoriasiques, enrichi en lymphocytes T et présentant le microenvironnement pro-inflammatoire caractéristique du psoriasis, notamment par la présence d'IL-17A. Finalement, le dernier objectif de cette thèse visait à étudier de façon plus approfondie les mécanismes cellulaires et moléculaires impliqués dans le psoriasis à l'aide de ce modèle optimisé. Cette étude a mis de l'avant la dérégulation du produit du gène PTPRM dans les kératinocytes psoriasiques et sa contribution dans la pathogenèse du psoriasis via l'activation excessive de la signalisation ERK1/2. Globalement, nos travaux soutiennent l'importance des kératinocytes dans le développement des lésions psoriasiques. Les recherches présentées dans cette thèse ont également mené à la proposition d'un modèle sophistiqué de peau psoriasique enrichie en lymphocytes T qui peut s'avérer un outil intéressant pour le développement de nouvelles cibles thérapeutiques, ainsi que pour la médecine personnalisée. / Psoriasis is a chronic and complex immune-mediated skin disease involving a wide range of epithelial and immune cells. The underlying mechanisms governing epidermal defects and immunological dysfunction remain largely misunderstood. IL-17A, a cytokine of great importance in the pathogenesis of psoriasis, can activate keratinocytes, which in turn secrete a variety of cytokines and chemokines, leading to the chronicization of psoriatic lesions. In recent years, the emergence of new and more sophisticated models has allowed the evolution of our knowledge on the pathogenesis of psoriasis. Because of the significant differences between human and animal skin immunity, many unexpected and undesirable side effects are observed in the clinic when developing new psoriasis therapies. There is therefore a real need for the development of adequate preclinical human models for the study of psoriasis. The first objective of this thesis was to evaluate the gene expression profile of Dr. Pouliot's psoriatic skin model. Interestingly, although the model is produced from only two cell types, fibroblasts and keratinocytes derived from skin lesions of psoriasis patients, a significant amount of deregulated gene expression between the psoriatic conditions and their healthy controls has been observed. However, due to the absence of the immune component in the psoriatic model, some genes known to be deregulated in native psoriatic skin were not revealed in this model. The second objective of this thesis was to optimize the T cell-enriched psoriatic skin model. The results of this study showed that the change in T cell culture methods, especially in their isolation and activation, allows for the first time the production of IL-17A in psoriatic substitutes. This study allowed the presentation of a new psoriatic skin model produced from psoriatic skin cells, enriched in T cells, and presenting the pro-inflammatory microenvironment characteristic of psoriasis, notably by the presence of IL-17A. Finally, the last objective of this thesis was to further investigate the cellular and molecular mechanisms involved in psoriasis using this optimized model. This study highlighted the deregulation of the PTPRM gene product in psoriatic keratinocytes and its contribution to the pathogenesis of psoriasis via excessive activation of ERK1/2 signaling. Overall, our work supports the importance of keratinocytes in the development of psoriatic lesions. The work presented in this thesis has also led to the proposal of a sophisticated T cell-enriched psoriatic skin model that may prove to be an interesting tool for the development of new therapeutic targets, as well as for personalized medicine.

L'endothélium cornéen joue un rôle important dans le maintien de la transparence cornéenne, notamment en assurant le rôle de barrière entre la chambre antérieure et la cornée, et en créant des gradients ioniques nécessaires à la déturgescence stromale. Dans le cas de dysfonctions de l'endothélium, une perte progressive de la vision est engendrée. Parmi les causes de dysfonctions, la dystrophie endothéliale cornéenne de Fuchs (DECF) est la plus importante. Présentement, le seul traitement disponible pour les endothéliopathies cornéennes est la greffe de cornée. Comme la demande en tissus oculaires est grandissante, des alternatives incluant l'expansion in vitro des cellules endothéliales cornéennes (CECs) ont été proposées, soit l'endothélium reconstruit et l'injection de CECs intracamérale. L'enjeu principal lors de la culture des CECs est la transition endothélio-mésenchymateuse (TEM), phénomène où les CECs perdent leur phénotype fonctionnel pour acquérir un phénotype fibroblastique non fonctionnel. Plusieurs étapes de la culture des CECs, comme l'isolement ou le milieu utilisé, peuvent être optimisées afin de conserver la fonctionnalité des CECs. Dans cet ordre d'idée, notre laboratoire a récemment démontré que l'ajout de TGF-β1 permettait de maintenir le phénotype fonctionnel lorsqu'il était ajouté à des CECs confluentes. L'objectif général du projet est d'optimiser les paramètres d'isolement et de culture afin de générer des CECs fonctionnelles pouvant être utilisées en alternative à la greffe de cornées cadavériques. Plus spécifiquement, les objectifs de cette thèse sont 1) d'identifier les paramètres d'isolement permettant de générer des CECs de haute densité et de phénotype endothélial, 2) de comparer l'efficacité des trois isoformes du TGF-β sur le maintien du phénotype endothélial en phase de maturation, de déterminer quels sont les mécanismes impliqués dans la maturation en présence de TGF-β ainsi que de confirmer la fonctionnalité tissulaire dans un modèle de chambres antérieures artificielles et 3) d'étudier l'effet du TGF-β2 sur les CECs provenant de spécimens pathologiques (DECF), notamment l'effet sur la mort cellulaire, sur l'expression des récepteurs du TGF-β et sur la TEM. Afin de répondre à l'objectif 1, deux méthodes d'isolement des CECs ont été comparées (EDTA et collagénase). Les résultats ont montré qu'une plus grande quantité de CECs viables étaient extraites des spécimens post-mortem avec la collagénase et que ces CECs avaient une morphologie plus circulaire. En ce qui a trait à l'objectif 2, les trois isoformes du TGF-β ont été ajoutées aux CECs en phase de maturation et ont permis de générer des cultures de CECs ayant un phénotype fonctionnel in vitro. Le transcriptôme et les voies de signalisation activées par le TGF-β ont été étudiés par la suite. Les résultats de profilage génique ont révélé une augmentation de l'expression de gènes liés à l'adhésion matricielle. Le profilage des voies de signalisation a, pour sa part, permis d'identifier 8 kinases significativement plus actives, dont la kinase AKT. Pour le dernier volet de cet objectif, la fonctionnalité tissulaire a été évaluée en utilisant un modèle d'injection de CECs sur cornées dévitalisées contenues dans des bioréacteurs. Une meilleure adhésion des CECs ayant préalablement été exposées au TGF-β2 ainsi qu'un rétablissement plus rapide des jonctions a été observé dès 2 jours de culture dynamique. Pour répondre à l'objectif 3, des CECs provenant de spécimens DECF ont été exposées au TGF-β2 avant que la mort cellulaire, l'expression des récepteurs du TGF-β et l'expression des jonctions intercellulaires soient mesurées. Aucune différence quant à la mort cellulaire n'a été observée. Seul le récepteur I du TGF-β est augmenté suite à l'exposition au TGF-β2. Les CECs pathologiques exprimaient plus fortement les protéines reliées aux jonctions intercellulaires et localisées à la membrane. Les travaux présentés dans cette thèse proposent une méthode de culture qui génère des CECs fonctionnelles. Ils démontrent également que le TGF-β2 aurait un rôle protecteur sur l'intégrité de la barrière endothéliale lorsque les CECs sont confluentes.

Cette thèse traite de la simulation numérique de systèmes composés de nombreuxobjets distincts, et dont le principal mécanisme d'interaction consiste en des contacts inélastiques avec frottement solide.On trouve de nombreuses occurrences de tels systèmes dans la nature,par exemple sous la forme de sable ou d'une chevelure humaine ;aussi la reproduction numérique de leur dynamique trouve des applications diverses, allant de considérations géotechniques à la production d'effets spéciaux réalistes pour le cinéma.Une difficulté majeure pour la simulation de tels systèmes concerne la non-régularité de leur dynamique ; à une échelle de temps macroscopique, on observe par exemple des sauts dans les vitesses des constituants lors d'impacts.La première partie de ce manuscrit est ainsi dédiée à la conception d'algorithmes efficaces permettant de prendre en compte les contacts avec frottement de Coulomblors de la simulation de systèmes mécaniques discrets. La méthode que nous proposons, basée sur un algorithme de type Gauss--Seidel avec stratégie hybride, s'avèrerobuste et perfomante sur le problème délicat de la simulation virtuelle de chevelures.La second partie de ce manuscrit est consacrée à l'étude de systèmes à une échelle beaucoup plus grande, au delà du million de grains. Puisque le calcul de toutes les forces de contacts pour chaque paire de grains s'avérerait trop coûteux, on adopte un point de vue macroscopique en utilisant le formalisme des milieux continus. On propose ainsi d'adapter les méthodes développées pour la simulation de systèmes discrets à la résolution de la rhéologie dite de Drucker--Prager, une relation entre la contrainte et le cisaillement du matériau exprimant l'influence moyennée des forces de frottement.On montre que cette approche nous permet de retrouver le comportement qualitatif de matériaux granulaires secs observé expérimentalement.Finalement, nous proposons un nouveau modèle numérique pour l'étudedes dynamiques couplées d'un matériau granulaire immergé dans un fluide Newtonien,et montrons une nouvelle fois que les algorithmes développés pour la mécanique discrètes'avèrent également pertinents dans le cas continu. / This dissertation focuses on the numerical simulation of mechanical systems consisting of a large number of discrete pieces interacting with each other through contacts and dry friction. Examples of such systems --- for instance, sand or human hair --- are common in natural environments; being able to predict their dynamics is therefore of great importance for diverse applications ranging from geotechnical considerations to engaging visual effects for feature films.A major difficulty that complicates the numerical simulation of such complex systems stems from the nonsmoothness of their dynamics. For instance, from a macroscopic viewpoint, the velocity of the individual constituents may exhibit instantaneous jumps when impacts occur.The first part of this manuscript will be dedicated to the establishment of efficient algorithms for the numerical simulation of discrete mechanical systems subject to contacts and Coulomb friction. We advocate using a Gauss--Seidel algorithm with a hybrid local solver, and show that this strategy performs robustly in the challenging context of virtual hair simulation.The second part of this dissertation will focus on much bigger systems, consisting of millions or billions of grains.As computing every force between pairs of contacting grains quickly becomes intractable, we embrace a continuum viewpoint instead. We show how the numerical methods devised for the simulation of discrete mechanical systems can be adapted to thesimulation of flows governed by the Drucker--Prager rheology --- a constitutive relationship between the material's stress and strain rate that macroscopically models the action of frictional contact forces. This approach allows us to capture qualitative features of granular flows that have been observed experimentally. Finally, we propose a new numerical model for the coupled simulation of a granular continuum with a surrounding fluid, and show that once again, we are able to leverage efficient algorithms from discrete contact mechanics to solve the resulting equations.