No description available.

No description available.

L’homologie persistante est un outil fondamental dans la topologie computationnelle. Cette méthode est utilisée pour reconnaître et comparer les formes. Dans ce travail nous étudions d’abord l’homologie persistante dans le cas unidimensionnel d’ordre 0 qu’on appelle aussi fonction de taille. Nous présentons une démonstration du fait que toute fonction de taille peut être représentée comme un ensemble de points et de lignes dans le plan réel, avec des multiplicités. Cela permet une approche algébrique aux fonctions de taille et la construction de nouvelles pseudo distances entre les fonctions de taille pour comparer les formes. Nous calculons ensuite l’homologie persistante unidimensionnelle d’ordre n avec différentes méthodes de filtration de l’espace correspondant à l’histoire d’un complexe croissant. Nous classons un changement topologique qui se produit pendant la croissance soit comme une caractéristique ou un bruit, en fonction de sa durée de vie ou de sa persistance dans la filtration. Une présentation avec des codes barres affiche alors la persistance de ces invariants. L’homologie persistante multidimensionnelle nous permet de soutirer plus d’informations sur les formes en utilisant la fonction de filtration avec des valeurs dans [nombre réel]k. Pour fournir un descripteur de forme concis et complet dans le cas multidimensionnel nous réduisons le calcul de l’homologie persistante multidimensionnelle au calcul de l’homologie persistante ordinaire pour une famille paramétrée de fonctions à valeur dans [nombre réel].

Le diagnostic précoce des cancers et le développement de la médecine personnalisée constituent des défis majeurs à l’heure actuelle. Ces enjeux exigent le développement de nouveaux outils capables de cibler des biomarqueurs pertinents afin de permettre un diagnostic à l’aide des techniques d’imagerie. L’objectif de ces travaux est d’élaborer de nouveaux agents de contraste innovants pour l’imagerie moléculaire des cancers. Pour ce faire, des nanoplateformes d’oxyde de fer fonctionnalisées avec de l’acide caféique et couplées à un anticorps marqué par un fluorophore ont été élaborées. Ces nanoplateformes ont été caractérisées grâce à différentes techniques et évaluées in vitro et in vivo. Une optimisation a été effectuée en utilisant des chaines PEG et un nouvel anticorps. L’ensemble de ces travaux a permis d’obtenir de agents de contrastes IRM de type T₂ ciblant les récepteurs à endothélines. A l’aide d’une nouvelle voie de synthèse, des nanoparticules d’oxyde de fer de tailles variables ont été développées et couplées à un peptide permettant le ciblage de la néoangiogenèse : le cycloRGD. Ces nanoparticules se sont révélées être d’excellents agents de contraste IRM de type T₂ conduisant un ciblage passif. Des nanoparticules à luminescence persistante ont également été synthétisées. Ces nanoplateformes, de 6 nm, offrent l’avantage de limiter l’absorption de la luminescence par les tissus et d’éviter l’excitation in situ, limitant ainsi l’autofluorescence des tissus. Enfin, l’association de ces deux types de nanoparticules à été étudié, conduisant à l’obtention de nanoparticules bimodales alliant imagerie IRM et luminescence persistante. / Early diagnosis of cancer and development of personalized medicine is a major challenge. These issues require the development of new tools which are able to target relevant biomarkers in order to access of diagnostic using imaging techniques. The objective of this work is to develop new contrast agents for molecular imaging of cancers. To this aim, the functionalized iron oxide nanoplateformes with caffeic acid were synthesized and coupled to an antibody labeled with a fluorophore. These nanoplateformes were characterized by different techniques and evaluated on in vitro and in vivo conditions. An improvement was made with the use of PEG chains and a novel antibody. Results of this work is the obtention of a T₂ MRI contrast agents targeting endothelin receptor. Using a new wayof synthesis, different sizes of iron oxide nanoparticles have been developed and coupled to apeptide for targeting the neoangiogenesis : the cycloRGD. These nanoparticles have proven to be excellent T₂ MRI contrast agents managing a passive targeting. Persistent luminescence nanoparticles were also synthesized. These 6 nm nanoparticles offer the advantage of limiting the absorption of luminescence by the tissues and prevent the excitation in situ, limiting the autofluorescence of the tissues. Finally, the combination of these two types of nanoparticles has been studied to obtain bimodal nanoparticles combining MRI and persistent luminescence imaging.

Endocrine disrupting chemicals in wild animals, including fish, can disrupt reproduction by causing intersexuality. Organic pollutants, specifically polychlorinated biphenyls (PCBs), have been shown to be estrogenic or anti-androgenic likely contributing to intersexuality in males. Organic pollutants persist in the environment despite being restricted for use in the United States. Bluegills, Lepomis macrochirus, play a crucial role in lake food webs as forage and sport fish and may be affected by PCBs. In the current study, male bluegills collected in 2010 from selected Illinois lakes were analyzed to quantify PCB body residues and the incidence of intersexuality (n=200). Experiments were then conducted in 2011 and 2012 to assess the reproductive output of mature males with varying PCB body residues paired with mature females containing no detectable PCB body residues held in uncontaminated 0.05-hectare research ponds (Southern Illinois University Touch of Nature Pond Facility). Lake-specific male bluegill whole-body tissue PCB body residues ranged from below reporting limit to 2 mg/kg dry weight (non-lipid normalized basis) and varied significantly among lakes (F7,32= 9.59, p<0.0001). No male intersex bluegills were found. In both reproductive experiments, abundance of young declined as male PCB body residues increased (F 4,18 = 13.28; P=0.002). Adult survival was unrelated to reproductive output. Taken together, these results suggest PCBs, which are ubiquitous in aquatic and terrestrial habitats, have the ability to alter male reproductive performance, and possibly population dynamics and community structure through reduced recruitment, in the absence of overt intersexuality.

abstract: This dissertation is focused on environmental releases from U.S. wastewater infrastructure of recently introduced, mass-produced insecticides, namely neonicotinoids as well as fipronil and its major degradates (sulfone, sulfide, amide, and desulfinyl derivatives), jointly known as fiproles. Both groups of compounds recently have caught the attention of regulatory agencies worldwide due to their toxic effects on pollinators and on aquatic invertebrates at very low, part-per-trillion levels (Chapter 1). Mass balance studies conducted for 13 U.S. wastewater treatment plants (WWTPs) showed ubiquitous occurrence (3-666 ng/L) and persistence of neonicotinoids (Chapter 2). For the years 2001 through 2016, a longitudinal nationwide study was conducted on the occurrence of fiproles, via analysis of sludge as well as raw and treated wastewater samples. Sludge analysis revealed ubiquitous fiprole occurrence since 2001 (0.2-385 µg/kg dry weight) and a significant increase (2.4±0.3-fold; p<0.005) to elevated levels found both in 2006/7 and 2015/6. This study established a marked persistence of fiproles during both wastewater and sludge treatment, while also identifying non-agricultural uses as a major source of fiprole loading to wastewater (Chapter 3). Eight WWTPs were monitored in Northern California to assess pesticide inputs into San Francisco Bay from wastewater discharge. Per-capita-contaminant-loading calculations identified flea and tick control agents for use on pets as a previously underappreciated source term dominating the mass loading of insecticides to WWTPs in sewage and to the Bay in treated wastewater (Chapter 4). A nationwide assessment of fipronil emissions revealed that pet products, while representing only 22±7% of total fipronil usage (2011-2015), accounted for 86±5% of the mass loading to U.S. surface waters (Chapter 5). In summary, the root cause for considerable annual discharges into U.S. surface waters of the neonicotinoid imidacloprid (3,700-5,500 kg/y) and of fipronil related compounds (1,600-2,400 kg/y) is domestic rather than agricultural insecticide use. Reclaimed effluent from U.S. WWTPs contained insecticide levels that exceed toxicity benchmarks for sensitive aquatic invertebrates in 83% of cases for imidacloprid and in 67% of cases for fipronil. Recommendations are provided on how to limit toxic inputs in the future. / Dissertation/Thesis / Doctoral Dissertation Civil, Environmental and Sustainable Engineering 2017

Les processus hypnotiques font l'objet d’études transdisciplinaires qui attestent d’un état spécifique et impliquent des dimensions relationnelles et contextuelles (Rainville, 2004 ; Bioy, 2017). Cette recherche s’effectue dans le contexte des Troubles du Deuil Persistant (T.D.P, Prigerson, 2009 ; Zech, 2006 ; Fasse, 2013). Une approche pharmacologique améliore la composante dépressive sans affecter les symptômes spécifiques du TDP, questionnant la place des interventions psychothérapeutiques (Hensley, 2006). Cette recherche exploratoire interroge le sens que peut prendre l'expérience hypnotique dans un contexte de TDP et d’en décrire une phénoménologie. La dimension rituelle du dispositif hypnotique pourrait sous-tendre les phénomènes de « guérisons immédiates » (Michaux, 2007), tâche aveugle dans la pratique de l'hypnothérapie. Il s’agit d’une recherche-action qualitative, longitudinale, utilisant l’Interpretative Phenomenological Analysis (Smith, 2009). Les résultats montrent que l’hypnose peut endosser une fonction de rituel thérapeutique qui se caractérise par une scansion temporelle nette, comme acte de clôture. Nous avons identifié une mythologie hypnotique relevant du « savoir commun », tributaire de l’intensité des expectatives et croyances sur l’hypnose, notamment de ses dimensions « magiques » et « thérapeutiques ». L’effet de cadre et la ritualisation séquencée de la séance sont primordiaux. Les personnes expérimentant un rituel de « guérison immédiate » étaient exemptes de comorbidités psychiatriques majeures. Les éléments centraux sont : l’alliance thérapeutique, l’absence de compétition avec d’autres systèmes de croyances, le respect de l’écologie psychique du sujet, son engagement dans un changement de relation avec le défunt et l’ouverture d’une opportunité socialement acceptable pour le produire. Cette ritualité est un acte de clôture d'un mode de relation. Les situations d'inopérance du dispositif montrent des effets de dissonance cognitive induite, entre soumission temporaire à une suggestion et résistance à un vécu d’abandon du défunt. Les dimensions de « fidélité » et de « loyauté » sont majeures dans ces phénomènes, face à un hypnothérapeute « sujet supposé pouvoir ». / Hypnotic processes are the subject of transdisciplinary studies that attest to a specific state and involve relational and contextual dimensions (Rainville, 2004; Bioy, 2017). This research is carried out in the context of Persistent Grief Disorders (P.G.D.., Prigerson, 2009, Zech, 2006, Fasse, 2013). A pharmacological approach improves the depressive component without affecting the specific symptoms of PGD, questioning the place of psychotherapeutic interventions (Hensley, 2006). This exploratory research questions the meaning that hypnotic experience can take in a PGD context and describes a phenomenology. The ritual dimension of the hypnotic device could underlie the phenomena of "immediate healings" (Michaux, 2007), a blind task in the practice of hypnotherapy. This is a qualitative longitudinal action research using the Interpretative Phenomenological Analysis (Smith, 2009). The results show that hypnosis can assume a therapeutic ritual function that is characterized by a clear temporal scansion, as an act of closure of a mode of relationship. We have identified a hypnotic mythology of "common knowledge",dependent on the intensity of expectations and beliefs about hypnosis, especially its "magical" and "therapeutic" dimensions. The frame effect and the sequential ritualization of the session are major. People experiencing an "immediate healing" ritual were free of major psychiatric comorbidities. The central elements are: the therapeutic alliance, the absence of competition with other belief systems, respect for the psychological ecology of the subject, his involvement in a change of relationship with the deceased and the opening of a socially acceptable opportunity to produce it. Situations of inoperability show effects of cognitive dissonance induced, between temporary submission to a suggestion and resistance to a lived experience of abandonment of the deceased. The dimensions of "fidelity" and "loyalty" are major in these phenomena.

Les polluants organiques persistants (POP), dont les biphényles polychlorés (PCB) et le 1,1,1-trichloro-2,2-bis(p-chlorophényl)éthane (DDT), sont des contaminants lipophiles qui résistent à la dégradation et s'accumulent dans les tissus des organismes exposés. Malgré le fait que plusieurs de ces composés aient été retirés du marché, ils se retrouvent toujours en quantité mesurable dans les échantillons environnementaux et humains prélevés partout dans le monde. La toxicité de ces composés a été démontrée dans des études in vitro et chez les animaux. Parmi les différents effets de ces composés, on compte la perturbation endocrinienne, l'altération du neurodéveloppement, l'affaiblissement du système immunitaire ainsi que la promotion de certains cancers. Certains de ces effets ont aussi été observés dans des études épidémiologiques suite à des expositions accidentelles, occupationnelles et environnementales. Par contre, les études ne parviennent pas à un consensus quant à l'implication des POP dans l'étiologie de plusieurs problèmes de santé, notamment le cancer du sein et l'altération du neurodéveloppement suite à une exposition postnatale par l'allaitement. Les études épidémiologiques sur les effets des POP se basent habituellement sur des échantillons de sang ou de lait maternel pour évaluer l'exposition. Dans le cas du cancer du sein, les échantillons sanguins sont généralement prélevés au moment du diagnostic ou quelques années avant. Quant à l'évaluation de l'exposition postnatale par l'allaitement, les études de neurodéveloppement ont jusqu'à maintenant estimé l'exposition des enfants en multipliant la concentration dans le lait maternel par la durée d'allaitement ou en prélevant des échantillons sanguins chez les enfants. Puisque les POP sont très persistants, ces échantillons sont considérés comme des marqueurs d'exposition chronique. Par contre, la capacité à représenter le profil d'exposition des sujets enrôlés dans des études épidémiologiques à partir de ces échantillons peut être gênée par différents phénomènes physiologiques pouvant changer les niveaux internes en POP, notamment les changements de poids corporel (ex: perte de poids, croissance) et l'allaitement. De plus, ces échantillons ne permettent pas d'évaluer l'exposition durant certaines périodes où les individus pourraient être plus susceptibles aux atteintes chimiques. Il était donc primordial de mettre sur pied une approche qui permette de détailler le profil d'exposition des individus afin d'évaluer les associations entre l'exposition durant certaines périodes critiques et la prévalence de certains problèmes de santé. Les objectifs de ce projet étaient donc i) de développer des modèles pharmacocinétiques à base physiologique (PBPK) permettant d'estimer l'exposition à différentes périodes de la vie et ii) d'appliquer ces modèles au sein d'études épidémiologiques afin d'évaluer les associations entre l'exposition durant certaines fenêtres de temps et certains indicateurs de santé et de développement. La modélisation PBPK consiste en une représentation mathématique des phénomènes d'absorption, de distribution, de métabolisme et d'excrétion régissant le déplacement d'un composé chimique dans l'organisme exposé. Deux modèles PBPK ont été développés dans le cadre de ce projet : un modèle décrivant la cinétique des POP chez les femmes et un modèle décrivant le transfert postnatal mère-enfant par l'allaitement. Le modèle PBPK de la femme permet de simuler la cinétique des POP en fonction des changements de poids, des grossesses et des allaitements. À partir d'une concentration sanguine au moment du diagnostic et d'informations récoltées dans les questionnaires épidémiologiques, le modèle PBPK génère des profils desquels il est possible d'extraire des concentrations à n' importe quel moment de la vie de la femme. Ce modèle a été utilisé afin de retracer des profils d'exposition aux PCB dans une étude cas-témoins sur le cancer du sein basée en France. Une analyse de corrélation a permis de quantifier la capacité d'une concentration sanguine au moment du diagnostic à représenter les concentrations simulées à différents moments de la vie. Cet exercice a permis de montrer que de tels échantillons sanguins perdent leur capacité à représenter l'exposition 1) plus la période d'intérêt est loin (ex: puberté) et 2) plus la durée d'allaitement totale est longue. Une limitation de ce modèle est que, puisque des données sanguines répétées n'étaient pas disponibles, sa validité n'a pu être établie. Le modèle PBPK décrivant le transfert mère-enfant de POP a quant à lui été validé avec des données provenant d'une cohorte d'enfants Inuits du nord du Québec. À l'aide du modèle PBPK, les profils d'exposition postnatale ont été tracés pour les enfants enrôlés dans l'étude. Leur concentration sanguine mesurée à environ six mois a ensuite été comparée aux valeurs simulées. Une analyse de corrélation de Spearman entre les niveaux simulés et mesurés a démontré que le modèle estimait adéquatement les niveaux de différents congénères de PCB (r = 0.87-0.89), de DDT/E (r = 0.90/0.77) et de HCB (r = 0.83). Suite à la validation du modèle, les profils générés pour le PCB-153 (le congénère de PCB prédominant dans les échantillons humain et fortement corrélé aux autres congénères) ont été utilisés pour évaluer l'association entre les niveaux sanguins simulés à chacun des mois postnataux et des indicateurs d'attention et d'activité spontanée chez les enfants de 11 mois. L'exposition prénatale, telle qu'indiquée par les niveaux dans le sang du cordon ombilical, était associée à une réduction de l'attention alors que l'exposition postnatale, particulièrement durant le 4e mois, était associée à une augmentation de l'activité spontanée. Cette nouvelle approche a donc permis d'évaluer la validité des méthodes traditionnelles d'évaluation de l'exposition et d'identifier une nouvelle fenêtre de susceptibilité aux atteintes neurotoxiques des PCB. Les modèles PBPK présentés dans cette thèse sont déjà en application dans plusieurs autres études épidémiologiques afin de vérifier la reproductibilité des associations observées et de générer de nouveaux résultats. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Modélisation pharmacocinétique à base physiologique (PBPK), polluants organiques persistants (POP), variabilité interindividuelle, exposition, cancer du sein, neurodéveloppement.

The aryl hydrocarbon receptor (AhR), a ligand-dependent transcription factor, plays a crucial role in regulation of xenobiotic metabolism. AhR is also involved in dioxin-induced metabolic disorders and alteration of circadian rhythm. Furthermore, circadian clock disruption and metabolic dysfunction are integrally associated with each other. This study was designed to understand the mechanisms by which AhR contributes to regulation of circadian clocks, fat metabolism and glucose homeostasis. In the first aim, I have tested whether AhR interacts with the core clock gene, brain and muscle AhR nuclear translocator like-1(BMAL1), disrupting circadian locomotor output cycle kaput (CLOCK)/BMAL1 complex activity, and leading to the suppression of period1 gene (Per1) expression rhythm. My studies indicate that AhR activation by its agonists 2,3,7,8-tetrachlorodibenzo-p-dioxin (TCDD) and beta-naphoflavone (BNF) disrupts the rhythm and inhibits the expression of Per1 in mouse liver and hepatoma cell lines, respectively. Mechanistically, the disruption of the rhythm and the inhibition of Per1 expression occur secondary to the interaction between AhR and BMAL1, which attenuates transcriptional activity of the core clock complex CLOCK/BMAL1. These results suggest alteration of the circadian clock as a novel signaling event downstream of AhR activation. The integral relationship between the clock and metabolic function further suggest that AhR activation may cause metabolic dysfunction. In the second aim, I have tested whether AhR activation inhibits Per1 gene induction and influences circadian clock resetting through activation of JNK pathway. AhR activation by it agonists TCDD and BNF decreases light-induced phase shifts in the early night and inhibits light-induced Per1 expression in both suprachiasmatic nucleus (SCN) and liver. Inhibition of Per1 induction results from increased phospho-JNK induced by AhR activation. Taken together, activation of AhR disrupts circadian clock resetting which also could cause metabolic dysfunction. In the third aim, I have tested whether AhR deficiency regulates nuclear receptor peroxisome proliferator-activated receptor a; (PPARa) and alters glucose homeostasis. PPARa, a clock-controlled gene (CCG) that acts as a fat metabolism sensor, is important for lipid metabolism and glucose homeostasis. AhR knockout (AhRKO or AhR-/-) mice exhibit enhanced insulin sensitivity and glucose tolerance, accompanied by decreased expression of PPARa, key gluconeogenic genes, glucose-6 phosphatase (G6Pase) and phosphoenolpyruvate carboxykinase (PEPCK) and key fatty acid oxidation enzymes, carnitine palmitoyl transferase1b (CPT1b) and acyl-CoA oxidase (ACO). Conversely, AhR agonists increase PPARa; expression in a BMAL1-dependent manner. In addition, AhRKO mice display altered rhythm for clock genes, clock-controlled genes (CCGs) and physiological blood glucose. These data suggest that AhR may modulate the glucose homeostasis through regulation of CCGs such as PPARa and that PPARa may be an important link between the circadian clock and metabolism. In the fourth aim, I have tested the effects of AhR ablation or attenuation in high-fat diet (HFD)-induced obesity, insulin resistance and hepatic steatosis in mice. Recent studies suggest that PPARα expression is elevated with HFD feeding as an adaptive response to attenuate hepatic steatosis, and PPARa deficiency protects against HFD-induced insulin resistance. AhR-/- as well as AhR heterozygous (AhR+/-) mice are protected from the HFD-induced obesity, insulin resistance, hepatic steatosis and show reduced inflammatory cytokine expression. In addition, AhR-/- and AhR+/- mice display protected insulin signaling, a higher adiponectin and a lower leptin and insulin in serum. Food intake and physical activity are not significantly different among WT, AhR-/- and AhR+/- mice with HFD feeding. Indirect calorimetry has demonstrated that the AhR+/- mice have higher oxygen consumption, CO2 production and heat production. In addition, Real-time PCR data show that uncoupling protein 1(Ucp1) is higher in brown adipose tissue which supports the higher heat production; moreover, the muscle gene profile reveals that the fatty acid beta-oxidation genes and mitochondrial respiratory genes are higher in AHR+/- mice which further support higher energy expenditure in these mice. Collectively, these data suggest that AhR signaling could be a potential target for treatment of obesity and type 2 diabetes, and AhR antagonist may be developed into a drug for these metabolic diseases.

Ces travaux de recherche ont permis de comparer la performance de réacteur glidarc première et deuxième génération pour le traitement de l'eau polluée. Le réacteur DBD pointe/plan a été également développe. L'étude de caractérisation de transfert de matière dans les réacteurs glidarc ainsi que de l'efficacité énergétique ont montre que le reacteur glidarc de la première génération est plus performant que celui de la deuxième génération. La différence entre ces deux reacteurs est due par le temps de contact plasma solution et le phénomène transfert gaz-liquide. Notons cependant que la conversion du phénol est majoritairement réalisée avec les espèces nitrogènes. La modélisation numérique sous COMSOL a confirme le mécanisme de conversion du phénol propose. L'étude paramétrique d'élimination de l'acide acétique avec le réacteur DBD pointe/plan a montre que le générateur de haute fréquence (40 kHz) dégage énormément de chaleur qui contribue certainement au transfert de matière du polluant de la solution vers le gaz. il est donc envisageable d'apporter l'énergie petit a petit au système en utilisant le générateur de basse fréquence (500 Hz). / These research tasks made it possible to compare the performance of reactors gliding arcs first and second generation for the water treatment polluted. A reactor DBB point/plane was also developed. The study of characterization of transfer of matter in the rectors gliding arc as of the energy effectiveness showed that the engine gliding arc first generation is performent than that of the second generation. The difference between these two reactors must by the time of contact plasma solution and the phenomenon gas-liquid transfer. Let us note however that the conversion of phenol is mainly carried out with the species nitrogens. The numerical modeling under Comsol confirmed the mechanism of conversion of phenol proposed. The parametric study of elimination of the acetic acid with reactor DBD point/plane showed that the high frequency generator (40 kHz) releases enormously from heat which contributes certainly to the transfer of matter of the pollutant of the solution towards gas. It is thus possible to bring energy gradually to the system by using the low frequency generator (500 Hz) However, energy efficiency study has shown that low-frequency generator (500Hz) is more efficient than the high-frequency generator (40kHz). Which is justified by the fact that the energy consumed by the power of high-frequency generator is higher, making it uncompetitive.