Thèse (Ph. D.)--Université Laval, 2008. / Bibliogr.: f. 244-289. Publié aussi en version électronique dans la Collection Mémoires et thèses électroniques.

La résistance à de multiples drogues anticancéreuses (Multidrug Resistance ou MDR) est actuellement un problème majeur dans le cas de nombreuses chimiothérapies. Parmi les mécanismes à l'origine de la MDR, la surexpression de protéines membranaires de type ABC est le plus étudié. Les deux protéines ABCG2 et MRP1 sont parmi les protéines membranaires impliquées. Ces transporteurs sont capables d'induire un efflux massif des agents anticancéreux hors des cellules cancéreuses, réduisant ainsi leur concentration intracellulaire et donc leur efficacité thérapeutique. Afin de contrecarrer cette chimiorésistance, notre objectif s'est concentré sur le développement de nouveaux modulateurs d'ABCG2 et de MRP1. Dans ce cadre, de nouveaux inhibiteurs d'ABCG2, dérivés de chromones, ont été conçus afin de restaurer la sensibilité des cellules cancéreuses aux agents anticancéreux. De plus, la modélisation de modèles pharmacophores nous a permis d'obtenir de nouvelles informations quant aux interactions ABCG2-ligands. Les nouveaux modulateurs de MRP1, dérivés de flavonoïdes, sont capables quant à eux d'induire un efflux massif de glutathion cellulaire via MRP1, sans être transportés eux même, entraînant l'apoptose sélective des cellules cancéreuses surexprimant le transporteur. / Resistance to chemotherapeutic agents (Multidrug Resistance or MDR) is a major hurdle for anticancer chemotherapy. Among different mechanisms involved in MDR, the overexpression of membrane proteins belonging to ABC family is the most relevant one. Among such proteins, ABCG2 and MRP1 are considered to play an important role. These transporters are able to induce a massive efflux of anticancer agents out of the cancer cells, reducing their intracellular concentration and their therapeutic potency. In order to overcome this resistance, novel modulators of ABCG2 and MRP1 were designed, synthetized and tested biologically. In this context, new derivatives of chromones as inhibitors of ABCG2 were developed in order to restore sensitivity of cancer cells to chemotherapeutic agents. In addition, molecular modelling of new pharmacophores allowed us to gather new data exploring ABCG2-ligand interactions. New modulators of MRP1, derivatives of flavonoids, are able to induce a massive efflux of intracellular glutathione that is mediated by the protein, without being transported and causing selective apoptosis of cancer cells overexpressing MRP1.

Depuis une vingtaine d'années, la physique et les applications des transitions intersousbandes ont connu un essor remarquable. Il reste aujourd'hui deux frontières à explorer : l'extension vers le THz et celle vers le proche infrarouge. Pour atteindre le domaine spectral des télécommunications par fibre optique, les puits et boîtes quantiques GaN/AlN étudiés dans cette thèse sont les candidats les plus sérieux car ils présentent une discontinuité de potentiel suffisamment élevée en bande de conduction (1,75 eV).<br />Je présente en premier lieu mes expériences à température ambiante portant sur les puits quantiques GaN/AlN épitaxiés par jets moléculaires sur substrat saphir (0001). Je montre l'amplification résonante de la génération de second harmonique à λ~1 µm mais aussi la première observation de la luminescence intersousbande à λ~2,1 µm sous pompage optique. <br />J'étudie ensuite le confinement quantique dans des structures à puits quantiques couplés GaN/AlN. Ces structures ont permis de mettre en évidence le transfert tunnel des électrons entre puits quantiques sous application d'une tension et de fabriquer un modulateur électro-optique rapide (3 GHz).<br />Finalement, j'étudie le confinement quantique dans les boîtes quantiques GaN/AlN. Dans ces nano-objets, je mets en évidence à température ambiante l'émission intrabande pz-s à λ~1,48 µm. Je déduis de ces mesures la largeur de raie intrabande d'une boîte unique. Je montre en outre que la durée de vie des électrons excités est ~160 fs via des expériences de pompe-sonde. A partir des mesures de saturation d'absorption et d'émission, j'estime le temps de cohérence des électrons entre les sous niveaux à T2~320 fs.

La technique d’usinage par impulsions laser femtosecondes possède de nombreux avantages du fait des spécificités physique de l’interaction laser/matière en mode ultra-bref et est donc susceptible d’intéresser le monde industriel. Néanmoins elle présente aussi certaines limitations, principalement en terme de flexibilité et de productivité, limitant l’accès à ce marché. Pour repousser ces limites, nous proposons d’adjoindre des techniques de contrôle du faisceau, à la fois en taille, et plus généralement en forme, exploités par ailleurs dans d’autres domaines scientifiques (pincettes optiques notamment). Ces techniques reposent sur l’utilisation de modulateurs spatiaux de lumière (SLM). Deux solutions sont proposées : la modulation d’amplitude en configuration d’imagerie, et la modulation de phase pure en configuration de Fourier. Le formalisme, les différentes problématiques et la mise en oeuvre de ces deux techniques au sein d’une station de travail prototype que nous avons développée sont présentés. Enfin, nous mettons en évidence le gain apporté par ces techniques sur des problématiques concrètes, tels que l’usinage de réseaux résonant à l’échelle nanométrique, la réduction du temps d’usinage de ces réseaux (ou d’autres motifs), et l’amélioration de la qualité d’usinage de rainures / Femtosecond laser machining processes present many interesting properties owing to the specificities of the light/matter interaction in ultrafast regime. Thus the process may be of prime interest in industrial applications. However some aspects are not compatible with industrialization: namely a lack of flexibility and productivity. To overcome this limitations we propose to add beam shaping techniques in the process that allow control of the beam both in size and shape. These techniques are based on Spatial Light Modulators (SLM). Two different solutions are proposed: amplitude modulation in a geometrical conjugation scheme, and pure phase modulation in a Fourier scheme. Both are integrated in a prototype workstation. We justify the different choices made during the development by the analysis of the formalisms and specific problematics. Finally, enhancements of the femtosecond laser machining process are practically demonstrated in three different fields: reducing the resolution to nanometric scale, reducing the processing time of different texturations and enhancing the quality of simple grooves by modifying only the beam shape

La maladie de Parkinson (MP) est une maladie neurodégénérative chronique qui apparait en moyenne à partir 55 ans. Sa cause reste inconnue mais son apparition et son développement sont corrélés avec la perte progressive des neurones dopaminergique de la substance noire qui innervent les ganglions de la base (GB). Jusqu'à ce jour le traitement le plus efficace est basé sur la compensation du déficit en dopamine (DA) par l'administration de son précurseur, la L-DOPA, qui est métabolisé en DA. Ce traitement améliore les symptômes moteurs de la maladie et donc la qualité de vie des patients. Néanmoins, après une certaine période des effets secondaires invalidants apparaissent, en particulier des fluctuations motrices et des mouvements anormaux involontaires appelés dyskinésies. De plus, ce traitement n'apporte pas de réponse à la progression de la dégénérescence et donc de la maladie. C'est pour ces raisons que la communauté scientifique est à la recherche d'une thérapie pharmacologique alternative à la L-DOPA, ou du moins visant à minimiser ses effets indésirables. Dans ce contexte, les récepteurs métabotropiques du glutamate, en particulier mGluR4, semblent constituer une cible privilégiée. En effet, mGluR4 est situé à des synapses des GB supposées hyperactives dans la MP, et son activation par des moyens pharmacologiques pourrait donc rétablir une activité normale grâce à son action inhibitrice sur la libération de neurotransmetteur. Nos résultats démontrent le bien-fondé de cette hypothèse sur le plan fonctionnel, en utilisant un nouvel agoniste allostérique spécifique de mGluR4, Lu AF21934. / Parkinson's disease (PD) is a progressive neurodegenerative disorder that appears around 55 years of age. The causes of PD remain unknown but its appearance and progression are correlated with the progressive loss of dopaminergic neurons of substantia nigra pars compacta innervating the basal ganglia (BG). Up to date, the most efficient treatment is based on restoring a normal level of dopamine (DA) in the brain by the administration of L-DOPA, a DA precursor that is metabolized to DA. However, at long term, L-DOPA treatment induces some side-effects, in particular the highly disabling L-DOPA-induced dyskinesia (LID). For this reason, the scientific community is searching for a pharmacological treatment alternative to L-DOPA and/or minimizing LID. In this context, metabotropic glutamate receptors, in particular mGluR4, are targets of interest. mGlu4 are localized at presynaptic terminals within BG circuitry that become hyperactive in PD. For this reason, mGluR4 has been considered a key strategic target for non-dopaminergic pharmacological treatments aimed at modulating these synapses, due to its ability to reduce neurotransmitter release. Herein we provide physiological and functional support to this hypothesis using Lu AF21934, a novel selective and brain-penetrant mGluR4 positive allosteric modulator (PAM). By in vitro electrophysiological recordings we demonstrate that Lu AF21934 inhibits corticostriatal synaptic transmission. In rats rendered parkinsonian, Lu AF21934 combined with sub-threshold doses of L-DOPA acted synergistically in alleviating akinesia in a dose-dependent manner and, notably, also reduced the incidence of LID.

L'acquisition du phénotype de résistance des cancers est souvent corrélée à l'expression de transporteurs membranaires appartenant à la superfamille des transporteurs ABC (« ATP-Binding Cassette »). Un de ces transporteurs, MRP1 (« Multidrug Resistance Protein 1 »), permet l'efflux de nombreux substrats, de type anioniques, conjugués au GSH, glucuronates ou sulfates, ou en co-transport avec le GSH.<br />Dans un premier temps, ce travail a porté sur l'étude des domaines de fixation des nucléotides isolés. Une étude biochimique a montré leur caractère fonctionnel asymétrique concernant les nucléotides, prouvant que seul la séquence primaire de ces NBD est responsable de cette fonctionnalité différentielle. L'étude de la fixation de substrats sur les NBD, a montré que ceux-ci pourraient, de part leur proximité avec les domaines transmembranaires, avoir un rôle dans la fixation des substrats.<br />La deuxième étape de ce travail a concerné la caractérisation de l'activité des énantiomères du vérapamil. Les résultats ont montré que le S-vérapamil est l'isomère responsable de la stimulation du transport du GSH, conduisant à la mort des cellules surexprimant MRP1. Le R-vérapamil est caractérisé comme un inhibiteur de MRP1. Ces résultats ont des répercussions importantes en terme de thérapie.<br />Deux études préliminaires de relation structure/fonction ont été menées en ce qui concerne des dérivés du vérapamil et des dérivés de flavonoïdes, afin de trouver des molécules plus efficaces contre MRP1.

L'objectif de cette étude est l'évaluation des potentialités de la nanophotonique à fort contraste d'indice pour la réalisation de deux fonctions optoélectroniques hyperfréquences : une fonction retard variable et un interrupteur tout optique ultrarapide. Nous proposons l'utilisation de nanofils d'InP insérés dans une matrice de faible indice optique en benzocyclobutène par report de substrat. Cette structure bénéficie des propriétés des matériaux III-V pour la réalisation de fonctions actives. La réalisation d'une telle structure passe par l'optimisation d'un procédé technologique de haute résolution, pour palier la forte sensibilité des nanofils à toute variation de taille. La qualité de la technologie employée a été démontrée par la caractérisation optique de nos structures, avec la mise en évidence de pertes de propagation inférieures à 10 dB/cm et d'une réduction importante des pertes de couplage. Les caractéristiques ainsi obtenues font des nanofils d'InP dans le BCB une structure de qualité pour la réalisation de fonctions actives et nous permettent d'étudier les phénomènes physiques à l'origine des fonctions envisagées. Ainsi, la faisabilité de réseaux de Bragg sur nanofil d'InP dans le BCB a pu être mise en évidence et leur potentialité pour la création de retards hyperfréquences liés au phénomène de lumière lente a été évaluée à environ 1 ns pour des réseaux de 1 mm de long. Par ailleurs, le phénomène de saturation d'absorption a également été démontré et permettra la création d'un interrupteur tout optique. En outre, des pistes ont été proposées pour assurer le caractère ultrarapide et en diminuer la puissance de commande.

Depuis plusieurs années, le volume de données échangé à travers le monde augmente sans cesse. Pour gérer cette large quantité d’information, des débits élevés de transmission de données sur de longues distances sont essentiels. Puisque les interconnections à base de cuivre ne peuvent pas suivre cette tendance, des systèmes de transmission optique rapides sont requis dans les centre de données. Dans ce contexte, la photonique sur silicium est considérée comme une solution pour obtenir des circuits photoniques intégrés à un coût réduit. Bien que cette technologie ait connu une croissance significative au cours de la dernière décennie, les transmetteurs actuels à haut débit de transmission sont principalement basés sur des sources laser externes. Par conséquent, l’objectif de ce travail de thèse était de concevoir et produire un transmetteur à haut débit de transmission de données pour la photonique sur silicium, doté d’une source laser intégrée.Ce transmetteur se compose d’un modulateur silicium de type Mach-Zehnder, co-intégré sur la même plaque avec un laser hybride III-V sur silicium à réseaux de Bragg distribués, dont la longueur d’onde d’émission peut être contrôlée électriquement autour de 1.3μm. La conception des différents éléments constituant à la fois le laser (coupleurs adiabatique entre le III-V et le silicium, miroirs de Bragg) et le modulateur (jonctions p-n, électrodes à ondes progressives) est détaillée, de même que leur fabrication. Pendant la caractérisation des transmetteurs, des taux de transmission de données jusqu’à 25Gb/s, pour des distances allant jusqu’à 10km ont été démontrés avec succès, avec la possibilité de contrôler la longueur d’onde jusqu’à 8.5nm. Par ailleurs, afin d’améliorer l’intégration de la source laser avec le circuit photonique sur silicium, une solution basée sur le dépôt à basse température (en-dessous de 400°C) d’une couche de silicium amorphe pendant la fabrication est aussi évaluée. Des tests sur une cavité laser à contre-réaction distribuée ont montré des performances au niveau de l’état de l’art (avec des puissances de sortie supérieures à 30mW), prouvant ainsi la viabilité de cette approche. / For several years, the volume of digital data exchanged across the world has increased relentlessly. To manage this large amount of information, high data transmission rates over long distances are essential. Since copper-based interconnections cannot follow this tendency, high-speed optical transmission systems are required in the data centers. In this context, silicon photonics is seen as a way to obtain fully integrated photonic circuits at an expected low cost. While this technology has experienced significant growth in the last decade, the high-speed transmitters demonstrated up to now are mostly based on external laser sources. Thus, the aim of this PhD thesis was to design and produce a high-speed silicon photonic transmitter with an integrated laser source.This transmitter is composed of a high-speed silicon Mach-Zehnder, co-integrated on the same wafer with a hybrid III-V on silicon distributed Bragg reflector laser, which emission wavelength can be electrically tuned in the 1.3μm wavelength region. The design of the various elements constituting both the laser (III-V to silicon adiabatic couplers, Bragg reflectors) and the modulator (p-n junctions, travelling-wave electrodes) is thoroughly detailed, as well as their fabrication. During the characterization of the transmitters, high-speed data transmission rates up to 25Gb/s, for distances up to 10km are successfully demonstrated, with the possibility to tune the operating wavelength up to 8.5nm. Additionally, in order to further improve the integration of the laser source with the silicon photonic circuit, a solution based on the low-temperature (below 400°C) deposition of an amorphous silicon layer during the fabrication process is also evaluated. Tests on a distributed feed-back laser structure have shown performances at the state-of-the-art level (with output powers above 30mW), thus establishing the viability of this approach.

La glycoprotéine P ou Pgp est une protéine de transport transmembranaire qui a pour rôle principal d'évacuer hors des cellules les xénobiotiques et les toxines. Elle agit comme une pompe à efflux et est surexprimée par certaines cellules cancéreuses. Ainsi, via ce mécanisme, les cellules tumorales peuvent devenir résistantes aux antitumoraux et conduire à l'échec des traitements lors de la chimiothérapie anticancéreuse. Aussi, la modulation de l'activité de cette protéine peut être un des moyens permettant l'amélioration des traitements anticancéreux. La Pgp possède plusieurs sites de fixation de substrats dont deux sont relativement proches spatialement : un site à stéroïdes et un site à ATP permettant d'hydrolyser l'ATP, source d'énergie nécessaire au fonctionnement de la Pgp. Notre objectif a été de synthétiser des modulateurs bivalents stéroïdes/bras/nucléosides. Pour cela, nous avons dans un premier temps préparé des analogues de bases puriques et plus particulièrement des didéazapurines, les 5- et 6-azaindoles et les trioxopyrrolopyridines correspondant puis effectué la glycosylation de ces derniers. Dans un second temps, des modulateurs stéroïdiens ont été synthétisés : plusieurs ont montré une bonne activité modulatrice de la Pgp. Enfin, des bras polyéthylènes glycols de longueurs variables ont été reliés à l'adénine pour être ensuite fixés aux stéroïdes via une fonction amide / P-glycoprotein Pgp is a transmembrane transporter protein that protects cells from potentially toxic exogenous compounds. This protein acts as a molecular pump and is overexpressed in cancer cells. So via that mechanism, tumor cells exhibit intrinsic or acquired cross-resistance to diverse chemotherapeutic agents, resulting in the failure of chemotherapy for some cancers. The modulation of the efflux activity of that protein can be one of the mean that could increase anticancer treatments efficiency. Pgp has different substrates sites, two of which are spatially close : the steroid site and the ATP site, the latter is in charge of ATP hydrolysis which give the required energy for the Pgp efflux activity. Our goal was to synthesize bivalent modulators steroids/linker/nucleosides. First we have obtained purine bases analogues and particularly didéazapurines such as 5- and 6-azaindoles and the corresponding trioxopyrrolopyridines, then we have carried out the glycosylation of those compounds. Then, steroids modulators have been synthesized : some of them have shown a good modulation activity toward Pgp. Finally, polyethylene glycols chains with different length have been grafted on adenine so that they could be attached to the steroids via an amide function

La surinfection par HDV/ HBV est la forme la plus grave d'hépatite virale chronique et affecte entre 15-20 millions de patients au niveau mondial. HDV n'est pas susceptible aux traitements anti-HBV et le taux de réponse à l'IFNα est <25%. Malgré une progression plus rapide de la maladie hépatique, la majorité des patients présente une suppression de la réplication du HBV. Les détails des interactions entre HDV, HBV et le système immunitaire inné des cellules infectées restent inconnus. Les objectifs de ces travaux de thèse ont été: i) l'étude de l'infection par HDV et son interaction avec la réponse innée cellulaire; ii) l'identification de nouvelles stratégies thérapeutiques anti-HDV; iii) l'exploration de l'interaction entre HDV et HBV. L'approche expérimentale a été basée sur l'infection de cellules dHepaRG, capables d´entretenir des cycles réplicatifs complets de HBV et HDV et ayant une réponse immunitaire innée physiologique. Nous avons observé que: i) l'infection par HDV est associée à un réplication forte dans un nombre limité de cellules, et à une induction de l'expression des ISGs; ii) le traitement des cellules infectées par HDV avec de l'IFNα ne conduit pas à une induction accrue des ISGs et a une faible activité antivirale. Quelques agonistes de PRR, notamment activant la voie NF-kB, induisent une forte diminution de la réplication de HDV; iii) malgré le faible nombre de cellules infectées, HDV et ses protéines induisent une diminution de la réplication de HBV. Ces travaux ouvrent des perspectives importantes concernant la caractérisation de la pathogénèse de l'hépatite delta et l'identification de nouvelles stratégies thérapeutiques immuno modulatrices / HDV/HBV superinfection is the most aggressive form of chronic viral hepatitis and is estimated to affect 15-20 million patients worldwide. HDV is not susceptible to available direct anti-HBV drugs and sustained response to IFNα therapy occurs in less than 1/4 of patients. Despite the faster progression of liver disease, most HDV/ HBV infected patients present a suppression of HBV replication. The details of the interactions between HDV, HBV and the host cell innate immune response remain largely unexplored and research efforts have been limited by the lack of infection models. The aims of this thesis work were: i) to study HDV infection and the interplay with the host innate immune response; ii) to identify novel therapeutic strategies for the inhibition of HDV; iii) to further explore HDV/ HBV interference. The experimental strategy was based on infection of dHepaRG cells, which are known to be permissive to both HBV and HDV full replicative cycles and to present physiological innate immune responses. We observed that: i) HDV infection is associated with a strong, yet transient replication, a potent induction of the expression of ISGs; ii) IFN-α treatment of HDVinfected cells does not induce a further increase of ISG expression and has a modest antiviral activity. Conversely, some PRR agonists, in particular those inducing the NFkB pathway, induce a strong decline in HDV replication; iii) despite the low number of coinfected cells, HDV as well as its encoded proteins exert a repressive effect on HBV replication. Our work opens an array of perspectives on the pathogenesis of hepatitis delta and the identification of novel immune modulatory therapeutic strategies