Cette thèse porte sur la conception d’interfaces de papier interactif dédiées à la création musicale. Malgré l’apparition d’outils informatique permettant de créer de nouveaux sons ou d’opérer des transformations sur des représentations symboliques de la musique, les compositeurs utilisent toujours le papier pour composer. Le papier interactif rend théoriquement possible la création d’interfaces combinant l’expression sur le papier et la puissance de calcul de l’ordinateur. Cependant, la conception de telles interfaces reste un problème complexe car chaque compositeur développe son propre processus de création, impliquant de nouveaux concepts et de nouvelles représentations musicales. Cette thèse propose l’utilisation de structures personnelles et adaptables sur le papier pour permettre aux compositeurs d’exprimer et d’explorer leurs idées musicales. Trois études conduites avec des compositeurs à l’Ircam (Chapitre 3) s’intéressent aux rôles du papier et de l’ordinateur lors du processus de composition et les possibilités du papier interactif pour l’exploration des idées entre ces deux supports. Je décris des sessions de conception participative (Chapitre 4) qui examinent l’utilisation de représentations musicales formelles pour la création de nouvelles interfaces de papier couplées avec les logiciels de composition assistée par ordinateur. Je présente les Paper Substrates (Chapitre 5), des composants papier qui définissent des structures modulaires pour l’interaction avec des représentations personnelles de données musicales issues d’environnements informatique. Je décris une boîte à outil ainsi qu’une application graphique permettant de développer des interfaces utilisant les Paper Substrates. Des exemples illustrent la création de structures personnelles et de données musicales sur le papier qui peuvent être interprétées par les logiciels de composition assistée par ordinateur. Je présente une étude d’observation structurée conduite avec 12 compositeurs utilisant Polyphony pour composer une pièce électroacoustique (Chapitre 6). Polyphony est une interface qui intègre le papier interactif avec d’autres interfaces pour composer. L’étude a per- mis d’observer et de comparer les différents processus de composition des participants. Enfin, je détaille un projet de recherche et création mené avec le compositeur Philippe Leroux pour la création de sa pièce Quid sit musicus (Chapitre 7). Nous avons conçu de nouveaux systèmes interactifs pour la création de ressource compositionnelles, la synthèse sonore et le contrôle de la spatialisation à partir de tracés effectués sur une partition médiévale. / This thesis focuses on the design of interactive paper interfaces for supporting musical creation. Music composition has been deeply influenced by the computational power brought by computers but despite the use of software to create new sounds or work with symbolic notation, composers still use paper in their creative process. Interactive paper creates new opportunities for combining expression on paper and computation. However, designing for highly individual creative practitioners who use personal musical representations is challenging. In this thesis, I argue that composers need personal and adaptable structures on paper in which they can express and explore musical ideas. I first present three field studies (Chapter 3) with contemporary composers that examined the use of paper and the computer during the composition process and how linking the two media supports exploration of musical ideas. I then describe a participatory design study that investigates the use of formal musical representations (Chapter 4) for creating new paper interfaces that extend computer-aided composition tools. I introduce Paper Substrates (Chapter 5), interactive paper components that provide modular structures for interacting with personal representations of computer-based musical data. I detail tools that we created to develop paper applications with the Paper Substrates approach. Several examples illustrate the creation of personal structures and musical content that can still be interpreted by computer-aided composition software. I then describe a structured observation study with 12 composers who used Polyphony to compose a short electroacoustic piece (Chapter 6). Polyphony is a unified user interface that integrates interactive paper and electronic user interfaces for composing music. The study allowed us to systematically observe and compare their compositional processes. Finally, I report on a research and creation project with the composer Philippe Leroux during the composition of his piece Quid sit musicus (Chapter 7). Several work sessions with the composer and a musical assistant lead to the design of new paper- based interfaces for generating composition material, synthesizing sounds and controlling the spatialization from handwritten gestures from calligraphic gestures over an old manuscript.

La thèse propose une méthodologie originale permettant de détecter des thèmes potentiels d’innovation et de recherche pouvant conduire à des projets. Cette méthodologie est basée sur la veille et la gestion des connaissances qui sont deux composantes de l’Intelligence Economique. Elle est appliquée à la filière Forêt-Bois-Papier aquitaine et s’appuie sur deux supports informationnels clés de cette filière : la Plateforme Technologique Forêt-Bois-Papier et les COST (European COoperation in the field of Scientific and Technical Research) « Forest, Products and Services ». Combinant les méthodes de veille et de gestion des connaissances, l’information recueillie et analysée aboutit à la construction de deux cartes cognitives : une carte heuristique et une carte conceptuelle. Ces dernières mettent en évidence des thèmes potentiels c’est-à-dire ceux pouvant faire l’objet d’un projet de recherche et d’innovation. Pour aboutir, ces thèmes potentiels doivent correspondre à des besoins industriels méritant un approfondissement avec les partenaires concernés. La méthode conduit à sélectionner deux thématiques : le revêtement intelligent de surfaces à base de bois et l’utilisation des agro-matériaux dans la construction. Elles aboutissent à la réalisation de trois projets : le projet collaboratif « Smart Wood Coating », le projet COST « Smart and innovating technologies for wood » et le projet collaboratif « Ressource Habitat Evolution Vie (RHEV) ». Il s’agit d’innovations technologiques, les deux premiers projets sont impulsés par la réglementation environnementale et le troisième par la demande sociétale. Cette thèse met en évidence et analyse la manière dont la veille et la gestion des connaissances peuvent catalyser l’innovation. / The thesis proposes an original methodology allowing the detection of potential themes of innovation and research which can lead to projects. This methodology is based on the strategic scanning and the knowledge management which are two components of competitive intelligence. It is applied to the Forest-Wood-Paper sector in Aquitaine and leans on two key informative supports of this sector: the Technology Plateform Forest-Wood-Paper and the COST « Forest, Products and Services ». Combining the methods of strategic scanning and knowledge management, the analyzed information ends in the construction of two cognitive maps: a mind map and a conceptual map. These last ones highlight potential themes, that is: those being able to be the object of a project of research and innovation. To be successful, these potential themes shall deal with industrial needs deserving a deepening with concerned partners. The method leads to select two themes: the intelligent cover of wooden surfaces and the use of agro-materials in the construction, which end in the execution of three projects: the collaborative project « Smart Wood Coating », a COST project « Smart and innovating technologies for wood » and the collaborative project “Housing Resource Evolution Life” (RHEV). All concern technological innovations, the two first ones are determined by environmental regulations and the last one by societal demand. This thesis brings to light and analyzes the way competitive intelligence and knowledge management can catalyze innovation.

Né en 1812 et mort en 1870, Charles Dickens assiste tout au long du XIXe siècle au développement de l’ère industrielle, de la société de consommation et de nouvelles pratiques de lecture qui transforment les usages du document. Ce sont ces nouveaux usages que Dickens commente continuellement dans ses romans ainsi que dans ses essais, en ne cessant d’en exposer toute l’ambivalence. Le romancier manifeste une inquiétude permanente quant au pouvoir de l’instance auctoriale qui n’est jamais pris pour acquis. Ce travail s’inscrit donc dans une réflexion sur le lecteur et la réception tels qu’ils se présentent dans les textes dickensiens. Le personnage dickensien est présenté comme un lecteur concret et un herméneute imparfait. Sa réception des textes écrits dépend de sa subjectivité d’une part, et d’autre part de la matérialité du support qui s’interpose entre lui et le texte. Ainsi, le sens construit ultérieurement par les lecteurs dickensiens peut se distinguer de l’intention originelle de l’auteur : contrairement à l’oral, l’écrit s’inscrit dans une communication différée et crée un écart dans lequel la subjectivité et la matérialité s’insère. En considérant ces deux paramètres dans le processus de la communication écrite, ce travail adopte les perspectives d’étude de ce que la critique anglo-saxonne nomme Book History. L’analyse de l’objet textuel qu’est le document rejoint également les constructions théoriques du courant Thing Theory. Dans la continuité de ces courants, nous nous intéresserons à “l’imagination matérielle” de l’œuvre dickensienne qui pense, rêve et vit dans la matière du document. Il s’agira de voir pourquoi et comment Dickens cherche paradoxalement à se défaire des matières inertes que sont le papier, la plaque et la pierre comme supports de l’écriture, pour ensuite examiner son rêve de textes vivants qui trouvent leur possibilité en l’homme, dans un au-delà de la matière. / From his birth in 1812 until his death in 1870, Charles Dickens was part of the industrial development era of the 19th century which brought about the consumer society and new forms of reading that transformed the use of documents. Dickens comments on these different forms and uses throughout his work, both in his novels and in his essays, in which he demonstrates a persistent uncertainty concerning the power of the author. This dissertation aims at reflecting on the role of the reader and the act of reading as they are presented in Dickens’s novels. Dickens’s characters are presented as concrete readers who imperfectly interpret the various texts they are presented with. The reception of written texts is subject on the one hand to the character’s subjectivity and on the other hand the materiality of the document which comes between the reader and the text. Thus whatever sense is construed by a Dickensien reader can differ from the original intent of the text’s author. Contrary to an orally delivered message, a written text is part of a differed communication into which subjectivity and matter irrupt. Considering these two parameters within the process of written communication, this work adopts the perspectives of the Anglo-Saxon critical study called Book History. The analysis of the textual object which is the document is connected with the theoretical reflections on objects as considered in Thing Theory. Together with these theories, this work is interested in “the material imagination” in Dickens’s work which thinks and dreams about the materiality of the document. We set out to understand why and how Dickens paradoxically attempts to deconstruct inert materials such as paper, signboards, stones as media for writing to then examine his dream of living texts which find its answer in man, beyond matter.

La recherche de cette thèse s’articule autour de mon travail plastique de la série « Raw Meat » où je me sers exclusivement de l’image publicitaire de viande crue que je détourne pour construire des corps féminins. Elle répond à la question suivante : Pourquoi sommes-nous affectés par la vue, par l’aspect de la matière de la viande crue ; et pourquoi sommes-nous davantage affectés lorsque la viande crue forme – ou fusionne avec – le corps de la femme ? L’origine de la force de cette image est ciblée comme issue de notre passé primitif ; la recherche soulève nos liens les plus profonds avec la chair animale et ses pratiques liées aux sociétés primitives, et démontre comment les mythes, les rites, et les interdits autour du corps animal/humain sont toujours à l’œuvre. Nous soutenons les hypothèses d’une image comestible, de l’œil cannibale, de la pulsion scopique au sein d’une œuvre, du regard pulsionnel, voire criminel de l’artiste, de la cruauté de l’être, du dévoilement, de l’image violente (de la femme) et de sa sublimation. Nous regardons comment les différents mécanismes à l’œuvre dans l’image de la femme, à l’instar de la série « Raw Meat », permettent une multitude d’interprétations de la chair, dont les sens vont de notre passé primitif à notre contemporanéité. Notre plaidoyer pour cette polysémie est celle de la nécessité de cette image « vraie » de femme, à l’image de son émancipation. / The research of this thesis focuses upon a series of my artwork in which I utilizeadvertisement photographs taken from local supermarket flyers that depict raw meat. I use these to construct female figures. The research responds to the inquiry: Why are we affected by the image of raw meat; and why are we even more so affected when the images of raw meat compose – or fuse with – the female figure? The origin of the effect this image has on the spectator is targeted as being found within our primitive past; stemming from our relationship with the animal flesh, and thus with the animal itself. We illustrate our profound ties to the animal, including surrounding acts which were an integral part of daily lives in primitive societies. We show how the myths, rites, and taboos, associated with the animal/human body are still at work today. The research supports different hypotheses: the edible image, the cannibal’s eye, the “scopique” impulse within an artwork (relative to the eye), and the criminality of the artist, a being’s cruelty, the unveiling of the body, violent images (of women) and their sublimation. We plead the necessity of this never-been-seen-before, polysemous, “true” image of the female figure whose significance spans from our primitive past to contemporary societies; as one of her emancipation.

La finalité de cette étude était la réalisation d’un afficheur électrochrome sur papier activable par un smartphone comme solution anti-contrefaçon. La nature cellulosique du substrat et la faible énergie délivrée par le smartphone ont représenté deux contraintes majeures dans de ce travail de thèse. Ainsi, une nouvelle méthode originale de dépôt à température ambiante de films minces WO3 a été développée en utilisant un traitement UV. Le premier dispositif électrochrome couplant le film WO3 sur papier, le Bleu de Prusse, et une membrane électrolytique plastifiée, a montré une bonne stabilité électrochimique associée à un contraste optique ΔR de 13 % pour une tension d’activation de -1 V. En vue de minimiser la tension d’activation, de nouveaux dispositifs électrochromes, à architecture simplifiée, dérivés d’une configuration classique à 5 couches ont été mis au point. Le remplacement du matériau de contre électrode et du conducteur électronique par un matériau métallique unique a conduit à des dispositifs à 4 couches. De plus, l’utilisation d’un matériau électrochrome conducteur a permis de s’affranchir de la couche conductrice électronique adjacente à l’électrode de travail menant à des dispositifs encore plus simplifiés à 3 couches. Les dispositifs simplifiés se caractérisent par des performances électrochromes très intéressantes pour une activation à seulement -0,7 V et présentent une stabilité électrochimique sur plus de 500 cycles. Le premier prototype sur emballage de parfum, à base d’afficheur électrochrome constitué de PEDOT, d’électrolyte liquide ionique polymérisé par vernis UV, et de contre électrode d’Ag, a été activé avec succès par un smartphone en moins de 5,3 secondes pour une énergie d’activation de 0,33 mJ.cm-2. / This study aims at the development of an electrochromic display on paper, activated by a smartphone as solution for counterfeit. A novel deposition method at room temperature of WO3 thin films was developed using a UV treatment. 5-layer electrochromic device (ECD), based on WO3 on paper, Prussian blue, and an electrolyte membrane, showed good electrochemical stability for more than 500 cycles associated with an optical contrast in reflectance ΔR of 13% at -1 V. In order to minimize the activation potential, ECDs with simplified architecture, derived from 5-layer conventional configuration have been developed in a second part of this work. 4-layer ECDs were constructed by replacing the counter-electrode and conductive layer by a single metal layer. In addition, the use of an electrochromic conducting material leads to 3-layer device. 4 and 3-layer ECDs exhibit high electrochromic performances at only -0.7 V with nice stability for more than 500 cycles. The first prototype integrated on perfume packaging, with 4-layer ECD based on PEDOT (poly(3,4-ethylenedioxythiophene), ionic liquid electrolyte polymerized by UV-varnish, and Ag as counter-electrode was successfully activated by a smartphone in less than 5.3 seconds for an activation energy of 0.33 mJ.cm-2.

Ziel dieser Arbeit war es, die mechanistischen Abläufe bei der Papierleimung mit ASA besser zu verstehen und weiter aufzuklären, um vor allem Wechselwirkungen mit Füllstoffen und anderen chemischen Additiven zu minimieren. Dazu sollten analytische Verfahrensmethoden entwickelt werden, welche die bilanztechnische Verfolgung von ASA und dessen Reaktionsprodukten ermöglichen, um anschließend den Einfluss und die Wechselwirkungen verschiedenster Parameter auf die ASA-Leimung untersuchen zu können. Weiterhin sollte bei Untersuchungen zur Emulgierung versucht werden, die wichtigsten Einflussgrößen auf die Partikelgröße, Stabilität und Hydrolyse des ASA aufzuzeigen. Im ersten Teil der Arbeit konnten bei den Untersuchungen zur Emulgierung wichtige Einflussgrößen auf die Partikelgröße, Stabilität und Hydrolyse von ASA-Emulsionen aufgeklärt werden. Weiterhin wurde eine Methode zur genauen Bestimmung der Reaktionskinetik der ASA-Hydrolyse sowie der Ablagerungsneigung entwickelt. Bei den Untersuchungen zur analytischen Bestimmung wurde über die NIR-Spektroskopie ein einfaches Analyseverfahren zur exakten quantitativen Bestimmung von ASA und AKD entwickelt. Es wurde gefunden, dass eine quantitative Erfassung von synthetischen Leimungsmitteln (ASA / AKD) mittels NIR in den Regionen der CH2-Schwingungen um 4300 cm-1 und 5750 cm-1 mit hoher statistischer Genauigkeit möglich ist. Der Methodenfehler für die Bestimmung von AKD liegt bei ± 0,010 % und bei ± 0,013 % für ASA. Dadurch ist eine wesentlich genauere Bewertung von Wechselwirkungen bei der Leimung als bisher möglich, da nicht nur die Leimungswirkung, sondern über NIR auch Menge und Art (gebunden / ungebunden) an Leimungsmittel in einer bisher nicht erreichbaren Messzeit betrachtet werden können. Mittels HPLC und Pyrolyse-GC/MS konnten die erstellten NIR-Kalibrationen erfolgreich validiert werden. Im letzten Teil der Arbeit wurden Wechselwirkungen von ASA mit Füllstoffen und chemischen Additiven aufgeklärt, sowie mechanistische Grundlagen zur Leimung mit ASA erarbeitet. Hier hat sich gezeigt, dass der Mechanismus der ASA-Leimung nicht nur, wie oft in der Literatur beschrieben, auf eine Veresterung mit den Hydroxylgruppen der Cellulose zurückzuführen ist. Vielmehr ist die optimale Wirkung von Leimungsmitteln sehr stark von deren Verteilung, Mobilität und Orientierung abhängig. Weiterhin konnte festgestellt werden, dass der größte Anteil des Leimungsmittels im Papier in ungebundener (hydrolisierter) Form vorliegt und somit zur Wanderung (Migration) durch das Papiergefüge befähigt ist. Trotzdem kann der hydrolisierte Anteil deutlich zur Hydrophobierung des Papiers beitragen, wenn dieser richtig orientiert und fein verteilt ist. Schlecht orientierte Leimungsmittel tragen nicht zur Leimung bei bzw. können diese sogar reduzieren. In der vorliegenden Arbeit wurden unter Einsatz moderner Methoden wichtige Grundlagen zur Papierleimung mit ASA erarbeitet. Dabei wurden insbesondere Beiträge zu den Themen Emulgierung, Hydrolyse- und Ablagerungsneigung, analytische Bestimmung, Wechselwirkungen sowie Mechanismen von ASA geleistet. Diese Ergebnisse zeigen Möglichkeiten auf, wie in Unternehmen der Papierindustrie zukünftig ASA-Leimungsmittel gezielter dosiert, Produktionsstörungen vermieden und Kosten reduziert werden können. / The purpose of this work was to develop a deeper understanding of the mechanisms in ASA sizing and to minimise interactions with fillers and other chemical additives. Therefore analytical test methods were developed, to enable a simple mass balance approach for ASA and its reaction products. Afterwards, the influence of various factors affecting ASA sizing and retention could be investigated and explained. Furthermore, the most important factors which influence particle size, stability, and hydrolysis of ASA emulsions had to be determined. In the first part of this work, studies regarding the emulsification of ASA were carried out. Here, the most important factors with regard to particle size, stability, and hydrolysis of ASA emulsions were investigated. Furthermore, a method for the exact determination of ASA hydrolysis as well as the agglomeration tendency was developed. For the investigations regarding the analytical determination, a fast and easy-to-use method for the quantification of ASA and AKD has been developed. The investigations have shown that a quantitative determination of synthetic sizing agents (ASA / AKD) is possible using NIR spectroscopy. With the help of multivariate data analysis and PLS regression, mainly the region of the CH2-bands around 4300 cm-1 and 5750 cm-1 were evaluated. The prediction error (RMSEP) for the determination of AKD is 0.01 %, and 0.013 % for ASA. Even an analysis of the percentage of bound and unbound ASA / AKD is possible by NIR spectroscopy of extracted paper samples. Thus, a fast and detailed investigation of mechanisms as regards sizing is possible. The developed NIR methods were validated using HPLC and Pyrolysis-GC/MS. In the last part of the work, interactions of ASA with fillers and chemical additives were investigated, and mechanisms of ASA sizing were studied. It was shown that the mechanism of ASA sizing - as often described in the literature - can not only be attributed to the esterification with the hydroxyl groups of the cellulose. In fact, the optimal effect of sizing agents is much more dependant on a fine distribution, mobility and orientation of ASA molecules. It was observed that the main part of the ASA is present in an unbound (hydrolysed) form and therefore is able to migrate through the paper structure. However, the hydrolysed ASA can significantly contribute to sizing when it is finely distributed and well orientated. Sizing agents orientated in the opposite do not contribute to sizing but they can even decrease the existing sizing level. To summarize, it can be concluded that, in this work important fundamentals as regards ASA sizing were developed using modern test methods. Thereby important contributions were made to the topics of emulsification, hydrolysis- and emulsion-stability, analytical determination, interactions and mechanisms of ASA. These results show possibilities how ASA sizing agents can be used more effectively, process disturbances avoided, and costs reduced.

La technologie de numérisation des données manuscrites a atteint son essor après l'invention du stylo numérique. Les recherches se sont concentrées alors sur le développement des applications IHM qui facilitent la manipulation des données encre numérique. Dans un contexte de recherche, la technologie du papier et stylo numériques s'avère utile pour la collecte des données expérimentales dans différents domaines. Notre but est de fournir une aide pour le traitement et la visualisation des données, notamment les données temps, recueillies avec un stylo numérique dans deux cas d'usage en sciences de l'éducation à savoir les tests d'évaluation et la prise de notes d'observation. Notre démarche consiste à étudier ces cas d'usage en terme de besoin dans quatre expériences concrètes et à développer, en participation avec l'utilisateur, des prototypes de système de traitement et de visualisation des données. Dans le but de concevoir un modèle général de tel système, nous avons analysé l'interface d'utilisation des prototypes en terme de fonctionnalités, de visualisation et d'interaction. Notre modèle décrit le processus de visualisation en mettant en œuvre trois types de tâches d'utilisateur à savoir les tâches d'analyses, les tâches de manipulation et les tâches d'interaction.

L’objectif principal de cette recherche est de contribuer au développement de biocapteurs commerciaux utilisant des surfaces de papier comme matrices d’immobilisation, capables de produire un signal colorimétrique perceptible dans les limites sensorielles humaines. Ce type de biocapteur, appelé papier bioactif, pourrait servir par exemple à la détection de substances toxiques ou d’organismes pathogènes. Pour atteindre l’objectif énoncé, ce travail propose l’utilisation de systèmes enzymatiques microencapsulés couchés sur papier. Les enzymes sont des catalyseurs biologiques dotés d’une haute sélectivité, et capables d'accélérer la vitesse de certaines réactions chimiques spécifiques jusqu’à des millions des fois. Les enzymes sont toutefois des substances très sensibles qui perdent facilement leur fonctionnalité, raison pour laquelle il faut les protéger des conditions qui peuvent les endommager. La microencapsulation est une technique qui permet de protéger les enzymes sans les isoler totalement de leur environnement. Elle consiste à emprisonner les enzymes dans une sphère poreuse de taille micrométrique, faite de polymère, qui empêche l’enzyme de s’echapper, mais qui permet la diffusion de substrats à l'intérieur. La microencapsulation utilisée est réalisée à partir d’une émulsion contenant un polymère dissous dans une phase aqueuse avec l’enzyme désirée. Un agent réticulant est ensuite ajouté pour provoquer la formation d'un réseau polymérique à la paroi des gouttelettes d'eau dans l'émulsion. Le polymère ainsi réticulé se solidifie en enfermant l’enzyme à l'intérieur de la capsule. Par la suite, les capsules enzymatiques sont utilisées pour donner au papier les propriétés de biocapteur. Afin d'immobiliser les capsules et l'enzyme sur le papier, une méthode courante dans l’industrie du papier connu sous le nom de couchage à lame est utilisée. Pour ce faire, les microcapsules sont mélangées avec une sauce de couchage qui sera appliquée sur des feuilles de papier. Les paramètres de viscosité i de la sauce et ceux du couchage ont été optimisés afin d'obtenir un couchage uniforme répondant aux normes de l'industrie. Les papiers bioactifs obtenus seront d'abord étudiés pour évaluer si les enzymes sont toujours actives après les traitements appliqués; en effet, tel que mentionné ci-dessus, les enzymes sont des substances très sensibles. Une enzyme très étudiée et qui permet une évaluation facile de son activité, connue sous le nom de laccase, a été utilisée. L'activité enzymatique de la laccase a été évaluée à l’aide des techniques analytiques existantes ou en proposant de nouvelles techniques d’analyse développées dans le laboratoire du groupe Rochefort. Les résultats obtenus démontrent la possibilité d’inclure des systèmes enzymatiques microencapsulés sur papier par couchage à lame, et ce, en utilisant des paramètres à grande échelle, c’est à dire des surfaces de papier de 0.75 x 3 m2 modifiées à des vitesses qui vont jusqu’à 800 m/min. Les biocapteurs ont retenu leur activité malgré un séchage par évaporation de l’eau à l’aide d’une lampe IR de 36 kW. La microencapsulation s’avère une technique efficace pour accroître la stabilité d’entreposage du biocapteur et sa résistance à l’exposition au NaN3, qui est un inhibiteur connu de ce biocapteur. Ce projet de recherche fait partie d'un effort national visant à développer et à mettre sur le marché des papiers bioactifs; il est soutenu par Sentinel, un réseau de recherche du CRSNG. / The main objective of this research is the development of a commercial biosensor immobilized on paper surfaces, able to produce a colorimetric signal detected by human sensorial limits. This kind of biosensor could be used, for example, in the detection of toxic substances or pathogens. To achieve this objective, microencapsulated enzymes fixed on paper are proposed. Enzymes are biological catalysts with a high selectivity that can accelerate the speed of some chemical reactions up to a million times. However, the enzymes are very sensitive substances that lose their functionality easily; it is therefore necessary to protect them from conditions that could damage them. Microencapsulation is a technique that protects the enzymes without totally isolating them from their environment. In fact, microencapsulation entraps the enzymes into a micron size sphere, made of a porous polymer which prevents the enzyme to be released but allows the diffusion of its substrate inside. The microencapsulation process consists in making an emulsion containing a polymer dissolved in an aqueous phase with the desired enzyme, and the wall of the microcapsule is formed by adding a crosslinking agent that forms a polymer network at the interface of the emulsion. The crosslinked polymer solidifies and it encloses the enzyme in the interior of the capsule. Thereafter, this kind of microcapsules are used to give biosensor properties to the paper. Blade coating technique is used in order to immobilize the enzyme capsules on paper because it is the most widely used method in the paper industry. The microcapsules are mixed with a coating suspension and applied on sheets of paper. The viscosity parameters of the suspension and those of the coating are optimized to obtain a uniform coating in order to meet the industry standards. Bioactive paper obtained is first studied to assess whether the enzymes are still active or not after all the treatments because, as described above, enzymes are iii very sensitive substances. An enzyme known as laccase is used, which allows an easy evaluation of its activity. Enzymatic activity was evaluated through existing analytical techniques or new analysis techniques developed in the Rochefort lab. The results demonstrate the possibility to transfer microencapsulated enzyme systems onto paper by blade coating, by using large scale settings, with paper surfaces of 0.75 x 3 m2 modified at speeds ranging up to 800 m/min. Biosensors retained their activity, despite a drying process by evaporation of water using an IR lamp of 36 kW. The microencapsulation technique proposed here is an effective technique to increase the storage stability of the biosensor and its resistance to exposure to NaN3, which is a known inhibitor of this biosensor. This research is part of a national effort in order to develop a commercial device called bioactive paper; it is supported by the NSERC research network Sentinel.

Les nanocelluloses connaissent un fort développement depuis ces dernières décennies et font l'objet de nombreuses études menées par les industriels et/ou consortiums académiques. Cette étude s'insère dans le cadre d'un projet européen (SUNPAP) visant à l'industrialisation des nanofibrilles de cellulose (NFC). La présente thèse fait l'état de nouveaux procédés de modification chimique de surface des NFC dans une optique de chimie verte. Plusieurs stratégies ont été développées telle que l'emploi de liquides ioniques comme solvant de réaction (décrit comme solvants verts) ou l'utilisation d'une nanoemulsion en phase aqueuse permettant le greffage de surface des NFC. Dans le but d'étudier l'impact de ces modifications chimiques, les substrats ainsi traités ont été par la suite utilisés dans diverses applications. Ainsi, des bionanocomposites ont pu être produits, l'impact sur l'introduction de NFC (modifiées ou non) dans du papier a également été étudié. Une étude sur les propriétés antibactériennes et la biodégradabilité des NFC modifiées est également proposée. Une caractérisation approfondie des NFC vierges et modifiées a été réalisée. Des techniques puissantes et innovantes ont été utilisées pour caractériser ces substrats tels que l'XPS (X-ray Photoelectron Spectroscopy) ou encore la SIMS (Secondary Ion Mass Spectrometry). Toutes ces modifications, applications et caractérisations proposées constituent une avancée et des perspectives prometteuses dans le monde des nanocelluloses.

Les communications sans fil sont de plus en plus présentes dans notre quotidien, et avec elles, les ondes électromagnétiques qui leurs sont associées. Cela a créé un besoin de produits permettant de contrôler la portée du réseau, pour des raisons de sécurité de données, d'augmentation de débit en cas d'interférences avec d'autres réseaux, ou bien pour des raisons sanitaires. A l'inverse, dans d'autres cas, l'amélioration de la transmission de ces ondes est recherchée. Par exemple, dans les bâtiments de nouvelle construction ou rénovées, l'installation de vitrages à isolation renforcée permet d'avoir des bâtiments plus performantes au niveau thermique. Malheureusement, ces vitrages bloquent également les radiofréquences, dont notamment les signaux de téléphonie mobile. L'objectif de la thèse est la conception et le développement de structures filtrantes imprimées sur substrat souple. Dans un premier temps, des solutions de filtrage sélectif coupe bande sont proposées afin d'empêcher autant que possible la transmission d'ondes électromagnétiques, par exemple celles du WiFi entre les pièces d'un bâtiment. Dans un deuxième temps, une solution permettant d'améliorer la transmission des ondes électromagnétiques au travers des vitrages thermiques est proposée. Outre ces études, un système de caractérisation permettant de caractériser finement ces structures FSS a été développé lors de ces travaux de thèse. / Nowadays wireless communication systems are more and more present in our lives, and with them, electromagnetic waves associated to them. A need of products capable to control the range of the network has appeared, for data security reasons, for data rate increase in case of network interferences or for health reasons. On the opposite, in other cases, improving the transmission of these waves is desired. For instance, in new construction or renovated buildings, energy saving windows allows having more efficient buildings thermal speaking. Unfortunately, those windows also block radiofrequencies, including mobile phone signals. The aim of this thesis is the design and development of filtering structures printed on flexible substrate. First, stop band selective filtering solutions are proposed in order to block as much as possible transmission waves, for instance, WiFi in between different rooms of the same building. Secondly, a solution to improve electromagnetic wave transmission through energy saving windows is proposed. In addition to these studies, a characterization system for testing these FSS structures has been developed during this thesis work.