Th. doct.--Paris 7, 2000. / Bibliogr. p. 161-169. Résumé en français et en anglais. L'ouvrage porte par erreur : ISSN 0078-3780.

Chez les eucaryotes, différents types de granules à ARN sont des acteurs importants dans les mécanismes de la régulation post-transcriptionnelle de l'expression des gènes. L’irradiation aux UV induit la formation des petits granules cytoplasmiques (GUV) qui ne sont pas des processing bodies et qui semblent être une nouvelle sous classe de granules de stress. Ces granules n’ont pas la même cinétique de formation et de disparition ainsi que la taille, le nombre et la capacité de fusion que les granules de stress classiques. D’autre part, la formation de ces granules UV ne semble pas affecter le niveau de traduction, ni d’induire la réponse au stress. Toutefois, nous avons observé que l’apparition des granules coïncide avec l’arrêt de la prolifération cellulaire. En effet, dans les conditions expérimentales utilisées, la prolifération est décalée de 24 à 48 h selon la dose d’irradiation. L’ensemble de ces observations suggère fortement l'existence, d'une nouvelle sous classe de granules de stress induit par les UV, dont le rôle semble être la répression de la traduction des ARNm codant pour des facteurs importants de prolifération cellulaire.

Les traitements modernes de radiothérapie administrent la dose nécessaire à l'éradication de la région tumorale par un enchaînement complexe de faisceaux personnalisés selon l'anatomie de chaque patient. La distribution de dose résultante présente donc de forts gradients qui visent à maximiser l'irradiation de la maladie tout en limitant l'exposition des tissus sains. Or, les déformations et mouvements anatomiques que présentent certains patients viennent modifier la géométrie attendue et peuvent réduire la qualité escomptée du traitement. Dans ce contexte, le besoin d'outils permettant la quantification de la dose en présence de déformations est grandissant. Utilisant à profit les qualités uniques démontrées des dosimètres optiques, la thèse présentée vise le développement d'une nouvelle génération de dosimètres pensée pour la dosimétrie déformable. Entre autres, il sera montré que le dosimètre développé permet une mesure simultanée de la dose et de la déformation, ce qui ouvre la voie à la validation expérimentale d'algorithmes de recalage d'images déformables. Les contributions de la thèse se déploient principalement selon trois volets : la caractérisation des défis liés à l'utilisation de différentes sources de signaux radioluminescents, en particulier la radiation Cherenkov et la scintillation ; le développement de techniques de détection adaptées, telles que l'imagerie polarisée, l'imagerie spectrale et la triangulation stéréoscopique ; puis le développement d'un dosimètre déformable utilisant ces signaux pour la mesure simultanée de la dose et de la déformation. D'abord, la directionalité de l'émission Cherenkov a été caractérisée de pair avec l'imagerie polarisée. Le rayonnement Cherenkov est une émission lumineuse directement produite dans l'eau, le milieu de référence, suite à son irradiation. Or, les photons optiques sont émis selon un cône dont l'angle et l'orientation sont déterminés par l'énergie du faisceau et sa direction, lesquels varient grandement dans un fantôme. Ainsi, l'imagerie polarisée a été étudiée comme solution à l'utilisation du signal Cherenkov pour des mesures précises de la dose. En utilisant l'imagerie polarisée, la contribution polarisée du signal a été associée à la directionnalité du rayonnement qui a alors pu être corrigée. Ainsi, des écarts lors de mesures de dose atteignant jusqu'à 60% avec les valeurs attendues ont été réduits à moins de 3% en moyenne. Il a d'ailleurs été montré que l'état de polarisation du signal Cherenkov peut être utilisé pour le discriminer d'un signal de scintillation. Ainsi, les deux premières études présentées au sein de cette thèse montrent que des mesures précises (< 3%) de la dose, directement dans l'eau (le milieu de référence), peuvent être réalisées en utilisant le signal Cherenkov combiné à l'imagerie polarisée. Concernant l'utilisation de caméras pour la mesure de signaux radioluminescents, il a été montré qu'il est possible d'allier la grande résolution spatiale de ces photodétecteurs à une résolution spectrale. Les caméras polychromatiques utilisant un patron de Bayer, par exemple, collectent la lumière avec plusieurs milliers de pixels sur lesquels des filtres colorés sont apposés de sorte à former une mosaïque. Ainsi, ces caméras mesurent la lumière selon un canal rouge, vert et bleu. En utilisant les techniques de dématriçage appropriées, il est possible d'interpoler l'information spectrale manquante à chaque pixel. Ainsi, le formalisme hyperspectral, initialement développé pour des mesures en un point, peut être appliqué à des mesures de plus grande résolution spatiale. Ainsi, il a été montré que l'utilisation d'un kernel bilinéaire pour le dématriçage d'une caméra polychromatique utilisant un filtre de Bayer permet d'isoler les signaux Cherenkov et de scintillation avec une précision de 1%. Enfin, un dosimètre déformable permettant la mesure simultanée de la dose et de la déformation a été développé. Le système comprend un fantôme cylindrique transparent au sein duquel un réseau de 19 scintillateurs a été intégré. Le système comprend également un ensemble de 2 paires de caméras stéréoscopiques qui permet le suivi en 3D de la position des extrémités de chacun des scintillateurs. En conséquence, le système permet le suivi de la déformation avec une exactitude et une précision de respectivement 0.08 mm et 0.3 mm. Le suivi 3D de la position permet aussi la correction des variations de signal qui ne sont pas proportionnelles à la dose, mais plutôt au couplage des fibres avec la caméra. Le dosimètre a également permis la mesure de la dose en accord à 1% près avec celle prédite par un logiciel de planification de traitement et un système dosimétrique complémentaire. Ainsi, la thèse a permis le développement d'un premier dosimètre mesurant simultanément la dose et la déformation, permettant une comparaison avec un algorithme de recalage d'image déformable. Ce faisant, l'exploration d'une nouvelle voie d'application de la scintillation a, de plus, mené à l'avancement des connaissances en dosimétrie optique. / Modern radiotherapy treatments deliver the dose to the target through a complex sequence of beams customized to the anatomy of each patient. The resulting dose distribution therefore has strong gradients that aim to maximize disease irradiation while limiting exposure of healthy tissue. However, the anatomical deformations and movements that some patients present modify the expected geometry and may potentially reduce the quality of the treatment. In this context, there is a growing need for tools able of measuring dose in the presence of deformations. Taking advantage of the unique qualities of optical dosimeters, the presented thesis aims at developing a new generation of dosimeters designed for deformable dosimetry. Enabling simultaneous measurements of dose and deformation, this dosimeter could also be used for the validation of deformable image registration algorithms. The contributions of the thesis are threefold: the characterization of the challenges related to the use of different sources of radioluminescent signals, in particular Cherenkov radiation and scintillation; the development of appropriate detection techniques, such as polarized imaging, spectral imaging and stereo triangulation; and then the development of a deformable dosimeter using these signals for the simultaneous measurement of dose and deformation. First, the directionality of Cherenkov emission was characterized using polarized imaging. Cherenkov radiation is a light emission directly produced in water, the reference medium for beam monitoring. Cherenkov photons are emitted in a cone whose angle and orientation are determined by the beam energy and direction, which vary greatly in a phantom. Thus, polarized imaging has been investigated as a solution enabling the use of Cherenkov emission for accurate dose measurements. By using polarization imaging, the polarized contribution of the signal was associated with the directionality of the radiation, which could then be corrected. Thus, deviations in dose measurements previously up to 60% from the expected values were reduced under 3% on average. It has also been shown that the polarization state of the Cherenkov signal can be used to discriminate it from a scintillation signal. Thus, the first two studies presented in this thesis show that accurate measurements, without disturbing the reference medium, can be made using the Cherenkov signal combined with polarization imaging. Concerning the use of cameras for the measurement of radioluminescent signals, it has been shown that it is possible to combine the high spatial resolution of these photodetectors with a spectral resolution. Polychromatic cameras using a Bayer pattern, for example, collect light with several thousand pixels on which colored filters are affixed to form a mosaic. Thus, these cameras measure the light according to a red, green and blue channel. By using appropriate demosaicing techniques, it is possible to interpolate the missing spectral information at each pixel. Thus, the hyperspectral formalism, initially developed for single point measurements, can be applied to higher spatial resolution measurements. Among others, the use of a bilinear kernel for dematrixing a polychromatic camera using a Bayer filter allows to isolate Cherenkov and scintillation signals with an accuracy of 1%. Finally, a deformable dosimeter allowing the simultaneous measurement of dose and deformation has been developed. The system includes a transparent cylindrical phantom in which an array of 19 scintillators has been integrated. The system also includes a set of 2 pairs of stereo cameras that allows the 3D tracking of the position of each scintillator ends. As a result, the system allows the 3D tracking of the deformation with an accuracy and accuracy of 0.08 mm and 0.3 mm respectively. This 3D position tracking also allows the correction of signal variations that are not proportional to the dose, but rather to the coupling of the fibers with the camera. The dosimeter also allowed measurement of the dose in agreement within 1% of the dose predicted by a treatment planning software and a complementary dosimetric system. Thus, the thesis allowed the development of a first dosimeter measuring simultaneously the dose and the deformation, allowing a comparison with a deformable image registration algorithm. In doing so, the exploration of a new application of scintillation has also led to the advancement of knowledge in optical dosimetry

Thèse de doctorat : Instrumentation et analyses avancées : Lille 1 : 2001. / N° d'ordre (Lille) : 3070. Résumé en français et en anglais. Bibliogr. p. 122-125.

Thèse (M.Sc.)--Université Laval, 2002. / Bibliogr.: f. 175-184. Publié aussi en version électronique.

Dans cette thèse, deux applications de nanomatériaux sont présentées : la première concerne l’utilisation de la technique LSPR pour la détection d’interactions moléculaires et la seconde est consacrée à l’utilisation de surfaces semi-conductrices de TiO2 et de ZnO pour la photo-catalyse pour la dépollution environnementale. D’abord, nous avons présenté la préparation et la caractérisation d’interfaces plasmoniques d’ITO/Au NSs/ITO. Celles-ci montrent des signaux optiques aussi bien pour des couches minces qu’épaisses d’ITO. Elles permettent une détection LSPR à courte et à longue portée. La chimie « click » a été utilisée pour greffer le CBPQT4+ fonctionnalisé alcynyl sur une interface ITO/Au NSs/ITO terminée « azide ». Les interfaces obtenues ont été utilisées pour démontrer la possibilité d’enregistrer la formation et la rupture de complexes « hôte-invité » (CBPQT+4/TTF) utilisant la technique LSPR. Dans la seconde partie, consacrée à la photocatalyse, nous nous sommes intéressés à deux types de traitements de TiO2 et de ZnO dans le but d’améliorer leur efficacité photocatalytique sous irradiation visible. Nous avons, préparé et caractérisé des lames de quartz recouvertes d’une couche mince de TiO2 de différentes épaisseurs avec et sans nanostructures d’or sous la couche mince de TiO2. La performance photocatalytique de ces interfaces n’est pas exceptionnelle pour la dégradation de la rhodamine B mais elles sont très stables. La dernière partie de la thèse concerne la préparation et la caractérisation de nanostructures de ZnO et de ZnO dopé à l’iode. La substitution des ions d’oxygène par des ions d’iode introduit des niveaux donneurs dans la bande interdite de ZnO qui sont suffisamment superficiels à température ambiante. L’activation d’une transition, dans la bande interdite dans le cas des substrats de ZnO dopé à l’iode, explique les meilleures performances photocatalytiques de ces substrats de la rhodamine B sous irradiation visible. Ces résultats sont très prometteurs pour diverses applications photocatalytiques des substrats à base de ZnO. / In this thesis, two applications of nanomaterials are presented: the first concerns the use of the LSPR for the detection of molecular interactions and the second is devoted to the use of TiO2 and ZnO semi-conductive surfaces for photocatalysis in view of environmental remediation. The first part concerns the fabrication and characterization of plasmonic interfaces of ITO/Au NSs/ITO. These surfaces showed optical signals for thin as well as for thick ITO films. These interfaces allowed short and long-range LSPR sensing. The “click” chemistry was used to covalently link an alkynyl-functionalized CBPQT4+ unit to an azide-terminated LSPR interface. Tetrathiafulvalene was used as a model guest molecule to demonstrate the possibility to follow the complexation/decomplexation events by monitoring the change in the LSPR signal. The second part is devoted to photocatalysis. It is focused on the investigation of the effect of two different treatments of TiO2 and ZnO on their photocatalytic efficiency under visible light irradiation. We have first prepared and characterized quartz slides coated with a thin layer of TiO2 with different thicknesses with and without gold nanostructures under the thin layer of TiO2. The photocatalytic performance of these interfaces is not exceptional for the degradation of rhodamine B under visible light irradiation but these interfaces have the advantage of being very stable. The last part of the thesis consists on the preparation of ZnO and iodine-doped ZnO substrates by a hydrothermal chemical deposition, and evaluation of their photocatalytic performance. The substitution of oxygen ions by iodine ions introduces donor levels in the bandgap of ZnO, which are sufficiently shallow at room temperature. The activation of a sub-band gap transition in iodine-doped ZnO nanostructured substrates explains the better performance of these substrates for the photodegradation of rhodamine B under visible light irradiation. These results are very promising in view of various photocatalytic applications of the ZnO-based substrates.

Texte remanié de: Thèse de doctorat--Paris 11, 2005. / Bibliogr. p. 147-150. Résumé en français et en anglais. ISSN exact de la collection : 0078-3781.

Thèse doctorat : Lasers, molécules et rayonnement atmosphérique : Lille 1 : 2003. / 2 articles en anglais reproduits en annnexe. N° d'ordre (Lille 1) : 3389. Bibliogr. p. 201-215.

Thèse doctorat : Lasers, molécules et rayonnement atmosphérique : Lille 1 : 2003. / N° d'ordre (Lille 1) : 3389. Les 2 articles en anglais en annnexe ont été retirés. Bibliogr. p. 201-215.

Thèse doctorat : Physique nucléaire. Astroparticules : Nantes : 2007. / 91 références bibliographiques.