<p> InxGa1_xAs (0.00</= x </= 0.42) metamorphic pseudosubstrate layers (MSLs) were studied as a means to change the lattice constant of the substrates and to modify the growth conditions of InAs quantum dots (QDs) by varying the strain. The MSLs showed symmetrical mosaicity about the 110 axes but the spread was different in the two orthogonal [110] and [110] directions. The anisotropy in the mosaic spread in two < 11 O > directions was correlated to asymmetry of kinks and multilevel-terrace growth front during the growth of InxGa1_xAs buffer layers. X-ray and electron diffraction along with the least squares criterion can interchangeably be employed to determine the lattice constant of the MS Ls. It is possible to grow a defect free MSL with employing a compositional undershoot relative to the terminating buffer layer. Asymmetric tilt was found in an In0.42Ga0.58As MSL grown on a singular (001) GaAs substrate with an initial layer of a low temperature ( < 300 °C) grown InGaP prior to the growth of step-graded InxGa1-xAs (x = 0.02 to 0.42) buffer layers. The tilt around [110] axis was correlated with the imbalance of the tilt component of the Burgers vector (BV) of the 60° α-dislocations. Climb and jog formation of β-dislocations in the presence of P-interstitials were considered as a plausible mechanism for multiplication of the like-sign BV α-dislocations. These results show that an asymmetric tilt boundary can be induced in mismatched heterointerfaces grown on singular substrates. The evolution of InAs QDs on InxGa1-xAs(0.0</= x </= 0.3) MSLs on GaAs substrates was studied. The results indicate that the ratio of the height (h) over lateral diameter (d) of the QDs decreases with decreasing strain (i.e. the morphology of the coherent islands evolve toward a uniform film morphology (h/d=0) with deceasing strain). This evolution is analogous to the current </p> / Thesis / Doctor of Philosophy (PhD)

L'efficacité de la thérapie photodynamique (PDT) est confrontée à plusieurs verrous : les photosensibilisateurs (PSs) utilisés en clinique ne sont pas adaptés à la fenêtre thérapeutique, ils subissent un photoblanchiment lors du traitement, et leur nature organique pose des problèmes de solubilité en milieu biologique. Ils présentent également une faible sélectivité envers les tissus tumoraux à traiter. Dans le cadre de cette thèse, trois approches visant une amélioration de la PDT appliquée à la cancérologie ont été développées : la vectorisation, l'adressage, et l'optimisation de nouveaux PSs. La synthèse de structure PS/vecteur a permis d'élaborer des structures hydrophiles capables de vectoriser des PSs hydrophobes. Des porphyrines ont ainsi été greffées sur des dendrimères polyamidoamine (PAMAM) dissymétriques. La conservation des propriétés photophysiques des PSs après leur couplage au dendrimère a été mise en évidence. Des quantum dots (QDs), grâce à la modularité de leurs propriétés photophysiques et leur capacité à résister au photoblanchiment, ont été synthétisés et utilisés comme nouvelle classe d'agents photosensibilisants. Ces QDs ont été préparés afin d?être hydrophiles et utilisables dans la fenêtre thérapeutique de la PDT. Une étude in vitro des QDs couplés à l'acide folique a mis en évidence leur activité photodynamique. Des études réalisées par une approche de plans d'expérience a permis de hiérarchiser les facteurs expérimentaux en fonction de leurs impacts sur l'activité photodynamique. Nous avons en particulier montré une amélioration de la sélectivité des conjugués envers les cellules surexprimant le récepteur à l'acide folique. / Photodynamic therapy (PDT) efficiency is confronted to various barriers, such as photosensitizers (PSs) which are not optimized to the therapeutic window and endure photobleaching during treatment, moreover their organic nature can also lead to solubility problems for biological uses. Usual PSs show also a lack of selectivity toward tumor tissues to treat. In order to improve PDT treatment, three approaches were studied: delivery, targeting and use of a new class of photosensitizing agents.Synthesis of PS/delivery vehicle structure enabled to developed hydrophilic structure able to deliver hydrophobic PSs. Porphyrins were linked to dissymmetric polyamidoamine dendrimers. Conservation of the photophysical properties of PSs after linkage to the dendrimer was then highlighted.Due to the modularity of their photophysical properties and their capacity to resist to photobleaching, hydrodispersable Quantum dots (QDs) were synthesized to match the therapeutic window of PDT.In vitro studies of these QDs linked to folic acid showed their ability to induce a photodynamic activity. We used an experimental design approach to distinguish the impact of each experimental factor on the photodynamic activity of these QD-folic acid conjugates. We showed in particular an increase of the selectivity of the folic acid-linked QDs towards cell line overexpressing the folate receptor

Le thème général du sujet tourne autour de l'optimisation inter-couche des réseaux de capteurs basés sur la technologie ultra large bande ULB (UWB, Ultra Wide Band) moyennant des solutions protocolaires permettant d'un côté de répondre au besoin de qualité de service QdS à critères multiples dans les réseaux de capteurs sans fil et d'autre côté d'assurer le partage et l'allocation efficace les ressources disponibles (spectrale et temporelle) ainsi que l'optimisation de la consommation d'énergie dans des tels réseaux. Le domaine d'application cible choisi dans le présent travail est les systèmes de suivi des patients au sein d'un réseau de capteurs déployé en hôpital intelligent (WHSN, Large-scale Wireless Hospital Sensor Network). Dans ce contexte, nous avons proposé le modèle UWBCAS pour assurer le partage des ressources spectrales entre les PANs. Puis, nous avons conçu et implémenté un protocole MAC multi-canal multi-créneau de temps avec support de qualité de service, PMCMTP, pour assurer une allocation conjointe des canaux de fréquence et des créneaux de temps au sein de chaque réseau PAN. Enfin nous avons proposé l'algorithme JSAR qui traite à la fois les problèmes d'ordonnancement des cycles d'activités des membres du réseau dans le but d'optimiser la consommation d'énergie, d'allocation efficace des canaux de fréquence et des créneaux de temps afin d'améliorer le taux d'utilisation des ressources et les performances du réseau et de routage avec support de QdS à critères multiples afin de répondre aux besoins des applications supportées / The general context of the present memory is about the cross-layer optimization of wireless sensors networks based on ultra wide band technology UWB. The proposed solutions ensure the share and the efficient allocation of spectral and temporal resources, the optimization of the energy consumption and the support of multi-constraints quality of services QoS. The most challenging issue is providing a tradeoff between the resource efficiency and the multiconstrained QoS support. For this purpose, we proposed a new Wireless Hospital Sensor Network (WHSN) three-tiered architecture in order to support large-scale deployment and to improve the network performance. Then we designed a channel allocation scheme (UWBCAS,)and a prioritized multi-channel multi-time slot MAC protocol (PMCMTP) to enhance network performance and maximize the resource utilization. Finally, we proposed a joint duty cycle scheduling, resource allocation and multi-constrained QoS routing algorithm (JSAR) which simultaneously combines, a duty cycle scheduling scheme for energy saving, a resource allocation scheme for efficient use of frequency channels and time slots, and an heuristic for multi-constrained routing protocol

Les systèmes de communication multimédia modernes aspirent à fournir de nouveaux services tels que des communications multipoints. Néanmoins, l'apparition de dispositifs multimédias très diversifiés et le nombre croissant de clients ont révélé de nouveaux besoins pour les mécanismes et les protocoles. Dans une communication multimédia, les flux présentent des contraintes différentes et la QdS requise pour chaque flux n'est pas la même. De plus, dans une communication multipoint, tous les utilisateurs ne peuvent pas ou ne sont pas capables de recevoir la même QdS ; cette contrainte implique que les nouveaux mécanismes de communication doivent prendre en compte les besoins des utilisateurs pour fournir un service adéquat à chaque utilisateur, surtout pour éviter le gaspillage des ressources réseau. Cette thèse propose une architecture multipoint à QdS différentiée appelée M-FPTP. Basée sur des proxies client/serveur, elle relie plusieurs LANs multipoints à travers des liens point-à-point partiellement fiables. Cette architecture fournit une QdS différente à chaque LAN dépendant des besoins des utilisateurs. Pour ce faire, nous proposons un modèle du réseau appelé Arbre Hiérarchisé (AH) qui représente en même temps les performances du réseau et les contraintes de QdS des utilisateurs. Nonobstant, l'application de méthodes standard pour la création d'arbres sur un AH peut conduire à des problèmes de surcharge du degré de sortie dans la source. Pour résoudre ce problème, nous proposons alors un nouvel algorithme appelé Arbre de Plus Courts Chemins à Degré de Sortie Limité. Le déploiement de ce service nécessite, pour gérer les utilisateurs et le déploiement correct des proxies, un nouveau protocole appelé Protocole Simple de Session pour QdS multipoint. L'ensemble des solutions proposées a été modélisé, vérifié, validé et testé en utilisant UML 2.0 et l'outil TAU G2.

La plupart des réseaux de capteurs sans fill d'aujourd'hui fonctionne sur le protocole CSMA/CA. Fournir la qualité de service (QdS) dans un tel réseau est un problème difficile compte tenu de la dynamique du réseau et des contraintes en termes de ressources (énergie et mémoire). Dans cette thèse, sans changer le socle commun du CSMA/CA, nous avons proposé des mécanismes auto-adaptatifs qui permettent de gérer la QdS "best-effort" pour des applications nécessitant de la différenciation de services. Trois mécanismes sont proposés : CoSenS pour "Collecting then Sending burst Scheme", P-CoSenS qui a joute la gestion de priorités à CoSenS, et S-CoSenS qui a joute la dimension énergie à CoSenS. La dynamique du réseau est prise en compte grâce à l'auto-adaptation de périodes de collecte et de transmission en rafale. Il est à souligner que le mécanisme CoSenS permet non seulement d'améliorer les performances de CSMA/CA mais aussi de surmonter la difficulté d'ordonnancer les trafics entrant dans un nœud (routeur) car chaque paquet entrant est immédiatement retransmis vers la sortie. En effet, grâce à la pério de de collecte, les paquets entrants sont mis en file d'attente, rendant ainsi possible d'ordonnancer différemment les paquets selon leur priorité (P-CoSenS). Enfin, le compromis énergie/performance est pris en compte dans S-CoSenS. Selon l'état de l'environnement surveillé, le réseau peut se trouver dans une période où circule un trafic non urgent et souvent faible pendant laquelle il est judicieux de minimiser la consommation d'énergie et une pério de de trafic important pendant laquelle le réseau doit transporter des données urgentes pour suivre une situation alarmante de plus près. Comme CoSenS, S-CoSenS permet de s'auto-adapter dynamiquement en fonction de ces situations. L'ensemble de nos propositions est validé par simulations et CoSenS est implémenté sur une plateforme de réseau de capteurs.

Ce manuscrit est centré sur la conception, l'amélioration et l'évaluation des protocoles des couches RESEAU, MAC et PHY. En particulier, nous nous focalisons sur la conception de nouveaux protocoles distribués pour une utilisation optimale/améliorée des ressources radio disponibles. Par ailleurs, nous caractérisons les performances des réseaux ad hoc à accès aléatoire au canal en utilisant des paramètres de plusieurs couches avec aptitude de transfert d'information (data forwarding). La majeure partie de nos analyses se base sur le concept d'interaction entre les couches OSI (cross-layer). En effet, cette nouvelle et attractive approche est devenue en peu de temps omniprésente dans le domaine de recherche et développement et dans le domaine industriel. Les métriques de performances qui nous intéressent sont la stabilité des files d'attentes de transfert, le débit, le délai et la consommation d'énergie. Principalement, la compréhension de l'interaction entre les couches MAC/PHY et routage du standard IEEE 802.11e DCF/EDCF, d'une part, et l'interaction entre noeuds en terme d'interférences, d'autre part, constituent le coeur central de notre travail

Ce manuscrit est centré sur la conception, l'amélioration et l'évaluation des protocoles des couches RESEAU, MAC et PHY. En particulier, nous nous focalisons sur la conception de nouveaux protocoles distribués pour une utilisation optimale/améliorée des ressources radio disponibles. Par ailleurs, nous caractérisons les performances des réseaux ad hoc à accès aléatoire au canal en utilisant des paramètres de plusieurs couches avec aptitude de transfert d'information (data forwarding). La majeure partie de nos analyses se base sur le concept d'interaction entre les couches OSI (cross-layer). En effet, cette nouvelle et attractive approche est devenue en peu de temps omniprésente dans le domaine de recherche et développement et dans le domaine industriel. Les métriques de performances qui nous intéressent sont la stabilité des files d'attentes de transfert, le débit, le délai et la consommation d'énergie. Principalement, la compréhension de l'interaction entre les couches MAC/PHY et routage du standard IEEE 802.11e DCF/EDCF, d'une part, et l'interaction entre noeuds en terme d'interférences, d'autre part, constituent le coeur central de notre travail.

Nos travaux de thèse ont pour objectif l'adaptation de la couche transport des systèmes de communications hybrides satellite/terrestre. Les réseaux satellites DVB-S2/RCS représente une solution alternative dans les zones reculés ou non couvertes par les réseaux filaires. Cependant, vu leur coût élevé et les caractéristiques qu'ils présentent, ils doivent être utilisés en complémentarité avec les solutions terrestres, constituants des réseaux intégrées ou hybrides (satellite/terrestre), en support du multiservice, avec ce que cela entraine en termes d'exigences liées aux nouveaux usages (accès généralisé et transparent). La première contribution consiste à l'analyse d'un système réel afin de caractériser le lien satellite. Cette démarche permet une éventuelle configuration d'un système émulé et s'avère le meilleur moyen pour bien paramétrer ce dernier. Par la suite, nous avons procédé à un ensemble de tests d'évaluation de plusieurs versions de TCP en utilisant l'émulateur SATEM. Vu les caractéristiques que représentent ces nouvelles versions de TCP, nous avons abouti à une proposition originale consistant à utiliser sur le segment satellite ces versions sans autre artifice architectural. Nous avons aussi proposé une solution qui permet d'améliorer le contrôle de congestion sur la voie aller DVB-S2 avec l'ACM pour les applications streaming, en utilisant le DCCP. Enfin, nous proposons une solution d'adaptation au niveau transport, qui s'avère efficace pour les handovers dans les réseaux hybrides satellites/terrestres et qui vient étayer nos résultats obtenus sur le segment satellite.

Título de Ingeniería en Biotecnología Molecular / Los mecanismos involucrados en el control post-transcripcional del ciclo replicativo del Virus de la Inmunodeficiencia Humana (VIH), específicamente los eventos moleculares que permiten la interacción del ARN genómico (ARNg) viral con la maquinaria celular para su transporte, traducción o empaque dentro de la célula, aún no han sido completamente dilucidados. Actualmente existen diversas técnicas para el estudio de la localización sub-celular de ARNg, entre las que destaca RNA FISH (RNA Fluorescent in situ hybridization), método ampliamente utilizado para el estudio de la localización y cambios temporales de ARN y ribonucleoproteínas. Generalmente, en esta técnica se utilizan sondas acopladas a fluoróforos orgánicos que hibridan a regiones específicas para las que han sido diseñadas. No obstante, estas sondas presentan fotoblanqueamiento significativo, y un espectro de emisión amplio (50-100 nm), lo que limita su uso. Es por esto que surge la necesidad de recurrir a nuevas alternativas, tales como sondas acopladas a Quantum dots (QDs), los cuales en contraste con fluoróforos orgánicos poseen una vida fluorescente significativamente más larga, mayor fotoestabilidad y un amplio espectro de absorción. Considerando lo anterior, en el presente trabajo se propone la construcción de sondas específicas asociadas a QDs compuestos de Cadmio-Telurio recubiertos por Glutatión (QDs CdTe- GSH) que reconocen la región pBSK-GagPol como matriz para la transcripción in vitro, obteniendo así fragmentos de ARN, los cuales fueron desfosforilados en su extremo 5', para luego incorporarles en su lugar un fosfato γ unido a un grupo sulfhidrilo (SH). De esta forma, los transcritos de ARN fueron capaces de unirse a QDs CdTe-GSH a través de enlaces disulfuro. Generando así sondas de ARN xiii acoplada a QDs CdTe-GSH capaces de unirse al ARNg de VIH-1 en presencia y ausencia de la proteína Rev,la cual actúa como un regulador clave en el control post-transcripcional de la expresión génica viral, actuando principalmente en los procesos de exportación nuclear y traducción. De manera que en estas condiciones fue posible validar a través de experimentos de RNA FISH, el ingreso citoplasmático y nuclear de la sonda de ARN acoplada a QDs CdTe-GSH, además de una interacción específica con el ARN genómico de VIH-1. Este hecho representa la prueba de concepto de que es posible generar una sonda acoplada a QDs específica contra el ARN genómico de VIH-1, permitiendo el estudio de la expresión génica del virus, lo que también abre nuevas posibilidades para el estudio de VIH-2 u otros tipos de virus. / The mechanisms involved in the post-transcriptional control of the replicative cycle of the Human Immudeficiency Virus (HIV), specifically the molecular events allowing the interaction between the viral genomic RNA (gRNA) and the cellular machinery for the transport, translation or packaging, have not been elucidated yet. Currently, the study of localization and temporary changes of RNA and ribonucleoproteins relies mainly on RNA FISH (RNA Fluorescent in situ hybridization)-based strategies. RNA FISH uses specific hybridization probes coupled to organic fluorophores. However, these fluorescent molecules commonly present limiting characteristics such as significant photobleaching and a wide emission spectrum (50-100 nm). Therefore, a considerable demand arises for new alternatives, such as probed coupled to Quantum dots (QDs), which in contrast to organic fluorophores, exhibit longer fluorescence lifetime, higher photostability and broad absorption spectra. Considering previous facts, the aim of this work was to develop specific probes coupled to glutathione-capped cadmium-telluride quantum dots (QDs CdTe-GSH), able of recognizing and associate with the Gag-Pol region present on the HIV-1 genomic RNA (gRNA). Thus, in order to achieve this objective, the vector pBSK-GagPol was used as a template for in vitro transcription of Gag-Pol complementary RNA, which was fragmented and dephosphorylated at the 5' end, with the purpose to incorporate a γ phosphate coupled to a sulfhydryl group (SH) instead. Then, the SH-containing RNA fragments were attached to QDs CdTe-GSH by a disulfide bond. As a result, we generated single-stranded RNA probes coupled to QDs CdTe-GSH capable of hybridizing to HIV-1 gRNA in the presence and absence of the viral protein Rev, which acts as a key regulator of the post-transcriptional control of viral gene expression acting mainly during nuclear export and translation. Thereby, under these conditions, we validated the cytoplasmic and nuclear entrance of the probe coupled to Qds CdTe-GSH, and specific interaction between the probe and gRNA of HIV-1. This fact represents the proof of concept that it is possible to generate RNA probes coupled to QDs CdTe-GSH to study genetic expression of HIV-1, and also opens up new opportunities for the study of HIV-2 or other virus types.

This thesis summarizes the methods of preparation and optical properties of hybrid assemblies of Au NPs and cadmium selenide (CdSe) QDs. First chap-ter deals with the literature survey and theoretical aspects of plasmonics and discussions on optical excitations of metal (plasmons) and semiconducting QDs (excitons). Variation of energy levels of CdSe QDs and its optical properties i e. absorption and emission properties under strong confinement regime have been discussed with respect to effective mass approximation (EMA) model. This is followed by the discussion on optical properties of Au NPs and rods, describing absorption properties, based on Mie theory. Size and shape depen-dent variation of absorption properties. Theoretical discussions of collective effects in QDs assemblies and plasmonic interactions with the QDs assemblies i.e. plasmonic Dicke effect and metal nanoantenna interaction with CdSe QDs arrays is provided. In the second chapter a discussion on experimental techniques used for the study is provided. It starts with a discussion on the synthesis methods for CdSe QDs and Au NPs/rods with different capping ligands. Different techniques of preparation of CdSe QDs assemblies and their hybrid with metallic nanoparti-cles has been discussed. Further discussion on optical microscopy techniques, confocal, near field scanning microscopy (NSOM), Brewster angle microscopy and electron microscopy techniques i. e transmission electron microscopy and scanning electron microscopy and thermogravimetry analysis of the samples is provided. In the third chapter the details of the different self-assembly methods of preparation of hybrid assemblies of CdSe QDs and Au NPs /rods are given. The different strategies are used for different type of hybrids. In first method of Langmuir-Blodgett (LB) , effect of different capping agents, core size, and number ratios of Au NPs/rods to CdSe QDs, effect of anisotropy of Au NPs on the LB films of CdSe QDs assemblies is discussed. In another method of dip coating several control parameters like dip time, concentration of the solution and dip speed of transferring an aligned GNRs is given. Finally a combination of LB and dip coating methods is described for transferring aligned GNRs over a compact layer of CdSe QDs. At the end, a section is devoted to hit and trials of self-assemblies of hybrid of GNRs and CdSe QDs using LB method, the failures of which resulted in devising a method which uses a combination of LB and dip coating. In fourth chapter effects of plasmons on the collective emission of CdSe QDs assemblies are investigated. A plasmonic tuning of photoluminescence from semiconducting QD assemblies using Au NP in different ratio and different packing density has been discussed. We have described how the emission from a closed pack assemblies, prepared with different packing densities depends on the packing density and extent of spectral overlap between QD photolumi-nescence and the metal nanoparticle absorbance. We have provided possible evidence for plasmon mediated coherent emission enhancement from some of these assemblies from the case of strong spectral overlap between CdSe QDs and Au nanoparticle. In fifth chapter, we have demonstrated non local far field enhancement of PL in QDs assemblies induced by isolated and partially aligned GNRs nano-antenna located on such assemblies. It is shown that the emission is also anisotropic with the maxima being near such GNRs assembly which decays to finite, nonzero and significantly large values even away from the vicinity of any such assemblies. For this novel effect it is shown to have a clear spec-tral dependence. It is shown to be maximum when the longitudinal surface plasmon resonance absorption maxima is resonant with the CdSe QD photolu-minescence maxima and the excitation wavelength and is always non-existent for the off resonant case. We have also shown that finite difference time do-main simulations could model some of the observed near field effects but the far field effects could not be modelled in such simulations.