Le recyclage des eaux constitue une bonne option pour une majeure partie des eaux usées résiduaires urbaines rejetées dans le milieu naturel. L'eau grise compose 61% du flux total des eaux usées, elle provient essentiellement de l’usage en salle de bain, en cuisine et lavage de linge (machines à laver). Une fois traitée, cette eau peut être facilement réutilisée à l'exclusion de l'office comme eau potable. Ce travail de recherche explore les possibilités de traitement des eaux grises et de choisir les techniques de traitement les plus efficaces et les moins coûteuses. Nous avons identifié les différents types de procédés de traitement, puis nous avons choisi les systèmes qui peuvent fournir à la fois de l'efficacité et la faisabilité pour le traitement des eaux grises à faible charge. Après avoir sélectionné deux systèmes de traitement, nous les avons fusionnés en un seul système. Ces deux systèmes s'appuient fortement sur les procédés d'adsorption. Différents types d'adsorbants, à faible coût et adapté aux pays en voie de développement ont été testés : résidus de briques, du charbon actif et différentes granulométries de sable. La demande chimique en oxygène, la turbidité et le pourcentage d'élimination des agents actifs ont été utilisés pour juger l’efficacité de chaque adsorbant. Après avoir sélectionné le support de filtration, nous nous sommes concentrés sur le concept de phytoremédiation en utilisant différents types de plantes. Le choix s’est porté sur la Lavande pour réaliser les expérimentations. Deux paramètres ont été suivis, la demande chimique en oxygène et la turbidité, pour juger l’efficacité du traitement sur un système pilote.Les résultats obtenus montrent que le pilote est opérationnel et permet de récupérer une grande quantité d'eau qui pourrait être réutilisée dans les toilettes ou l'irrigation. La dimension sociétale est un élément très important dans le succès de tout nouveau système de traitement destiné à une large utilisation par la population ou la collectivité. En fonction de l'option choisie, des enquêtes ont été réalisées pour percevoir la volonté d’engagement dans une telle voie de traitement. / Greywater constitutes 61% of the total wastewater stream that includes bathroom waters, kitchen water and washing machines. When treated, this source can be easily reused in wide options excluding potable uses. This study explores the opportunities to treat greywater and try to choose the most efficient yet cheap treatment systems.An overall view of different types of treatment systems was conducted, and then we chose which systems could deliver both efficiency and feasibility for low load greywater. After selecting two types of treatment systems, we needed to merge both of them into one system that will enhance the treatment efficiency. These two systems rely tightly on adsorption that is why we wanted to identify which adsorbent can offer the best percentage of pollutants elimination but still fit in the low budget of low income countries. Different types of adsorbent were tested: different bricks residues, activated carbons and different grain size of sand. Chemical oxygen demand, turbidity and the percentage of elimination of active agents were used to judge their effectiveness. After selecting fine sand and coarse sand, a phytoremediation concept was used, this require testing different type of plants. Lavender was then selected to be part of our system. Chemical oxygen demand and turbidity were used to judge whether or not our system could deliver good results. After running these two tests, our pilot showed great results and recovered great amount of water that could be then used in different reuse options like toilet flushing or irrigation. Because user’s opinion and social acceptance is a threat to any new treatment system, we visited some of the nearest hotels and resorts to see their willingness to engage in such treatment path. In addition, cost is always a major throwback to any new treatment system; therefore, cost benefit analysis was used to ensure the feasibility of our pilot.

Un des enjeux majeurs en chimie du solide concerne la découverte de matériaux inorganiques à propriétés ciblées. En l’absence d’un protocole unique permettant d’y arriver, la situation des laboratoires français de « chimie du solide » en termes de prospection de nouveaux composés reste critique. A l’UCCS, notre groupe a une grande expérience et un savoir-faire reconnu liés à l’élaboration et la caractérisation de nouveaux matériaux à base de bismuth. Récemment, une stratégie de Design de composés innovants a été mise en place et développée pour cette série de composés. Il a ainsi été possible de décrire la majeure partie de nos composés en termes de briques élémentaires structurales permettant, à postériori de prédire, préparer et caractériser de nouveaux membres. Dans les systèmes ternaires Bi2O3 – MO – P2O5 (M= métal de transition) à l’origine de ce travail, ces prédictions ont été rendues possibles parce que chacune de ces unités structurales peut être utilisée, modifiée et assemblée de différentes façons. Le point commun à ces briques élémentaires repose sur la description mettant en œuvre des tétraèdres centrés sur les anions (ici O) et entourés par des atomes de bismuth. Ainsi, dans le cadre de l’ANR jeune chercheur Multi-D InMaDe, nous avons exploré les systèmes Bi/M/X/O avec M= Cu, Co, Mn… et X= P, V, As, Mo, Se et Cl. De nouveaux composés présentant des topologies innovantes ont été obtenus et leurs propriétés mesurées dans certains cas. / One of the primary challenges concerns the discovery of novel inorganic compounds using a rational “design” in order to predict crystal structures and possible structure/properties relationships. In the absence of unified protocol for such a task, it remains a hot topic in the solid state chemistry community. At the UCCS, our group has a long experience and a strong “savoir-faire” related to the elaboration and characterization on new bismuth based compounds. Recently, a strategy to Design novel innovative compounds and/or establish bases for related mega-series of related compounds have been developed for these broad series compounds by our group. Results are such as a large family of compounds with related crystal structures have been understood in terms of building principles leading to the post prediction, preparation and characterization of novel members. In the chemical Bi2O3 – MO - P2O5 (M = various divalent metals) systems, at the origin of this work, these predictions have been feasible because versatile building units (BU) can be handled, modified and assembled in various manners. The key-description used for BUs rely on the anion-centered polyhedra theory related to the bismuth atom. Thus, in the framework of ANR Multi-D InMaDe we have explored the Bi/M/X/O system, where M = Cu, Co, Mn etc. and X = P, V, As, Mo, Se and Cl. Several new compounds with new topologies have been obtained and their corresponding properties have been measured.

Introduction L’oxygène est l’un des traitements les plus répandus en soins de santé. Un ajustement fin du débit administré est primordial afin d’éviter les conséquences de l’hypoxémie et de l’hyperoxémie, et c’est dans cette optique que des systèmes de titration automatique de l’oxygène ont été conçus dans les dernières années. Les objectifs de ce mémoire sont d’évaluer les impacts physiologiques et cliniques de ces dispositifs, et de démontrer leur utilité comme outil méthodologique. Méthodes Tout d’abord, une méta-analyse d’essais cliniques randomisés a comparé l’effet de la titration automatique et de la titration manuelle de l’oxygène sur la durée d’hospitalisation, ainsi que sur plusieurs issues secondaires cliniques et physiologiques. La deuxième étude est un essai clinique randomisé avec devis croisé qui a employé un dispositif de titration automatique de l’oxygène pour évaluer le risque d’hypercapnie induite par l’hyperoxie chez des patients obèses en post-opératoire de pontages aorto-coronariens. Enfin, un protocole propose d’évaluer l’impact de l’oxygène titré automatiquement sur la performance à l’effort chez des patients atteints d’hypertension pulmonaire. Résultats La titration automatique de l’oxygène a été associée à une diminution de la durée d’hospitalisation et d’oxygénothérapie, de même qu’à une amélioration de tous les paramètres d’oxygénation. Dans la seconde étude, l’utilisation d’un dispositif de titration automatique de l’oxygène a permis d’obtenir deux groupes d’intervention distincts, et donc de démontrer qu’une oxygénation libérale n’est pas associée à une élévation de la pression artérielle partielle de dioxyde de carbone (PaCO2) chez des patients obèses en post-opératoire de chirurgie cardiaque. Conclusion Les dispositifs de titration automatique améliorent les paramètres d’oxygénation et diminuent la durée d’hospitalisation et d’oxygénothérapie en comparaison avec la titration manuelle. Des études de coût-efficacité évaluant différents dispositifs et contextes cliniques sont nécessaires afin de mieux apprécier leur impact sur le système de santé. / Introduction Oxygen is a widely used treatment in medicine. Flow adjustment is a matter of fine tuning to avoid the deleterious effects of both hypoxemia and hyperoxemia, thus automatic oxygen titration devices have been created in the last few years. The objectives of this research thesis are to summarize the physiological and clinical impacts of these systems, and to demonstrate their usefulness as a methodological tool in research. Methods First, a meta-analysis of randomized controlled trials compared the effect of automatic versus manual oxygen titration on hospital length of stay in hospitalized patients requiring supplemental oxygen. Other clinical and physiological secondary outcomes were also analyzed. The second study is a randomized crossover trial that used an automatic oxygen titration device to evaluate the risk of hyperoxia-induced hypercapnia in obese patients after cardiac surgery. The protocol at the end presents a methodology to evaluate the impact of automatic oxygen titration on exercise performance in pulmonary hypertension patients. Results A reduction in the length of hospital stay and oxygen therapy, as well as an improvement in oxygenation parameters were associated with automatic oxygen titration. In the second study, using an automatic oxygen titration device resulted in two distinct groups regarding oxygenation, and thus allowed a truthful comparison between liberal and conservative oxygenation strategies. There was no statistically significant elevation in PaCO2 associated with liberal oxygen administration in this population of obese patients after cardiac surgery. Conclusion Automatic oxygen titration systems improve oxygenation parameters and shorten hospital stay as well as the duration of oxygen therapy compared to standard manual adjustment. Cost-effectiveness studies examining various devices and clinical settings are required to fully appreciate their impact on the healthcare system.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Le facteur de transcription HIF-1 ±hypoxia-inducible factor-1¿ est responsable de la réponse cellulaire à l'hypoxie. Cependant, il y a également des activateurs non-hypoxiques de HIF-1 incluant des hormones et des facteurs de croissance. L'angiotensine II (Ang II), l'hormone effectrice dans le système rénine-angiotensine, est un activateur non-hypoxique de HIF-1 puissant dans les cellules musculaires lisses vasculaires (CMLVs). Cette activation par Ang II implique des mécanismes de transcription, de traduction et de stabilisation protéiques. De plus, les espèces réactives d'oxygène (ERO) sont impliquées dans l'augmentation de la stabilisation de HIF-1 pendant un traitement à l'Ang II. Ce travail a pour but d'élucider le rôle des générateurs d'ERO dans l'induction de HIF-1 par l'Ang II dans les CMLVs. Ni un ARN interférence contre la sous-unité p22 de la NADPH oxydase ni le traitement avec un inhibiteur spécifique de la NADPH oxydase n'ont permi de diminuer l'accumulation de HIF-1 par l'Ang II. Néanmoins, l'inhibition pharmacologique du complexe III de la mitochondrie, l'épuisement cellulaire de la protéine mitochondriale Rieske Fe-S et le traitement des cellules avec un antioxydant mitochondrial diminuent de façon importante l'accumulation de HEF-1. En outre, l'inhibition des ERO mitochondriales (mtERO) supprime la stabilisation de HIF-1 et la transcription de gènes dépendante de HIF-1 par l'Ang II. De nombreuses études impliquent les ERO générées par la NADPH oxydase dans les voies de signalisation suivant la stimulation des CMLVs par l'Ang IL Toutefois, nos travaux identifient les mtERO et non les ERO dérivées de la NADPH oxydase comme étant des intermédiaires essentiels dans l'accumulation et la stabilisation de HIF-1.

L'épuisement des combustibles fossiles et les problèmes environnementaux causés par la combustion de ceux-ci rendent urgent le développement de nouvelles énergies dites renouvelables. Dans le domaine des transports (autobus, automobiles...) la recherche porte notamment sur la pile à combustible. Un facteur limitant la commercialisation des piles à combustible est l'absence de catalyseurs efficaces et peu coûteux pour la réaction de réduction de l'oxygène (RRO) qui a lieu à la cathode. L'utilisation de métaux non nobles comme catalyseur pour cette réaction est en forte expansion. Le carbone est l'un des supports les plus intéressants dans ce domaine du fait de son bas prix. Cependant, il doit être modifié afin d'en faire une surface catalytique. Le greffage de macrocycles tels que des porphyrines sur une surface d'or est bien connu. Il est possible de contrôler l'orientation, l'assemblage et le taux de recouvrement des porphyrines sur une telle surface notamment en attachant les porphyrines via des monocouches de thiols. Notre projet vise dans un premier temps à chimisorber une monocouche de porphyrine de cobalt (CoTPP) sur une électrode de carbone vitreux via une monocouche de 4-aminothiophénol (4-ATP) et d'utiliser cette électrode pour examiner la réduction de l'oxygène en peroxyde afin de mieux comprendre le mécanisme de réduction. La caractérisation de l'électrode par spectroscopie de photoélectron X (XPS) et par des méthodes électrochimiques a montré un fort taux de recouvrement des porphyrines à la surface du carbone. Les mesures de voltampèrometrie cyclique et de chronocoulométrie ont démontré que l'électrode GC/4-ATP-CoTPP (chimisorbé) est un catalyseur aussi efficace que lorsqu'il est seulement physisorbé à la surface (GC/CoTPP) et que l'électrode Au/4ATP-CoTPP. Lorsqu'elle est chimisorbée, la porphyrine donne des résultats beaucoup plus reproductibles et ne subit aucune désorption de la surface. Les spectres UV-visible montrent qu'une pentacoordination du cobalt et un état d'oxydation +lI sont nécessaires pour une complexation avec l'oxygène. La présence d'un intermédiaire (LCo(II) TPP-O₂) très stable a été identifié à la fois en solution et lorsque la porphyrine est chimisorbée sur le support de carbone. La spectroscopie UV -visible par réflectance (UVDRS) en fonction du potentiel révèle la relation entre la formation de l'intermédiaire LCoTPP-O₂ et la réduction en peroxyde. Ces mesures donnent des informations sur les différentes constantes cinétiques et indiquent que la formation du complexe est plus rapide que sa réduction en peroxyde, le mécanisme n'est donc pas limité par la réaction avec l'oxygène mais par le transfert d'électrons. À partir des ces informations un mécanisme catalytique est proposé. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Électroréduction de l'oxygène, Catalyseur, Modification de carbone, Porphyrine.

Introduction: Le but de ce projet était de démontrer la fatigue musculaire au niveau du trapèze et de corréler cette fatigue avec le flot sanguin musculaire local. Des mesures électrophysiologiques ont été enregistrées avec un électromyogramme de surface pendant les contractions du trapèze alors que des mesures de l'oxyhémoglobine, de la déoxyhémoglobine et de l'indice d'oxygénation tissulaire étaient obtenues à l'aide d'un spectroscope infrarouge. Sept sujets sains (trois hommes et quatre femmes) ont été assignés de façon aléatoire à quatre conditions expérimentales où des contractions isométriques de 30% de la CVM ont été utilisées alors que le temps de contraction/relaxation variait (indice de temps de tension). Chaque condition durait trois minutes et des perceptions subjectives de l'effort fourni pour chaque condition ont été obtenues en se basant sur l'échelle de Borg CR 10. Résultats: La fatigue du trapèze a été démontrée grâce à l'électromyographie, par des différences significatives de la puissance de la fréquence moyenne et de la fréquence médiane (p < 0.05). La corrélation entre la fatigue et la déoxyhémoglobine, telle que mesurée électrophysiologiquement, était forte (r² = 0,58) Les perceptions subjectives de l'effort fourni ne corrélaient pas avec le début de la fatigue musculaire, les sujets n'ayant jamais noté leur effort plus haut que modéré à un quelconque moment lors de l'expérience. Conclusion: La fatigue musculaire du trapèze survient après des élévations répétées à basse intensité. Par contre, l'effort lors des contractions «fatiguées» n'est pas bien perçu par les sujets performant en contraction. La désaturation en oxygène se corrèle fort avec la fatigue musculaire. D'autres études utilisant une variété de ce protocole pourrait déterminer une relation plus précise entre la désaturation en oxygène dans le muscle et la fatigue électrophysiologique. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Électromyographie de surface, Désaturation en oxygène, Indice de temps de tension.

La réaction électrochimique de réduction d'oxygène (RRO) peut impliquer des processus qui se déroulent à la surface d'un catalyseur. Peu de méthodes électrochimiques permettent d'étudier ces processus localement. La microscopie électrochimique à balayage (SECM) est un outil qui permet d'étudier des réactions électrochimiques dans un espace très restreint de dimension micrométrique ou même nanométrique. La résolution de la SECM dépend de la taille de l'électrode utilisée. Dans ce mémoire, une méthode reproductible de fabrication de microélectrodes de géométrie disque et de diamètre entre 50 nm et 1 um a été développée. La procédure de fabrication implique l'utilisation d'une étireuse de pipette pour produire des microélectrodes en 4 étapes, suivie d'un polissage mécanique. Les microélectrodes ainsi obtenues ont été caractérisées par microscopie optique, microscopie électronique à balayage, microscopie électrochimique à balayage et voltampérométrie cyclique. Ces microélectrodes ont été utilisées pour l'étude de l'activité catalytique de la porphyrine de cobalt déposée sur l'or et le carbone vitreux par l'intermédiaire de l'aminothiophénol en utilisant la microscopie électrochimique à balayage (SECM) en mode substrat génération/tip collection. Dans cette expérience, le H202 a été généré sur le substrat par réduction de O2 à différents potentiels. L'utilisation d'une microélectrode nanométrique a permis de déterminer la cinétique de la catalyse de la RRO par des porphyrines en utilisant un modèle de simulation numérique. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : réduction d'oxygène, microscopie électrochimique à balayage, métalloporphyrines, thiols autoassemblés sur l'or, microélectrodes.

Le but de ce travail est le développement d’un modèle 1D pour la simulation du fonctionnement d’un chenal d’oxydation. Le couplage du modèle hydrodynamique et des cinétiques biologiques permettront une meilleure description du procédé. L’hydrodynamique dans le chenal est modélisée par un réacteur piston à dispersion axiale. Le transfert d’oxygène et les réactions biologiques sont aussi intégrés dans le modèle. Les réactions biologiques sont représentées par le modèle biologique ASM1 développé par Henze 1987 tenant compte de la dégradation du carbone et celle de l’azote. C’est un modèle tout à fait adapté pour la modélisation des processus biologique mis en jeu dans un chenal d’oxydation partiellement aéré. La validation du modèle développé a été effectuée par la comparaison avec les mesures effectuées sur une installation pilote de volume 1 m3 (Lesage 2002). Cette validation est faite en trois étapes : validation de l’hydrodynamique par la simulation de la distribution du temps de séjour, validation du transfert d’oxygène par la simulation de remontée d’oxygène en eau claire et validation du modèle biologique par la simulation de la réponse réspiromètrique. Le modèle développé est ensuite utilisé pour la simulation du fonctionnement d’une station à taille réelle celle de Mahrès (1300 m3). Des mesures des concentrations en oxygène dissous dans le chenal de Mahrès ont permis de distinguer une hétérogénéité spatiale et temporelle. La simulation à échelle réelle consiste à reproduire ces gradients de concentrations existant au sein du chenal après la détermination des paramètres du modèle par le biais de mesures expérimentales sur la station citée et par le calage du modèle cinétique de dégradation de l’azote. Ce travail dénote l’importance du modèle développé pour la simulation d’un procédé à boue activée avec une hydrodynamique particulière et une aération par alternance de zone où la zone anoxie est nécessaire pour la réaction de dénitrification / The aim of this study is to obtain a validated model for the description of an oxidation ditch system, which could be used as a decision tool. A spatio-temporal 1D model which integrates hydrodynamic, oxygen transfer and biologic kinetics was developed. This work provides a prediction of COD and nitrogen fractions and dissolved oxygen concentrations described by widely used ASM1 model (Henze et al., 1987). This model was validated on the experimental result obtained by a campaign measurement in lab scale activated sludge study having a volume of 1m3 (Lesage, 2002). This validation is made in three steps: hydrodynamic validation by the simulation of the residence time distribution, oxygen transfer validation by simulating oxygen rise in clear water and the biological model validation by the simulation of oxygen uptake rate. The model developed was used to simulate a full scale plant of 1300 m3. Such model can well predicts the plug flow behavior of dissolved oxygen exiting in large scale oxidation ditch and has the ability to simulate dynamic behavior of wastewater components. The full scale simulation is done after model parameters identification and calibration of nitrogen kinetics model parameters. This model can be used to perform real time prediction which can help to optimize nitrification and denitrification occurring in the ditch under dynamic load

La méthodologie employée dans cette thèse, est de combiner des données RMN haute-résolution aux calculs des paramètres RMN à partir de la structure électronique, afin de comprendre l'influence de l'environnement chimique local de 17O sur les paramètres RMN (déplacement chimique, paramètres quadrupolaires). Les calculs ont été réalisés à l'aide de l'algorithme GIPAW, développé par Pickard etMauri, qui donne accès à l'écrantage magnétique pour tous les noyaux d'une structure donnée. Cette méthode améliore les précédentesapproches ab-initio en prenant en compte les conditions périodiques. Le manuscrit traite de différentes études menés sur plusieurs phases cristallines ou composés amorphes de phosphate de sodium. Des corrélations entre les paramètres RMN et les environnements locaux de l'17O ont ainsi pu être mises en évidence. Dans une étape suivante, des simulations de dynamique moléculaire nous ont permis de générer des configurations de structures vitreuses. Les paramètres RMN obtenus à partir de ces configurations sont présentés et comparés aux résultats expérimentaux. Finalement, les distributions des paramètres RMN sont interprétés par une extension du modèle de Czjzek. / Our strategy is to associate NMR high resolution results and first-principles calculation in order to better understand the influence of 17O local environment onto the NMR parameters (chemical shift, quadrupolar parameters). The calculations were performed using the GIPAW algorithm, developed by Pickard and Mauri, which gives access to the NMR magnetic shielding for all nuclei of a given structure. This method improved previous approaches based on first-principles calculation by considering the symmetrical translation properties in crystals. The document will include data on crystalline as well as glass systems. Indeed, we report data obtained on cristalline sodium phosphates and from which general trends were deduced between the NMR parameters and the structural/local 17Oenvironments. In a following step, molecular dynamics has been used inorder to generate a number of glass structures that would model our real glass systems. The calculated NMR parameters are discussed and compared to those obtained experimentally. Finally, the distribution of NMR parameters usually observed on high resolution spectra will be interpreted using a new distribution model, which is an extension of the so-called Czjzek model