La méthylation de l’ADN est l’un des facteurs épigénétiques les plus étudiés dans le cadre du dépistage de cancer. Détecter la méthylation de certains promoteurs de gènes permettrait d’identifier un cancer en particulier et d’améliorer, ainsi, le diagnostic lors de l’apparition de cellules cancéreuses. Plusieurs techniques ont été développées dans cette voie mais très peu sont basées sur une détection via des polymères conjugués. La majorité de ces techniques reposent sur une étape de PCR (Polymerase Chain Reaction) qui amplifie le nombre de copies d’ADN. L’utilisation de polymères conjuguée, notamment du poly(3-alkoxy-4-méthylthiophène) permettrait un affranchissement de cet étape due aux propriétés optiques associées aux changements conformationnels de ce dernier. Ce polymère a déjà fait ses preuves autant en détection d’éléments pathogènes (détection de séquences précises) qu’en études conformationnelles (détection de G-quadruplex). Ce mémoire traite de deux approches distinctes pour la détection d’ADN méthylé. La première approche se base sur l’impact de la méthylation d’ADN sur le polymère lui-même et l’étude de ces impacts par diverses techniques de caractérisation. La deuxième approche se penche sur la détection de séquence d’ADN modifiée artificiellement par un traitement au bisulfite de sodium. Ainsi, deux méthodes ont été abordées pour obtenir une détection d’ADN méthylé efficace et reproductible à des fins de diagnostics de cancer.

Le polydioxanone est un polymère cristallin et bioabsorbable qui a été développé pour une utilisation médicale, spécifiquement pour la réalisation de points de sutures. Il présente une meilleure combinaison de propriétés mécaniques (souplesse, résistance et extensibilité) par rapport à d'autres fibres synthétiques. Ce polymère a fait fobjet de plusieurs études fondamentales qui visaient à en connaître plus sur ses propriétés physico-chimiques. Au cours de nos travaux, nous avons utilisé deux techniques expérimentales, soit la diffraction des rayons X et la microspectroscopie Raman, afin de caractériser quantitativement l'orientation des chaînes dans la fibre et obtenir des informations sur leur conformation dans la phase cristalline. Parallèlement, des méthodes de simulation moléculaire ont été utilisées pour l'étude de la structure cristalline et le repliement des chaînes. La diffraction des rayons X a été employée pour déterminer la période de la fibre et son degré d'orientation. Les clichés de diffraction des rayons X nous ont permis d'identifier directement la valeur de la période de fibre, qui est la réciproque de la distance entre les strates de taches de diffraction observées. Le coefficient de distribution d'orientation P₁₀₀ cham est calculé à partir de l'intensité des taches de diffraction des plans (hkl). Les résultats obtenus indiquent que la valeur de la période de fibre, ou paramètre de maille V est différente de celle attendue pour une conformation entièrement trans coplanaire, ceci indiquant que la conformation de la chaîne n'est pas trans. La valeur de P₁₀₀cham montre que les chaînes dans la fibre sont hautement alignées suivant l'axe de cette dernière et que la distribution des cristaux est unimodale. La spectromicroscopie Raman a été utilisée pour déterminer quantitativement l'orientation des groupements carbonyle dans la fibre. Les paramètres d'ordre P200 et P400 ont été déterminés à partir de la variation de l'intensité de la bande C=0 avec la polarisation de la radiation. Ces paramètres d'ordre ont permis de déterminer la distribution d'orientation la plus probable de la bande C=0. Les résultats indiquent que les groupements carbonyle possèdent une distribution d'orientation gaussienne et sont orientés principalement de façon perpendiculaire à l'axe de la fibre. Une étude des conformations possibles a de plus été menée par la méthode Monte-Carlo. Avec les informations obtenues par les méthodes expérimentales, nous avons proposé une conformation probable des chaînes dans la forme cristalline, soit (tgttg). D'autres études de simulation de la cristallisation ont été effectuées par dynamique moléculaire en utilisant les logiciels Insight // et Discover, dans le but d'obtenir un aperçu des conformations, d'empilements et des repliements des chaînes qui peuvent être présents dans la phase cristalline. Les résultats obtenus montrent que les chaînes ont tendance à former des hélices. Différents repliements des chaînes ont été observés, composés chacun d'une à deux unités de répétition, qui peuvent correspondre à une chaîne adjacente impliquée dans le repliement suivant les différentes plans cristallographiques. Les résultats obtenus au cours de nos travaux ont permis de mieux comprendre l'organisation structurale du polydioxanone. Les travaux effectués ont mis en évidence que la diffraction des rayons X et la spectromicroscopie Raman sont des techniques bien adaptées pour l'étude de la structure cristalline et l'orientation moléculaire des fibres. L'analyse conformationnelle et la dynamique moléculaire sont deux méthodes qui donnent de l'information sur les conformations possibles des chaînes, la déformation induite par la cristallisation et le repliement des chaînes. bable de la bande C=0. Les résultats indiquent que les groupements carbonyle possèdent une distribution d'orientat gaussienne et sont orientés principalement de façon perpendiculaire à l'axe de la fibre. Une étude des conformations possibles a de plus été menée par la méthode Monte-Carlo. Avec les informations obtenues par les méthodes expérimentales, nous avons proposé une conformation probable des chaînes dans la forme cristalline, soit (tgttg). D'autres études de simulation de la cristallisation ont été effectuées par dynamique moléculaire en utilisant les logiciels Insight // et Discover, dans le but d'obtenir un aperçu des conformations, d'empilements et des repliements des chaînes qui peuvent être présents dans la phase cristalline. Les résultats obtenus montrent que les chaînes ont tendance à former des hélices. Différents repliements des chaînes ont été observés, composés chacun d'une à deux unités de répétition, qui peuvent correspondre à une chaîne adjacente impliquée dans le repliement suivant les différentes plans cristallographiques. Les résultats obtenus au cours de nos travaux ont permis de mieux comprendre l'organisation structurale du polydioxanone. Les travaux effectués ont mis en évidence que la diffraction des rayons X et la spectromicroscopie Raman sont des techniques bien adaptées pour l'étude de la structure cristalline et l'orientation moléculaire des fibres. L'analyse conformationnelle et la dynamique moléculaire sont deux méthodes qui donnent de l'information sur les conformations possibles des chaînes, la déformation induite par la cristallisation et le repliement des chaînes.

Le présent mémoire porte sur la synthèse et caractérisation de nouveaux matériaux dérivés de la polyaniline. Ces matériaux possèdent dans leur structure l'unité carbazole afin de remédier à des problèmes de solubilité que présentent la polyaniline et ces dérivés, sans pour autant modifier de façon significative la structure recherchée de la polyaniline. L'étude électrochimique de composés modèles a d'abord été effectuée afin de mieux comprendre le comportement électrochimique des polymères synthétisés. Cette approche est d'un grand intérêt dans la famille des polyanilines puisque leur comportement redox est relativement compliqué. Ainsi, trois composés modèles et deux polymères ont été étudiés de façon approfondie. L'étude électrochimique et spectroélectrochimique nous a permis de prédire les différents processus électrochimiques possible pouvant intervenir lors de l'oxydation de ces matériaux.

Tableau d’honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2010-2011 / La spécificité de la reconnaissance moléculaire démontrée par l'ADN est sans parallèle dans le domaine des polymères synthétiques. Notre projet propose une nouvelle méthode pour transcrire de l'information génétique d'un brin d'ADN dans un polymère synthétique. Grâce à la reconnaissance moléculaire entre les paires de bases complémentaires (A-T, G-C), nous visons l'assemblage de monomères dans l'ordre précis dicté par la séquence de l'ADN. La polymérisation subséquente des monomères figera cette séquence dans un nouveau polymère synthétique appelé ADN-mimétique. Deux stratégies pour la préparation de polymères ADN-mimétiques seront exposées. La première vise tout d'abord à déposer l'ADN de façon contrôlée sur un substrat solide. Cette approche implique la formation d'un complexe électrostatique entre l'ADN et un surfactant cationique à l'interface air-eau. L'interaction du surfactant avec l'ADN a été démontrée par la balance de Langmuir et la microscopie à l'angle de Brewster. De plus, la distribution des composants, l'orientation et la composition chimique des films transférés sur un support solide ont été déterminées par des techniques de microscopie, de spectroscopie infrarouge et d'analyse de surface. La seconde approche devant mener aussi à la formation d'un polymère d'ADN mimétique implique l'assemblage de monomères à l'interface air-eau sur un simple brin d'ADN dissous dans la phase aqueuse. Plusieurs monomères portant des bases azotées ont été synthétisés par nos collaborateurs (équipe d'Hanadi Sleiman, Université McGill). L'interaction entre ces molécules et l'ADN à l'interface air-eau a été étudiée avec une balance de Langmuir et par microscopie à l'angle de Brewster. La première génération de monomères étudiés ne forme malheureusement pas de film de Langmuir, et cela malgré la modification de plusieurs paramètres expérimentaux. Ces premiers résultats ont mené à la conception d'une seconde génération de molécules qui, dans ce cas, forment des monocouches stables à l'interface. Certaines indications obtenues par spectroscopie infrarouge laissent croire à une hybridation entre ces molécules et l'ADN. Enfin, une troisième génération de monomères formant des films de Langmuir a également été étudiée à l'interface air-eau et aussi sur des substrats solides. Nos travaux démontrent qu'il y a appariement de bases entre ces monomères et des acides nucléiques.

Les polymères conjugués organiques ont reçu beaucoup d'attention depuis les 25 dernières années à cause de leur fort potentiel pour des applications en microélectronique, électrooptique et biophotonique. Cependant, les propriétés physiques des polymères conjugués semi-conducteurs dépendent de façon critique de leur structure moléculaire, leur dopage et leur morphologie. Il est donc d'un grand intérêt d'étudier les relations structures / propriétés dans ces matériaux. Parmi ces matériaux, certains polymères conjugués ont aussi la propriété de changer de couleur selon le stimulus impliqué et sont alors appelés thermochromes, solvatochromes ou affinitéchromes. Ces polymères peuvent détecter et transférer de l'information physique ou chimique en un signal optique. Selon la structure du polymère, cette transition a été expliquée par un changement conformationnel du squelette et / ou une variation des interactions interchaînes n-n [i.e. Pi-Pi] Ce travail avait pour objectif d'acquérir une meilleure compréhension des phénomènes conformationnels impliqués lors de la transition chromique. Pour cela, nous avons étudié différents polymères modèles, tels les polythiophènes et les polyphénylèneéthynylènes et essayé d'apporter de nouvelles preuves de l'implication majeure du squelette conjugué dans le cas des polythiophènes alors que, concernant les polyphénylèneéthynylènes, une contribution majoritairement interchaîne serait à l'origine du phénomène de chromisme. En particulier, la transition chromique du poly(3-(2-méthyl-l-butoxy)-4- méthylthiophene) a été étudiée à l'état solide. Des changements importants ont été observés en absorption UV-visible, diffraction de rayons X et spectroscopies infrarouge et Raman.

Des membranes conductrices composées de polypyrrole (PPy) dopé à l'héparine (HE) et de polylactide biodégradable (PLLA) ont été produites pour transmettre une stimulation électrique (ES) à des cellules en culture. La préparation de ces membranes constituées de PPy/HE/PLLA nécessite beaucoup de temps ; et la reproductibilité n'était pas satisfaisante. Le premier objectif de cette étude est de raccourcir le temps de préparation, d'améliorer les propriétés conductrices des membranes fabriquées en PPy/HE/PLLA. Le deuxième objectif est d'évaluer la cytotoxicité des nouvelles membranes, et leur utilisation pour délivrer des stimulations électriques aux fibroblastes de peau humaine. Le PPy a été synthétisé par polymérisation oxydative en utilisant l'héparine comme co-dopant. Les particules de PPy ont été mélangées avec le PLLA dans un rapport de 1:9 (p/p) dans du chloroforme. La solution a ensuite été coulée et séchée pour former une fine membrane de PPy/HE/PLLA. Cette membrane a été analysée par microscopie électronique à balayage (MEB) pour la morphologie de surface et par spectroscopie infrarouge de Fourier (FTIR) pour la chimie de surface. Sa conductivité a été mesurée par un système de sonde à quatre points. Sa cytocompatibilité a été évaluée en utilisant des fibroblastes de peau humaine par coloration Hochets et test MTT. La stabilité électrique a été déterminée dans un milieu de culture cellulaire pendant 24 heures. L'effet de la ES a été évalué après 6 et 24 heures d'exposition des fibroblastes à un champ électrique de 200 mV/mm. La membrane en PPy/HE/PLLA a affiché une conductivité d'environ 1,6 × 10⁻⁴ S/cm. Les observations SEM ont montré que les particules de PPy formaient des agrégats uniformes dispersés sur la surface. L'analyse FTIR a confirmé la présence de PPy et de PLLA. Les membranes n'étaient pas cytotoxiques et ont délivré des ES pour augmenter la prolifération des fibroblastes. Le nouveau protocole améliore considérablement l'efficacité et la reproductibilité de la préparation des membranes. La nouvelle membrane PPy/HE/PLLA possède une conductivité et une stabilité adéquates pour soutenir la croissance cellulaire sous stimulation électrique. / Electrically conductive membranes made of heparin (HE)-doped polypyrrole (PPy) and biodegradable polylactide (PLLA) have been engineered to mediate electrical stimulation (ES) to cultured cells. The preparation of such PPy/HE/PLLA membranes was time-consuming, and reproducibility was not satisfactory. The first objective of this thesis is to shorten the preparation time, improve the property consistency, and characterize the properties of the new PPy/HE/PLLA membranes. The second objective is to evaluate the new membranes' cytotoxicity and their suitability as a conductive cell culture substrate in electrically stimulating human skin fibroblasts. The PPy was synthesized by oxidative polymerization using heparin as the co-dopant. The PPy particles were mixed with the PLLA at a 1:9 ratio (w/w) in chloroform. The solution was then cast and dried to form a thin PPy/HE/PLLA membrane. This membrane was analyzed by scanning electron microscopy (SEM) for surface morphology and by Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) for surface chemistry. A four-point probe system was used to measure its conductivity. Its cytocompatibility was evaluated using human skin fibroblasts by Hoechst staining and MTT assay. The electrical stability was measured in a cell culture medium for 24 hours. The effect of ES was evaluated after 6- and 24-hour exposures of the fibroblasts to an electrical field of 200 mV/mm. The PPy/HE/PLLA membrane had a conductivity of about 1,6 × 10⁻⁴ S/cm. The SEM observations showed that the PPy particles formed uniform aggregates dispersed as "islands" on the surface. The FTIR analysis confirmed the presence of PPy and PLLA. The membranes were not cytotoxic and delivered ES to increase fibroblast proliferation. The new protocol significantly increases membrane preparation efficiency and reproducibility. The new PPy/HE/PLLA membrane has adequate conductivity and stability to support cell growth under ES.

Ce projet se concentre sur la production et la caractérisation de composites à base de polymère thermoplastique (polyéthylène de haute densité) et de particule naturelle (coquilles de sarrasin) comme valorisation de ces dernières. Des échantillons ont été préparés avec trois composés différents. La première partie porte sur les coquilles non traitées et utilisées directement dans la matrice polymère. La seconde partie porte sur les coquilles traitées (mercerisation) avant leur introduction dans la matrice polymère, tandis que la partie finale porte sur les coquilles traitées avec l'ajout d'un agent de couplage (polyéthylène greffé d'anhydride maléique). Tous les échantillons ont été préparés à des concentrations de 10, 20, 30 et 40% en poids de coquilles de sarrasin pour comparer avec la matrice seule (0%). Des plaques ont ensuite été fabriquées par moulage en compression pour préparer les éprouvettes d'essai. Les caractéristiques morphologiques (microscopie électronique à balayage), physiques (densité et dureté) et mécaniques (tension et impact) ont été mesurées sur les échantillons produits. Sur la base des résultats obtenus, on remarque que certaines propriétés mécaniques et physiques sont améliorées, mais seulement en utilisant le traitement alcalin en combinaison avec l'agent de couplage. En général, les meilleurs résultats sont obtenus pour une concentration de 30% en poids. / This project focuses on the production and characterization of composites based on a thermoplastic polymer (high density polyethylene) and a natural fiber (buckwheat shells) as a valorization of the latter. The samples were prepared with three different compounds. The first part deals with untreated shells used directly in the polymer matrix. The second part deals with the shells treated (mercerization) before their introduction into the polymer matrix, while the final part deals with the shells treated with the addition of a coupling agent(polyethylene grafted with maleic anhydride). All the samples were prepared at concentrations of 10, 20, 30 and 40% by weight of buckwheat shells to compare with the matrix alone (0%). Plates were then made by compression molding to prepare the test specimens. The morphological (scanning electron microscopy), physical (density and hardness) and mechanical (tension, bending and impact) characteristics were measured on the samples produced. Based on the results obtained, it was observed that some mechanical and physical properties were improved, but only by using the alkali treatment in combination with the coupling agent. In general, the best results were obtained for a concentration of 30% by weight.

Les champignons mycorhiziens arbusculaires (CMA) sont des symbiontes racinaires colonisant la plupart des plantes terrestres, incluant les plantes d'importance agricole. Ils sont des microorganismes clés pour le développement durable de l'agriculture. Cependant leur étude avec les techniques actuelles de culture est difficile. La technique de la culture in vivo en pot impose au champignon de se propager dans du sol, substrat opaque alors que la technique de la culture in vitro lui permet de se propager sur une gélose transparente mais en conditions stériles. Cette dernière technique fonctionne uniquement avec quelques espèces de CMA. La solution idéale aux deux difficultés est de combiner les avantages des deux techniques sans leurs inconvénients. L'utilisation de polymère superabsorbant (PSA) permet de cultiver plusieurs espèces de CMA avec une plante-hôte sur un substrat transparent en conditions non stériles. Il est alors possible d'observer le développement de la symbiose entre la plante et le CMA sans perturber la culture. Quatre espèces de CMA (Funneliformis geosporum, Racocetra fulgida, Rhizophagus irregularis et Sclerocystis sp.) ont ainsi pu être cultivées à partir de monospores. Cette technique a le potentiel de faciliter l'étude des CMA en rendant la culture des CMA plus accessible et d'accroitre éventuellement la qualité (pureté) des cultures de CMA des collections internationales. Cette technique peut également être utilisée ou adaptée pour étudier les relations tripartites Plante-CMA-Bactéries. La culture autotrophique à base de PSA, est simple, peu coûteuse et n'implique pas de manipulation de produits dangereux ni d'équipement de laboratoire dispendieux. / Arbuscular mycorrhizal fungi (AMF) are root symbionts colonizing most terrestrial plants, including plants of agricultural importance. They are key microorganisms for the sustainable development of agriculture. However, their study with current culture techniques is not easy. The in vivo pot culture technique requires the fungus to propagate in soil, an opaque substrate while the technique of in vitro culture requires the fungus to propagate on a transparent medium but in sterile conditions. This last technique accommodates only a limited number of species. To improve the culture of AMF, an avenue would be to combine the advantages of both methods without their drawbacks. Here we show that the use of super-absorbent polymer (SAP) allows the cultivation, started from single spores, of four species of AMF (Funneliformis geosporum, Racocetra fulgida, Rhizophagus irregularis and Sclerocystis sp.) with a host plant on a transparent substrate under non-sterile conditions. The single-spore cultures ensured the purity of subsequent cultures. This technique makes it possible to observe the development of the symbiosis without disturbing the culture. It has the potential to facilitate the study of CMA by making their culture more accessible and eventually increase the quality (purity) of CMA cultures in international collections. This technique can also be used or adapted to study tripartite plant-AMF-bacteria relationships. The SAP-based autotrophic culture is simple, inexpensive and does not involve the handling of hazardous materials or expensive laboratory equipment.

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

Nos travaux sont consacrés à la fabrication, à la mise en œuvre et aux caractérisations de mélanges de polymères thermoplastiques thermostables destinés à des applications aéronautiques hautes températures. Le Poly(éther cétone cétone) PEKK, polymère semi-cristallin, a été choisi pour sa température de transition vitreuse (Tg) et son point de fusion (Tf) élevés. Les polyimides amorphes utilisés pour leur Tg élevée, sont le Poly(éther imide) PEI et le (polyimide) PI. Le but de ces mélanges est d’augmenter la Tg du PEKK, sans augmenter sa température de fusion. Ces travaux ont abouti à la caractérisation thermique, mécanique et rhéologique de chacun des polymères purs ainsi qu’à la définition d’un protocole de fabrication des mélanges. Les propriétés des mélanges ont alors été caractérisées par analyses thermomécaniques, par balayage calorimétrique différentiel et par des essais de traction afin de faire ressortir les meilleurs candidats pour les applications visées. Les modèles empiriques classiques de variation de la Tg prennent en compte seulement la composition des mélanges. Dans ce travail, nous proposons de corriger ceux-ci par la prise en compte de la variation du taux de cristallinité qui influe sur la composition de la phase amorphe et ainsi permettre une prévision plus fine de ce paramètre. La tenue au vieillissement à court terme des différents polymères dans un fluide aéronautique a aussi été abordée, et a montré que le PEKK a un effet protecteur sur les mélanges. / This PhD work presents the fabrication, processing and characterizations of thermoplastic thermostable polymer blends. It aims at finding new materials useable at high temperatures for aeronautical applications. Poly(ether ketone ketone), PEKK, a semi-crystalline polymer, has been chosen for its high glass transition temperature (Tg) and high melting point (Tf). Amorphous polyimides, that have been used for their high Tg, are Poly(ether imide), PEI, and Polyimide, PI. The aim of these blends is to increase the Tg of the PEKK without increasing its Tf. We have measured the thermal, mechanical and rheological properties of each neat polymer and the processing conditions of the blends have been defined. The properties of the blends have been characterized by thermomechanical analyses, differential scanning calorimetry and tensile tests to focus on the better candidates for the aimed applications. The classical empirical models of the Tg composition dependence take only into account the blends composition. We propose to correct them taking into account the crystallinity level, that affects the blends composition and predict a better prediction of the Tg . The short term ageing of these polymer blends specimens in a commonly used aeronautic fluid has also been studied, and showed the protection effect of the PEKK polymer in the blends.