Mesurer les performances d'une application est devenue une tâche incontournable pour mieux comprendre sa dynamique et anticiper son évolution. Cette tâche nécessite des outils de supervision qui s'adaptent aux différentes spécificités de l'application et de son environnement de déploiement (distribution, hétérogénéité, etc.). Ces outils doivent également être les moins intrusifs possibles pour ne pas perturber le fonctionnement de l'application. Notre contribution dans cette thèse est de concevoir et d'implémenter une plateforme de supervision basée sur le déploiement dynamique de sondes pour collecter des informations sur l'utilisation des ressources systèmes. Ces sondes sont choisies pour leurs faibles degrés d'intrusivité. Elles fonctionnent en mode « offline » en enregistrant localement et sans traitement préalable les informations collectées au lieu de les transmettre sur le réseau. Ce mode de fonctionnement est moins intrusif car il optimise l'utilisation des ressources systèmes et réseaux. La plateforme intègre également un moteur générique d'analyse qui assure la transformation des formats hétérogènes des informations collectées vers un format pivot basé sur XML ce qui facilite la phase de corrélation. Ce travail de thèse, réalisé dans un cadre industriel, définit une plateforme pour fédérer des sondes de supervision. Le concept de cette plateforme peut être étendue pour faciliter la construction de systèmes nécessitant de vérifier l'état des ressources. C'est le cas par exemple des systèmes qui vérifient les contrats de performances.

La croissance récente d'Internet lors deux dernières décennies a conduit à un besoin croissant de techniques permettant de mesurer la structure et la performance d'Internet. Les techniques de mesures de réseaux peuvent être classifiées en méthodes passives qui utilisent des données collectées au niveau des routeurs, et les méthodes actives, reposant sur l'injection active et l'observation de paquets-sondes. Les méthodes actives, qui sont la motivation principale de ce doctorat, sont particulièrement adaptées aux utilisateurs finaux, qui ne peuvent pas accéder aux données mesurées par les routeurs avec l'architecture actuelle d'Internet. Sur un autre plan, la théorie des réseaux se développe depuis un siècle, et de nombreux outils permettent de prédire la performance d'un système, en fonction de quelques paramètres clés. La théorie des files d'attentes émerge comme une solution particulièrement fructueuse, que ce soit pour les réseaux téléphoniques ou pour les réseaux filaires à commutation de paquet. Dans ce dernier cas, elle s'intéresse au mécanisme à l'échelle des paquets, et prédit des statistiques à ce niveau. À l'échelle des flots de paquets, la théorie des réseaux à partage de bande passante permet une abstraction de tout schéma d'allocation de bande passante, y compris le partage implicite résultant du protocole TCP. De nombreux travaux ont montré comment les résultats provenant de ces théories peuvent s'appliquer aux réseaux réels, et en particulier à Internet, et dans quels aspects le comportement de réseaux réels diffère des prédictions théoriques. Cependant, il y a eu peu de travaux établissant des liens entre le point de vue théorique d'un réseau et le problème pratique consistant à le mesurer. Le but de ce manuscrit est de bâtir quelques ponts entre le monde des méthodes de mesure par sondes actives et le monde de la théorie des réseaux. Nous adoptons l'approche des problèmes inverses, qui peuvent être vus en opposition aux problèmes directs. Un problème direct prédit l'évolution d'un système défini, en fonction des conditions initiales et d'une équation d'évolution connue. Un problème inverse observe une partie de la trajectoire d'un système défini, et cherche à estimer les conditions initiales ou paramètres pouvant conduire à cette trajectoire. Les données des méthodes de mesure par sondes actives sont les séries temporelles des pertes et délais des sondes, c'est-à-dire précisément une partie de la "trajectoire" d'un réseau. Ainsi, les méthodes de mesures par sondes actives peuvent être considérées comme des problèmes inverses pour une théorie des réseaux qui permettrait une prédiction exacte de l'évolution des réseaux. Nous montrons dans ce document comment les méthodes de mesures par sondes actives sont reliées aux problèmes inverses dans la théories des files d'attentes. Nous spécifions comment les contraintes de mesures peuvent être incluses dans les problèmes inverses, quels sont les observables, et détaillons les étapes successives pour un problème inverse dans la théorie des files d'attentes. Nous classifions les problèmes en trois catégories différentes, en fonction de la nature de leur résultat et de leur généralité, et donnons des exemples simples pour illustrer leurs différentes propriétés. Nous étudions en détail un problème inverse spécifique, où le réseau se comporte comme un réseau dit "de Kelly" avecK serveurs en tandem. Dans ce cas précis, nous calculons explicitement la distribution des délais de bout en bout des sondes, en fonction des capacités résiduelles des serveurs et de l'intensité des sondes. Nous montrons que l'ensemble des capacités résiduelles peut être estimé à partir du délai moyen des sondes pour K intensités de sondes différentes. Nous proposons une méthodes d'inversion alternative, à partir de la distribution des délais des sondes pour une seule intensité de sonde. Dans le cas à deux serveurs, nous donnons une caractérisation directe de l'estimateur du maximum de vraisemblance des capacités résiduelles. Dans le cas général, nous utilisons l'algorithme Espérance-Maximisation (E-M). Nous prouvons que dans le cas à deux serveurs, la suite des estimations de E-M converge vers une limite finie, qui est une solution de l'équation de vraisemblance. Nous proposons une formule explicite pour le calcul de l'itération quand K = 2 ou K = 3, et prouvons que la formule reste calculable quelque soit le nombre de serveurs. Nous évaluons ces techniques numériquement. À partir de simulations utilisant des traces d'un réseau réel, nous étudions indépendamment l'impact de chacune des hypothèses d'un réseau de Kelly sur les performances de l'estimateur, et proposons des facteurs de correction simples si besoin. Nous étendons l'exemple précédant au cas des réseaux en forme d'arbre. Les sondes sont multicast, envoyées depuis la racine et à destination des feuilles. À chaque noeud, elles attendent un temps aléatoire distribué de façon exponentielle. Nous montrons que ce modèle est relié au modèle des réseaux de Kelly sur une topologie d'arbre, avec du trafic transverse unicast et des sondes multicast, et calculons une formule explicite pour la vraisemblance des délais joints. Nous utilisons l'algorithme E-M pour calculer l'estimateur de vraisemblance du délai moyen à chaque noeud, et calculons une formule explicite pour la combinaison des étapes E et M. Des simulations numériques illustrent la convergence de l'estimateur et ses propriétés. Face à la complexité de l'algorithme, nous proposons une technique d'accélération de convergence, permettant ainsi de considérer des arbres beaucoup plus grands. Cette technique contient des aspects innovant dont l'intérêt peut dépasser le cadre de ces travaux. Finalement, nous explorons le cas des problèmes inverses dans la théorie des réseaux à partage de bande passante. À partir de deux exemples simples, nous montrons comment un sondeur peut mesurer le réseau en faisant varier le nombre de flots de sondes, et en mesurant le débit associé aux flots dans chaque cas. En particulier, si l'allocation de bande passante maximise une fonction d'utilité -équitable, l'ensemble des capacités des réseaux et leur nombre de connections associé peut être identifié de manière unique dans la plupart des cas. Nous proposons un algorithme pour effectuer cette inversion, avec des exemples illustrant ses propriétés numériques.

Ce travail de thèse s'inscrit dans le cadre du programme Toxicologie Nucléaire Environnementale dont l'objectif est d'étudier les effets sur le vivant de différents métaux lourds ou radionucléides issus de l'industrie nucléaire. En particulier, il concerne la conception de nouvelles sondes fluorescentes pour la détection sélective de Pb2+, Cd2+ et Cs+ en milieu biologique. Plusieurs calixarènes azotés fluorescents ont été synthétisés et étudiés pour la détection du plomb. L'un d'entre eux a pu être utilisé dans des conditions proches du milieu biologique. La synthèse de nouveaux composés portant des groupes amides a été proposée. Différentes approches ont été envisagées pour la conception de senseurs fluorescents sélectifs du cadmium. A partir de résultats de la littérature, des ligands incorporant des atomes de soufre ont été synthétisés mais n'ont pas montré d'affinité particulière pour le cadmium. A l'inverse, des composés comportant plusieurs motifs fluorescents pyridin-2'-yl-1,2,3-triazole liés à une β- cyclodextrine ou à un calix[4]arène ont montré une bonne affinité pour le cadmium dans le méthanol, mais une modeste sélectivité a été observée. En revanche, de très bons résultats en termes de sélectivité et de sensibilité ont pu être obtenus en milieu aqueux à pH neutre avec une sonde de calcium commerciale, le Rhod-5N. Enfin, la détection sélective de concentrations micromolaires en césium a été rendue possible en milieu aqueux à pH = 7 grâce à un nouveau calixarène sulfoné fluorescent possédant deux éthercouronnes. Un modèle pour la complexation du césium a été proposé et validé par modélisation moléculaire (DFT).

Ce travail de thèse s'inscrit dans le cas d'un projet européen nommé " microfluiD ". Ce projet vise principalement la détection des polluants organiques par voie microfluidique (les micotoxines dans les aliments de bétail, les bactéries et les métaux lourds). Devant les dangers écologiques des ions Pb2+, Hg2+ et Cd2+ dans l'environnement, il est important de multiplier le nombre d'analyses dans les eaux du robinet. L'utilisation de la fluorescence et des microlasers organiques présente de nombreux avantages. Outre leur faible coût, leur sensibilité ainsi que leur sélectivité, il est possible de concevoir à partir de ces techniques des dispositifs transportables sur le terrain. Deux approches sont principalement développées : Une première est basée sur la fluorescence - elle a consisté à synthétiser des ligands fluorescents de type DPPS-PEG et CalixDANS-3-OH pour la détection du mercure et du plomb. Les études de la complexation des ions Hg2+, Pb2+ ont d'abord été effectuées en solution. La complexation de Cd2+ en circuit microfluidique à partir du composé commercial Rhod-5N a aussi été étudiée. Des résultats très prometteurs ont été obtenus pour la détection de Hg2+ par DPPS-PEG. Nous avons aussi étudié la possibilité de détecter Pb2+ à partir du CalixDANS-3-OH greffé sur les parois du circuit microfluidique. Malgré une dégradation de la sonde, nous avons réussi à détecter une faible concentration de plomb. Une très bonne sélectivité vis-à-vis des cations interférents testés a été obtenue. La seconde approche est basée sur la détection par microlasers. Nous avons synthétisé deux copolymères blocs pour la détection du plomb et du mercure. Des problèmes de solubilité nous empêchant de fabriquer des microcavités organiques à partir de ces polymères, une deuxième stratégie consistant à greffer les ligands spécifiques de Pb2+ et de Hg2+ sur les microcavités laser PMMA a été développée. Cette dernière nous a permis d'apporter une preuve de principe pour de la détection du mercure en fonctionnalisant le mercaptopropyltriéthoxysilane à la surface du PMMA. Ce travail nous a aussi amené à synthétiser des colorants laser à base de Bodipy pour la fabrication des microcavités lasers par polymérisation à deux photons (2PP).

“MgB2, un supraconducteur conventionnel exotique”... Derrière cette qualification apparemment antinomique se cache la grande originalité du composé qui fut le sujet de mon travail. Conventionnel dans son mécanisme de couplage électron-phonon, MgB2 est exotique de part la présence de deux gaps supraconducteur faiblement couplés. L'existence de ces deux gaps va alors conduire à un comportement “pathologique” des paramètres fondamentaux de la supraconductivité : la longueur de cohérence, xsi et la profondeur de pénétration, lambda.<br />Alors qu'un consensus sur la nature multigap de MgB2 s'est rapidement établi, les résultats publiés concernant ces paramètres fondamentaux et ceux des champs critiques associés présentaient une dispersion déconcertante. Mon travail s'inscrit dans cette période flou expérimental. Il allie deux techniques complémentaires : la magnétométrie à microsondes de Hall et la chaleur spécifique alternative.<br />Nous présentons tout d'abord une étude thermodynamique du diagramme de phases H-T effectuée sur des monocristaux. Des mesures de chaleur spécifique ont permis de déterminer le champ critique supérieur Hc2. Le champ critique inférieur Hc1 a lui été évalué par des mesures magnétiques.<br />Sa détermination a nécessité une étude approfondie des mécanismes de pénétration des vortex. La répartition spatiale de l'induction magnétique obtenue avec un réseau de microsondes sur une collection d'échantillons de rapports de dimensions différents a mis en évidence la présence de barrières géométriques retardant l'entrée des vortex. La prise en compte de ces barrières est essentielle à la déduction de Hc1.<br />L'anisotropie des champs critiques présente une dépendance en température due à la présence de deux paires de bandes supraconductrices faiblement couplés et dont l'influence relative varie en fonction de la position dans le diagramme H-T. Cette présence conduit également à une évolution de xsi et lambda en fonction du champ magnétique que nous présentons ici.<br />Enfin, une étude d'échantillons dopés et irradiés a été abordée. L'effet de la substitution de Mg par Al modifie le dopage électronique et les champs critiques. En revanche, l'effet du désordre ponctuel introduit par l'irradiation aux électrons conduit à une brutale augmentation de l'effet de pic dont l'origine reste encore à établir.

Les techniques de fluorescence sont très puissantes pour l'étude des processus biologiques. Les applications de ces techniques requièrent une amélioration constante des sondes fluorescentes, avec un intérêt particulier pour les sondes sensibles à l'environnement. Le but de ce travail était de caractériser et d'appliquer de nouvelles sondes fluorescentes pour l'étude des biomembranes. A cet effet, deux familles de sondes ont été pris en compte. La première famille (F2N12S, F46NS et F66NS) est basée sur le fluorophore 3- hydroxyflavone, qui est caractérisé par une émission duale due à une réaction de transfert de proton à l'état excité. Ces sondes permettent la caractérisation des propriétés de leur environnement par le rapport d'intensité de leurs deux bandes (N*/T*). La seconde famille est basée sur le fluorophore hautement solvatochromique Rouge Nil (NR12S), présentant une seule bande d'émission permettant une mesure ratiométrique à partir des deux bords du spectre. Les propriétés de ces sondes ont été caractérisées dans des modèles lipidiques, puis dans ses membranes plasmiques de cellules eucaryotes vivantes en utilisant diverses techniques de fluorescence (la spectroscopie de fluorescence, la microscopie et la cytométrie de flux). Par la suite, ces sondes ont été utilisées pour l'étude de l'ordre lipidique membranaire en réponse à divers stimuli. Ces sondes sont capables de mettre en évidence et suivre les changements de la membrane plasmique de la cellule au cours de l'apoptose. En outre, nous avons mis au point une nouvelle application de la sonde NR12S, qui est lesuivi de l'ordre lipidique des compartiments endocytaires au cours de la maturation des endosomes. Par conséquent, les sondes fluorescentes membranaires décrites apparaissent comme de bons outils pour caractériser les propriétés physico-chimiques de la membrane et la relation entre la phase lipidique et les phénomènes physiologiques comme l'apoptose et l'endocytose.

Thèse (D.Sc.)--Université du Québec à Chicoutimi, 1978. / Document électronique également accessible en format PDF. CaQCU

Les travaux de cette thèse portent sur l'élaboration et l'étude de sondes fluorescentes construites autour d'un squelette iminophénol, permettant ainsi d'accéder à un panel de composés absorbants et émettant sur une large gamme spectrale {UV, visible, proche infrarouge) et présentant des propriétés optiques remarquables : des coefficients d'absorption importants,des rendements quantiques élevés et de grands déplacements de Stockes. Des voies synthétiques simples et efficaces ont permis la constitution d'un catalogue de fluorophores modulables sur une large gamme du spectre électromagnétique. En particulier, la fluorescence liée à un phénomène de transfert de proton intramoléculaire dans l'état excité {ESIPT) a fait l'objet d'une grande partie des travaux. Une autre partie conséquente de ce travail de thèse concerne la synthèse et l'étude de complexes de bore luminescents. Les ligands sont rigidifiés par un atome de bore trivalent de configuration tétraédrique, ce qui permet une modulation des propriétés optiques des composés ainsi qu'une augmentation du rendement quantique de fluorescence. / Projects of this thesis focus on development and photophysical studies of new fluorescent probes built around an iminophenol skeleton, providing access to a panel of compounds absorbing and emitting over a broad spectral range {UV, visible, near infrared) and having excellent optical properties: significant absorption coefficients, high quantum yields and large Stokes shifts. Simple and efficient synthetic routes allowed the creation of a catalog of fluorophores emitting on a wide range of the electromagnetic spectrum. The fine tuning of the absorption and emission wavelength of the fluorescent dyes were achieved by the substitution of different electro-attracting or -donating groups. ln particular, fluorescence due to an excited state intramolecular proton transfer process {ESIPT) has been studied. Syntheses and studies of boron complexes have also been achieved. Ligands are coordinated to a trivalent boron fragment, allowing a modulation of the optical properties and leading to highly luminescent B{lll) complexes.

Ces travaux de thèse concernent la synthèse et l’étude des propriétés optiques de fluorophores organiques appliqués à la détection de deux biomarqueurs de la maladie d’Alzheimer : la protéine kinase C (PKC) et les fibrilles de peptides amyloïdes Aβ42. La détection de la PKC est réalisée à l’aide de dyades comprenant un émetteur de type boradiazaindacène (BODIPY) relié de manière covalente à un inhibiteur de cette enzyme. Ces composés obtenus via une synthèse multi-étape présentent des coefficients d’absorption molaires et des rendements quantiques de fluorescence en solution importants. Ces sondes ont ensuite été utilisées en cytométrie de flux par la société Amoneta Diagnostics afin de détecter la PKC en surface des globules rouges et d’évaluer le potentiel de ces sondes dans le diagnostic de la maladie d’Alzheimer par test sanguin. Pour la détection des fibrilles de peptides amyloïdes, deux séries de fluorophores de la famille des 2-(2’-hydroxyphényl)-benzoxazoles ont été étudiées. Ces molécules présentent un phénomène de transfert de proton intramoléculaire à l’état excité (ESIPT) qui leur confère des propriétés optiques remarquables, telles que d’importants déplacements de Stokes et une émission duale. Enfin, un test de détection in vitro a été mis au point. Une interaction entre ces fluorophores et les fibrilles amyloïdes a pu être observée permettant la détection de ces peptides en solution. / This research concerns the synthesis and photophysical studies of organic fluorescent probes applied to the detection of two Alzheimer’s disease biomarkers: the protein kinase C and fibrils of amyloid Aβ42 peptides. PKC detection is achieved by dyads composed of boradiazaindacene dye (BODIPY) covalently linked to an inhibitor of this enzyme. These compounds afforded by a multistep synthesis display high molar absorption coefficients and quantum yields in solution. These probes were then used in flow cytometry by Amoneta Diagnostics to detect PKC on the surface of red blood cells in order to asses the potential of these molecules for the diagnostic of Alzheimer’s disease by blood test. Two series of fluorophores from the 2-(2’-hydroxyphenyl)-benzazole family have been studied for the detection of amyloid fibrils. These molecules display an excited state intramolecular proton transfer (ESIPT) phenomenon which confer them remarkable optical properties such as important Stokes shifts and dual emission. Finally, an in vitro detection test has been developed. Interactions between these dyes and amyloid fibrils has been observed, allowing the detection of these peptides in solution.

Les techniques de fluorescence sont très puissantes pour l'étude des processus biologiques. Les applications de ces techniques requièrent une amélioration constante des sondes fluorescentes, avec un intérêt particulier pour les sondes sensibles à l’environnement. Le but de ce travail était de caractériser et d'appliquer de nouvelles sondes fluorescentes pour l’étude des biomembranes. A cet effet, deux familles de sondes ont été pris en compte. La première famille (F2N12S, F46NS et F66NS) est basée sur le fluorophore 3- hydroxyflavone, qui est caractérisé par une émission duale due à une réaction de transfert de proton à l’état excité. Ces sondes permettent la caractérisation des propriétés de leur environnement par le rapport d’intensité de leurs deux bandes (N*/T*). La seconde famille est basée sur le fluorophore hautement solvatochromique Rouge Nil (NR12S), présentant une seule bande d'émission permettant une mesure ratiométrique à partir des deux bords du spectre. Les propriétés de ces sondes ont été caractérisées dans des modèles lipidiques, puis dans ses membranes plasmiques de cellules eucaryotes vivantes en utilisant diverses techniques de fluorescence (la spectroscopie de fluorescence, la microscopie et la cytométrie de flux). Par la suite, ces sondes ont été utilisées pour l’étude de l’ordre lipidique membranaire en réponse à divers stimuli. Ces sondes sont capables de mettre en évidence et suivre les changements de la membrane plasmique de la cellule au cours de l'apoptose. En outre, nous avons mis au point une nouvelle application de la sonde NR12S, qui est lesuivi de l’ordre lipidique des compartiments endocytaires au cours de la maturation des endosomes. Par conséquent, les sondes fluorescentes membranaires décrites apparaissent comme de bons outils pour caractériser les propriétés physico-chimiques de la membrane et la relation entre la phase lipidique et les phénomènes physiologiques comme l'apoptose et l'endocytose. / Fluorescence techniques are powerful tools for studying biological processes. Therefore, the need for improved fluorescent probes used with these techniques continuously increases. The task of the present work was to characterize and to apply new fluorescent probes for biomembrane studies. For this purpose, two families of environment-sensitive probes have been considered. The first family is based on the 3-hydroxyflavone fluorophore (F2N12S, F46NS and F66NS). These dyes undergo an excited state intramolecular proton transfer reaction leading to their dual emission, highly sensitive to the environment. These probes allow the characterization of their environment properties through the ratio of intensities of their two bands (N*/T*) and present improved properties compared to F2N12S. The second family is based on the highly solvatochromic Nile Red fluorophore, exhibiting one emission band allowing a ratiometric measurement between its blue- and red-parts. We focused on one representative probe NR12S, which is a close structural analogue of F2N12S. The probe properties were characterized in lipid models, and in plasma membranes of living cells using a variety of fluorescence techniques (fluorescence spectroscopy, microscopy and flow cytometry). NR12S was then applied to study the lipid order in cell plasma membranes and its changes in response to several stimuli. Interestingly, this probes can evidence and monitor changes in the cell plasma membrane during apoptosis. Moreover, one novel application of the fluorescent membrane probe NR12S was the monitoring of lipid order in endocytic compartments during the maturation of endosomes. Thus, the described fluorescent membrane probes appear as powerful tools to determine the physico-chemical properties of the membrane and the relationship between lipid phase and physiological phenomena, such as apoptosis and endocytosis.