RésuméLes biosenseurs sont fort utilisés dans beaucoup de domaines, notamment dans celui du diagnostic médical. Ils permettent de détecter, de quantifier et de caractériser des biomarqueurs souvent protéiques. La spectroscopie infrarouge à transformée de Fourrier (FTIR) est un transducteur optique particulièrement bien adapté, par exemple pour la détection des amyloses. Celles-ci sont des maladies (comme la maladie d’Alzheimer, le prion et la maladie de Parkinson) caractériséespar l’agrégation et l’accumulation de protéines qui changent de conformation. Dans ce contexte, l’étude des conformations, grâce à la spectroscopie FTIR qui distingue les structures secondaires des protéines investiguées, est importante pour suivre l’évolution de ces maladies.Notre projet a donc consisté à développer une nouvelle interface pour des biosenseurs par spectroscopie IR, basée sur une stratégie innovante :le greffage de calixarènes. En effet, la fonctionnalisation chimique du matériau de support reste toujours un des principaux défis pourle développement de biosenseurs, car la performance du dispositif en dépend directement. Nous avons choisi de développer le biosenseur sur du germanium, car cet élément est un matériau de support idéal pour l’analyse par spectroscopie FTIR. Voici en quelques lignes une traversée du chemin qui m’a permis de réaliser ce projet.A. Caractérisation des calixarènes greffés par spectroscopie IRLa fonctionnalisation de surfaces via le greffage covalent de calix[4]arènes sur divers supports a été réalisée dans notre laboratoire. Différentes techniques d’analyse ont été utilisées pour la caractérisation des surfaces modifiées (l’électrochimie, la spectroscopie photoélectriqueà rayons X, la microscopie à force atomique, l’éllipsométrie, la spectroscopie UV-VIS). L’adaptabilité de la spectroscopie infrarouge pour la caractérisation des calixarènes greffés est la première vérification réalisée dans le cadre de notre travail. En premier lieu, les spectresd’absorbance IR de nanoparticules d’or portant des calix[4]arènes ont été caractérisés. Ensuite, ces mêmes calix[4]arènes, et d’autres, ont été greffés sur des surfaces de germanium et leurs spectres d’absorbance IR ont été entièrement caractérisés.B. Inhibition des phénomènes d’adsorption non spécifiqueLe greffage de calix[4]arènes sur germanium a été validé par d’autres techniques d’analyse (l’électrochimie, les angles de contact, etc.). Afin d’utiliser cette stratégie innovante dans le cadre de la biodétection, elle doit remplir certains critères, dont l’inhibition des phénomènes d’adsorption non spécifique sur les surfaces. Une diminution de cette adsorption parasite a étéobtenue à plus de 85 % sur germanium.C. Conception du biosenseurUn certain nombre de propriétés validées (la stabilité, la nature et la répartition des groupes fonctionnels, etc.), la stratégie a ensuite montré son intérêt dans le domaine de la biodétection. Une preuve du concept a d’abord été réalisée sur des surfaces de germanium avec un coupled’affinité modèle :la biotine (élément de reconnaissance) et la streptavidine.En parallèle, cette même stratégie a été utilisée pour une reconnaissance du L-tyrosinamide par résonance plasmonique de surface ou par une microbalance à cristal quartz durant un stage de recherche à Grenoble. Pour les deux reconnaissances, l’immobilisation du récepteur a principalement été réalisée via un couplage de type peptidique. D’autres immobilisations ont été réalisées notamment la bioconjugaison d’un dérivé thiol sur une surface calix-maléimide.D. Détection de biomarqueurs liés à la maladie d’Alzheimer Pour valoriser au mieux cette recherche, le biosenseur développé a été utilisé avec succès dans une expérience directement liée à la maladie d’Alzheimer. / AbstractBiosensors are widely used in many fields, especially in that of medical diagnosis. They allow the detection, quantification and characterization of often protein biomarkers.Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) is an optical transducer particularly well suited, for example for the detection of amyloidosis. These are diseases (like Alzheimer's disease, prion and Parkinson's disease) characterized by the aggregation and accumulation of proteins that change their conformation. In this context, the study of conformations, thanks to the FTIR spectroscopy, which distinguishes the secondary structures of the proteins investigated, is important to follow the evolution of those diseases.Our project therefore consisted in developing a new interface for biosensors using the IR spectroscopy, based on an innovative strategy: the grafting of calixarenes. Indeed, the chemical functionalization of the support material still remains one of the main challenges for thedevelopment of biosensors, the performance of the device directly depending on it. We chose to develop the biosensor on germanium, because that element is an ideal support material for analysis by FTIR spectroscopy. Here is in a few lines a reminder of the path that allowed me tocarry out this project.A. Characterization of grafted calixarenes by IR spectroscopyThe functionalization of surfaces via the covalent grafting of calix[4]arenes on various supports was carried out in our laboratory. Different analytical techniques have been used for the characterization of the modified surfaces (electrochemistry, X-ray photoelectricspectroscopy, atomic force microscopy, ellipsometry, UV-VIS spectroscopy). The adaptability of infrared spectroscopy for the characterization of grafted calixarenes is the first verification carried out in our work. First, the IR absorbance spectra of gold nanoparticles bearingcalix[4]arenes were characterized. Then, those same calix[4]arenes, and others, were grafted onto germanium surfaces and their IR absorbance spectra were fully characterized.B. Inhibition of non-specific adsorption phenomenaThe grafting of calix[4]arenes on germanium has been validated by other analytical techniques (electrochemistry, contact angles, etc.). In order to use this innovative strategy for biodetection, it must meet certain criteria, including the inhibition of non-specific adsorptionphenomena on surfaces. A decrease in this spurious adsorption was obtained with more than 85% on germanium.C. Design of the biosensorOnce a certain number of properties (stability, nature and distribution of functional groups, etc.) had been validated, the strategy then showed its interest in the field of biodetection. A proof of concept was first performed on germanium surfaces with a model affinity couple:biotin (recognition element) and streptavidin. In parallel, this same strategy was used for a recognition of L-tyrosinamide by surfaceplasmon resonance or by a quartz crystal microbalance during a research internship in Grenoble. For both recognitions, immobilization of the receptor was mainly achieved via peptide-type coupling. Other immobilizations were carried out, in particular the bioconjugation of a thiolderivative on a calix-maleimide surface.D. Detection of biomarkers linked to Alzheimer's diseaseTo make the most of this research, the biosensor developed was used with success in an experiment directly linked to Alzheimer's disease. / Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Depuis une dizaine d’années, les technologies de champ proche appliquées à la spectroscopie infrarouge ont connu de rapides progrès permettant d’atteindre maintenant l’échelle du nanomètre. Dans le cadre de ma thèse, l’une de ces techniques, appelées AFM-IR et qui consiste à un couplage entre la microscopie à force atomique (AFM) et un laser accordable dans le domaine de l’infrarouge, va être présenté plus en détail.Le but de ma thèse va être de présenter les différents développements qui ont eu lieu dans le domaine de cette technique, comme l’AFM-IR en résonance forcée, l’AFM-IR en mode tapping ou les débuts du développement de l’AFM-IR avec des sources spectralement continues. Ces développements majeurs ont eu pour conséquence de populariser la technique et de voir une rapide augmentation du nombre d’utilisateurs. Cependant l’AFM-IR reste une technique récente et non triviale à maitriser, car elle demande à la fois des connaissances en AFM, mais aussi en spectroscopie infrarouge.Les dernières avancées technologiques ont permis de s’approcher de la résolution nanométrique. Les conséquences sont multiples et notamment cela permet d’ouvrir la technique à de nouveaux champs d’applications. Or qui dit nouveaux domaines dit nouvelles problématiques, mais surtout nouveaux challenges expérimentaux. Il est donc important d’identifier les verrous technologiques et limitations associés à ces développements pour garder un esprit critique sur ce qui peut être ou non obtenu en AFM-IR et éviter des erreurs d’interprétation et/ou d’analyse qui pourraient avoir des conséquences néfastes dans les champs d’applications étudiés. / For 10 years, near-field technologies applied to infrared spectroscopy have reached milestones and now are able to make analysis at nanoscale. In my PhD thesis, I will focus on one of these techniques: the so-called AFM-IR technique which combined an atomic force microscope (AFM) with a pulse laser tunable in the infrared spectral range.The main goal of my PhD thesis will be to present the last developments which appears for this technique such as resonance enhanced AFM-IR, tapping mode AFM-IR or the first measurements of AFM-IR with broadband sources. These developments are major in the field of the technique and have led to high increase of the numbers of users. However, AFM-IR remains a recent and complicated technique where user has to master in the same time atomic force microscopy and infrared spectroscopy.The last technological developments allow measurements at the nanoscale. This has multiple consequences, especially it opens new applications fields. It also generates new problematic and new experimental challenges. As a consequence, it is necessary to understand new technological limitations created by these new developments in order to stay critical of the results obtained with an AFM-IR measurement and avoid analysis and interpretation errors which can have bad consequences on the different fields of study.

La spectroscopie RMN in vivo pondérée en diffusion est sensible au mouvement des métabolites cérébraux (glutamate, créatine, choline, NAA, myo- inositol, taurine...), permettant de mesurer leur coefficient de diffusion apparent (CDA). Ces métabolites étant exclusivement intracellulaires, leur CDA dépend seulement du milieu intracellulaire, en particulier de la viscosité du cytosol, de la densité des structures intracellulaires, et de la forme et taille des cellules. En général, le CDA des métabolites est mesuré pour un temps de diffusion Td de l’ordre de quelques dizaines de millisecondes, leur laissant le temps de parcourir quelques micromètres et d’interagir plusieurs fois avec des structures intracellulaires. Le CDA dépend alors potentiellement de tous les paramètres intracellulaires cités plus haut, et ce de manière mal définie. Cette thèse présente de nouvelles méthodes de spectroscopie dans le cerveau de rongeur pour mesurer le CDA pour des Td allant de 0.2 millisecondes jusqu’à 2 secondes. Un premier jeu de mesures a été exploité par la modélisation pour extraire des paramètres clés de la morphologie des cellules du cerveau. La sensibilité des méthodes développées, en cas de variation pathologique de la morphologie des cellules, a ensuite été étudiée grâce à des souris injectées avec un facteur neurotrophique, le CNTF (ciliary neurtrophic factor). Certaines de leurs cellules, les astrocytes, deviennent massivement hypertrophiques, et les propriétés de diffusion de certains métabolites y sont sensibles. Enfin l’application à un modèle souris de la maladie de Huntington (transgénique), est présentée. / In vivo diffusion-weighted NMR spectroscopy is sensitive to the motion of cerebral metabolites (glutamate, creatine, choline, NAA, myo-inositol, taurine…), allowing the measurement of their apparent diffusion coefficient (ADC). Since these metabolites are purely intracellular, their ADC only depends on the intracellular medium, in particular cytosol viscosity, density of intracellular structures, and the shape and size of cells. In general, metabolite ADC is measured for a single diffusion time Td, equal to a few dozens milliseconds, leaving them time to explore a few micrometers and to interact repeatedly with intracellular structures. Their ADC then potentially depends on all intracellular parameters mentioned above, in a poorly defined way. This thesis presents new spectroscopy methods in the rodent brain to measure ADC over an unprecedented range of Td, from approximately 0.2 milliseconds up to 2 seconds. A first set of measurements has been modeled to extract key morphological brain cell parameters. The sensitivity of these methods to morphological changes in brain cell morphology has first been studied on mice injected with CNTF (ciliary neurotrophic factor), that causes a strong hypertrophy of a specific cell type, astrocytes. Diffusion properties of some metabolites are indeed sensitive to this massive cell morphological change. The last part presents the application to a transgenic mouse model of Huntington’s disease.

L'objectif de cette thèse est de développer des approximations pour décrire les effets à N-corps dans l'absorption et la photoémission des matériaux avec électrons localisés. Le traitement complet par la mécanique quantique de ce problème difficile repose sur la résolution de l'équation de Schrödinger pour la fonction d'onde à N-corps, ce qui en pratique nécessite des approximations. Pour simplifier, la Théorie de le Fonctionnelle de la Densité (DFT) introduit le système de particules indépendantes de Kohn et Sham. Cependant, il s'avère difficile d'obtenir des propriétés autres que la densité et l'énergie totale. Dans cette thèse, nous travaillons avec des fonctions de Green. Le niveau de complexité de ce cadre, en principe exact, se situe entre la DFT et les méthodes de fonctions d'onde, et de nombreux problèmes restent à résoudre.Quand on décrit l'excitation d'un électron localisé, certaines approximations introduisent une auto-interaction ou auto-écrantage. Ce problème est naturellement évité lorsque l'on utilise une interaction coulombienne généralisée (Chap. 3). De plus, quand l'électron localisé a peu de recouvrement avec les autres électrons, on peut penser que leur interaction est classique. Dans ce cas, l'effet principal à N-corps est la réaction des autres électrons : ils écrantent l'excitation. Dans les approximations habituelles telles que le GW ou la “cumulant expansion”, l'écrantage est traité seulement en réponse linéaire. Cependant, l'excitation d'un électron localisé devrait représenter une forte perturbation. Par conséquent, il se pourrait que les contributions non-linéaires à l'écrantage soient importantes. Comment peut-on vérifier quand cela est vrai ? Et comment peut-on inclure ces effets ? D'autre part, même en réponse linéaire, on pourrait faire mieux que les approximations habituelles, parce que l'écrantage en réponse linéaire est souvent calculé dans l'approximation de la phase aléatoire (RPA). De combien peut-on améliorer les résultats, même en restent en réponse linéaire, si on va au-delà de RPA? Ces points seront abordés dans la thèse.En ce qui concerne l'écrantage, au Chap. 5 on utilise un modèle zéro-dimensionel pour étudier, d'un côté, les effets au-delà de RPA en réponse linéaire, et de l'autre côté, les effets au-delà de la réponse linéaire mais restant en RPA. Fait intéressant, on constate qu'on doit traiter les deux en même temps afin d'obtenir des améliorations significatives. On doit donc trouver des approximations pour aller au-delà de RPA qui sont suffisamment simples pour être utilisées même dans un régime non-linéaire. Dans cette thèse, on développe des approximations basées sur la théorie des perturbations, et on en teste d'autres, déjà existantes, le modèle.L'écrantage est décrit par la fonction diélectrique. Cette fonction permet aussi de calculer les spectres d'absorption. Au Chap.6 on étudie la fonction diélectrique d'un solide modèle à l'aide des fonctions de Wannier localisées. Cela nous permet de mettre en évidence les annulations entre la self-énergie et les effets excitoniques dans le cadre des fonctions de Green et, à partir des résultats, de dériver un potentiel d'échange et corrélation de Kohn-Sham, et un noyau d'échange et corrélation pour la DFT dépendante du temps (TDDFT).Le Chap. 7 aborde la question de comment faire apparaître l'écrantage non-linéaire explicitement dans la formulation ab initio. On propose une réponse possible, en utilisant la localisation de l'électron pour dériver une fonction de Green 'cumulant' au-delà de la réponse linéaire habituelle. On suggère deux niveaux d'approximations pour calculer les expressions en pratique, et on montre quelques résultats préliminaires. Dans les deux cas, la TDDFT est utilisée pour décrire l'écrantage.Etant donné qu'une combinaison de fonctions de Green et de TDDFT semble être une bonne stratégie pour simplifier le problème à N-corps, le Chap. 8 conclut avec quelques idées supplémentaires. / The aim of this thesis is to develop approximations to describe many-body effects in photoemission and optical properties of materials containing localized electrons. This is a tough problem. The full quantum-mechanical treatment is based on the solution of the Schrödinger equation for the many-body wavefunction, which is cumbersome and requires in practice some approximations. One simplified approach is given by Density Functional Theory (DFT) with the Kohn-Sham system of independent particles, but it is difficult to access properties other than the density and total energy. In this thesis we start from an in principle exact framework, the Green's functions. They are intermediate in complexity between DFT and the full wavefunction methods.For the removal or excitation of a localized electron one important point is to avoid self-interaction and self-screening. This is naturally achieved when one uses a generalized Coulomb interaction (Chap.3). Moreover, supposing that the localized electron has little overlap with the others, we can think that their interaction is classical. Then the main many-body effect is the reaction of the other electrons to the removal or excitation of the localized electron: this is screening of the hole or electron-hole pair by the other electrons. However, in many standard approximations in the Green's functions framework, such as GW or the cumulant expansion, screening appears in the linear response approximation. Instead, we can expect that the removal or excitation of a localized electron is a strong perturbation to the other electrons. Therefore, it could be that non-linear contributions to screening are important. How can we verify when this is true? And how can we include these effects? On the other hand, even in linear response one could do better than standard approximations, because the linear response screening itself is often calculated in the Random Phase Approximation (RPA). How much do things improve when one goes beyond the RPA but stays in linear response? We address these points in the thesis.Concerning the screening, in Chap.5 we first use a simple zero-dimensional model to study on one side, effects beyond the RPA within linear reponse and, on the other side, effects beyond linear response but staying within the RPA. Interestingly, we find that we have to treat both at the same time in order to find significant improvement. This means that we have to find promising ways to go beyond the RPA that are simple enough to allow us to go to the non-linear regime. Therefore we develop approximations based on perturbation theory and test some already existent ones in the model.Screening is expressed through the dielectric function, which gives us also directly absorption. This is another reason to study it. In order to be more realistic than the zero-dimensional model, in Chap.6 we study the dielectric function of a simple solid using localized Wannier functions. This allows us to highlight cancellations between self-energy and excitonic effects in the framework of Green's functions and from this derive a simple Kohn Sham exchange-correlation potential and kernel for Time-Dependent DFT (TDDFT).In Chap.7 we go back to the problem of non-linear screening and address the question: how can we make it appear explicitly in the full formulation? We show how to do this,and how to use the approximation of a localized electron in order to derive a cumulant Green's function beyond the standard linear response one. We propose two levels of approximations to evaluate the resulting expression in practice, and show some preliminary results. In both cases, TDDFT is used to describe screening.Since a combination of Green's functions and TDDFT seems to be a good strategy to simplify the many-body problem, Chap.8 contains some more considerations about possible combinations.

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

L’objectif de ce mémoire est de partager les connaissances obtenues lors de mon travail sur la spectroscopie à deux peignes et ses applications sur les matériaux solides. Pour y parvenir, certain sujets connexes sont élaborés. Dans l’ordre, on y aborde la physique des lasers, le verrouillage et la stabilisation des modes, l’interférométrie générale et celle des peignes, ainsi que la modification des impulsions des peignes de fréquence en utilisant l’ptique non-linéaires. On présente ensuite deux études expérimentales. La première porte sur la combinaison de la spectroscopie à deux peignes avec la technique pompe-sonde et la seconde sur l’analyse de la variance baseline en contexte de la spectroscopie à deux peignes. / The goal of this memoire is to communicate my work regarding the application of dual comb spectroscopy to materials beyond traditional gas phase spectroscopy. A variety of topics required to understand my work are presented, such as general laser physics, mode-locking, stabilization of the repetition rate and carrier envelope offset, interferometry, dual comb spectroscopy, and the modification of said combs via non-linear optics. Two experimental studies are presented as well. These include the combination of dual comb spectroscopy with the pump-probe technique, as well as an analysis of baseline variance incontext of dual comb spectroscopy.

Avec l’émergence soutenue de capteurs et de dispositifs électrochimiques innovants, la spectroscopie d'impédance électrochimique est devenue l'un des outils les plus importants pour la caractérisation et la modélisation de la matière ionique et de l'interfaçage des capteurs. La capacité de détecter automatiquement, à l’aide de dispositifs électrochimiques peu couteux, les caractéristiques physiques et chimiques de la matière ionique ouvre une gamme d’application très variée pour la compréhension et l’optimisation des procédés ou interviennent les processus électrochimiques. Cette thèse décrit le développement d’une plate-forme microélectronique miniaturisée, connectée, multiplexée, et à faible coût pour la spectroscopie d'impédance diélectrique (SID) conçue pour les mesures électrochimiques in-situ et adaptée aux architectures de réseau sans fil. La plate-forme développée durant ce travail de maitrise a été testée et validée au sein d’une maille ZigBee et a été en mesure d'interfacer jusqu'à trois capteurs SID en même temps et de relayer l'information à travers le net Zigbee pour l'analyse de données et le stockage. Le système a été construit à partir de composants microélectroniques disponibles commercialement et bénéficie des avantages d'une calibration système on-the-fly qui effectue la calibration du capteur de manière aisée. Dans ce mémoire de maitrise, nous rapportons la modélisation et la caractérisation de senseurs électrochimiques de nitrate; notamment nous décrivons la conception microélectronique, la réponse d'impédance de Nyquist, la sensibilité et la précision de la mesure électrochimique, et les résultats de tests de la plate-forme pour les applications de spectroscopie d'impédance relatives à la détection du nitrate, de la détection de la qualité de l'eau, et des senseurs tactiles. / The emergence of the various applications of electrochemical sensors and devices, electrochemical impedance spectroscopy became one of the most important tools for characterizing and modeling of the material and interfacing the sensors. The ability to sense in an automatic manner enables a wide variety of processes to be better understood and optimized cost-effectively. This thesis describes the development of a low-cost, miniaturized, multiplexed, and connected platform for dielectric impedance spectroscopy (DIS) designed for in-situ measurements and adapted to wireless network architectures. The platform has been tested and used as a DIS sensor node on a ZigBee mesh and was able to interface up to three DIS sensors at the same time and relay the information through the Zigbee net for data analysis and storage. The system was built from commercial microelectronics components and benefits from an on-the-fly calibration system that makes sensor calibration easy. The thesis reports characterizing and modeling of two electro-chemical devices (i.e. nitrate sensor and optically-transparent electrically-conductive glasses) and also describes the microelectronics design, the Nyquist impedance response, the measurement sensitivity and accuracy, and the testing of the platform for in-situ dielectric impedance spectroscopy applications pertaining to fertilizer sensing, water quality sensing, and touch sensing.

La polyonomasie constitue une méthodologie qui, une fois mobilisée, permet de saisir la pluralité des points de vue possibles exprimés par les différents acteurs qui se meuvent dans les espaces transnationaux et diasporiques. Au moyen de la polyonomasie, cette étude, qui démontre la transnationalité différenciée des Comoriens installés à l'étranger, a choisi d'analyser les réseaux sociaux marchands qui se déploient entre Mayotte et Anjouan, et dont la formation et la structuration dépassent le contentieux franco-comorien sur Mayotte et aussi les réglementations qui encadrent l'entrée et l'établissement des migrants dans cette île désormais département ultramarin français depuis 2011. Dans les faits, les nombreuses études consacrées à la diaspora comorienne l'assimilent à un tout compact, puisqu'elles s'abstiennent d'appréhender les membres qui la composent dans leurs différentes manières d'interagir entre eux et aussi avec leur environnement spatial. Pourtant, les réseaux marchands transnationaux composés de migrants comoriens, et aussi de migrants et de non-migrants d'autres nationalités, dévoilent une habileté relationnelle qui sert à maintenir ou à améliorer sa position sociale dans un contexte de multi-appartenance. Multidisciplinaire, cette étude adopte une approche ternaire. Elle s'appuie principalement sur les méthodes des sciences sociales, ensuite sur la déconstruction du discours africaniste, une méthodologie initiée par Césaire dans Discours sur le colonialisme (1950), reprise par Fanon dans Peau noire, Masques blancs (1952) et plus tard par Hountondji (1977), Eboussi Boulaga (1977) et Mudimbe (1982). Enfin, elle mobilise en filigrane une approche foucaldienne qui fait de l'histoire un instrument d'analyse et de démystification. Mots-clés : Épistémologie clandestine, Pensée scalaire, Pensée raciale, Polyonomasie, Réseau transnational, Transnationalité différenciée, Transnationalisme de proximité, Perspective transnationale, Postcolonialisme, Comores, Mayotte, Anjouan. / Polyonomasia is a methodology that, when used, makes it possible to grasp the plurality of possible points of view expressed by the different actors moving in transnational and diasporic spaces. By means of polyonomasia, this study, which demonstrates the differentiated transnationality of Comorians living abroad, has chosen to analyze the commercial social networks that operate between Mayotte and Anjouan, and whose formation and structuring go beyond the Franco-Comorian dispute over Mayotte and the regulations governing the entry and settlement of migrants on this island, which has been a French overseas department since 2011. In fact, the many studies devoted to the Comorian diaspora assimilate it to a compact whole, since they fail to apprehend the members who make it up in their different ways of interacting with each other and with their spatial environment. However, transnational trade networks made up of Comorian migrants, as well as migrants and non-migrants of other nationalities, reveal a relational skill that serves to maintain or improve one's social position in a context of multi-membership. This multidisciplinary study adopts a ternary approach. It draws primarily on social science methods, then on the deconstruction of Africanist discourse, a methodology initiated by Césaire in Discours sur le colonialisme (1950), taken up by Fanon in Peau noire, Masques blancs (1952) and later by Hountondji (1977), Eboussi Boulaga (1977) and Mudimbe (1982). Finally, it draws on a Foucauldian approach that uses history as an instrument of analysis and demystification. Keywords: Clandestine epistemology, Scalar thinking, Racial thinking, Transnational network, Differentiated transnationality, Polyonomasia, Proximity transnationalism, Transnational perspective, Postcolonialism, Comoros, Mayotte, Anjouan.

La microscopie optique permet de visualiser des échantillons biologiques avec une bonne sensibilité et une résolution spatiale élevée tout en interférant peu avec les échantillons. La microscopie par diffusion Raman cohérente (CARS) est une technique de microscopie non linéaire basée sur l’effet Raman qui a comme avantage de fournir un mécanisme de contraste endogène sensible aux vibrations moléculaires. La microscopie CARS est maintenant une modalité d’imagerie reconnue, en particulier pour les expériences in vivo, car elle élimine la nécessité d’utiliser des agents de contraste exogènes, et donc les problèmes liés à leur distribution, spécificité et caractère invasif. Cependant, il existe encore plusieurs obstacles à l’adoption à grande échelle de la microscopie CARS en biologie et en médecine : le coût et la complexité des systèmes actuels, les difficultés d’utilisation et d’entretient, la rigidité du mécanisme de contraste, la vitesse de syntonisation limitée et le faible nombre de méthodes d’analyse d’image adaptées. Cette thèse de doctorat vise à aller au-delà de certaines des limites actuelles de l’imagerie CARS dans l’espoir que cela encourage son adoption par un public plus large. Tout d’abord, nous avons introduit un nouveau système d’imagerie spectrale CARS ayant une vitesse de syntonisation de longueur d’onde beaucoup plus rapide que les autres techniques similaires. Ce système est basé sur un laser à fibre picoseconde synchronisé qui est à la fois robuste et portable. Il peut accéder à des lignes de vibration Raman sur une plage importante (2700–2950 cm-1) à des taux allant jusqu’à 10 000 points spectrales par seconde. Il est parfaitement adapté pour l’acquisition d’images spectrales dans les tissus épais. En second lieu, nous avons proposé une nouvelle méthode d’analyse d’images pour l’évaluation de la structure de la myéline dans des images de sections longitudinales de moelle épinière. Nous avons introduit un indicateur quantitatif sensible à l’organisation de la myéline et démontré comment il pourrait être utilisé pour étudier certaines pathologies. Enfin, nous avons développé une méthode automatisé pour la segmentation d’axones myélinisés dans des images CARS de coupes transversales de tissu nerveux. Cette méthode a été utilisée pour extraire des informations morphologique des fibres nerveuses dans des images CARS de grande échelle. / Optical-based microscopy techniques can sample biological specimens using many contrast mechanisms providing good sensitivity and high spatial resolution while minimally interfering with the samples. Coherent anti-Stokes Raman scattering (CARS) microscopy is a nonlinear microscopy technique based on the Raman effect. It shares common characteristics of other optical microscopy modalities with the added benefit of providing an endogenous contrast mechanism sensitive to molecular vibrations. CARS is now recognized as a great imaging modality, especially for in vivo experiments since it eliminates the need for exogenous contrast agents, and hence problems related to the delivery, specificity, and invasiveness of those markers. However, there are still several obstacles preventing the wide-scale adoption of CARS in biology and medicine: cost and complexity of current systems as well as difficulty to operate and maintain them, lack of flexibility of the contrast mechanism, low tuning speed and finally, poor accessibility to adapted image analysis methods. This doctoral thesis strives to move beyond some of the current limitations of CARS imaging in the hope that it might encourage a wider adoption of CARS as a microscopy technique. First, we introduced a new CARS spectral imaging system with vibrational tuning speed many orders of magnitude faster than other narrowband techniques. The system presented in this original contribution is based on a synchronized picosecond fibre laser that is both robust and portable. It can access Raman lines over a significant portion of the highwavenumber region (2700–2950 cm-1) at rates of up to 10,000 spectral points per second and is perfectly suitable for the acquisition of CARS spectral images in thick tissue. Secondly, we proposed a new image analysis method for the assessment of myelin health in images of longitudinal sections of spinal cord. We introduced a metric sensitive to the organization/disorganization of the myelin structure and showed how it could be used to study pathologies such as multiple sclerosis. Finally, we have developped a fully automated segmentation method specifically designed for CARS images of transverse cross sections of nerve tissue.We used our method to extract nerve fibre morphology information from large scale CARS images.

Tableau d’honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2012-2013. / Une sous-catégorie importante des nanomatériaux est l’utilisation de nanoparticules (NPs) métalliques dans le design de biosondes optiques en spectroscopie Raman ou de fluorescence, application permise par le plasmon généré lors de l’interaction lumière-NPs. La plage spectrale utile permise peut être modulée selon la composition, la taille et le milieu environnant du cœur métallique. Ainsi, l’or et l’argent sont des métaux couramment employés dans ce domaine en raison de la simplicité de leur synthèse et de leur applicabilité dans le visible. Cependant, ces métaux sont inutiles pour effectuer des mesures de fluorescence intrinsèque de protéines dans l’UV, un type de mesure qui serait d’intérêt en sciences biomédicales mais qui est limité par le faible signal de fluorescences des biomolécules. Nous proposons de pallier à ce problème à l’aide de sondes plasmoniques d’indium, démontrées comme étant actives dans l’UV. Ce mémoire porte donc sur la préparation de structures cœur-coquilles en vue d’une utilisation future en biodétection. Les cœurs d’indium sont préparés à l’aide d’une méthode simple qui combine les caractéristiques d’une synthèse polyol et d’une synthèse par injection à chaud. Par de simples modifications synthétiques, des cœurs d’environ 9 et 70 nanomètres (nm) de taille peuvent être obtenues. Les cœurs plus gros, qui devraient permettre un meilleur effet d’exaltation de la fluorescence sont ensuite recouverte d’une écaille de silice via une simple réaction Stöber. Le contrôle des conditions, notamment la concentration en eau, la quantité de précurseur de silice et le niveau de dilution, permet de moduler l’épaisseur de la coquille de silice entre 4 et 40 nm. Une si petite coquille sur de tels cœurs d’indium demeure, au meilleur de notre connaissance, inédit. Les colloïdes obtenus sont caractérisés par spectroscopie UV-Vis, par microscopie électronique à transmission et par diffusion dynamique de la lumière. / A notable application of nanomaterials is the use of metallic nanoparticles (NPs) as optical bioprobes in Raman or fluorescence spectroscopy detection schemes. Such a use is permitted by the plasmonic properties shown by these NPs upon light irradiation; the spectroscopic properties of these colloids are tuned through careful selection of the core’s composition, size and environment. Gold and silver are the two most commonly used metals for biodetection as they are easily prepared in nanoscopic regimes with defined shapes and sizes, as well as for their intense optical interactions with visible light. These metals are however not applicable at higher energy UV regimes, which would allow, for instance, the enhancement of the intrinsic fluorescence of proteins, a field of interest in biodetection which is hindered by the extremely low fluorescence signal of these biomolecules. We propose for such an application the use of indium-based plasmonic probes, as this metal has been shown to be active in the UV regime. This master’s thesis thus focuses on the preparation of core-shell colloids for an eventual use in biodetection. The indium cores are prepared in a single step which combines both polyol and hot-injection methods characteristics. By shuffling various synthetic parameters, indium cores approximately 9 and 70 nanometers (nm) wide are obtained. The larger cores, which should demonstrate a stronger fluorescence enhancement effect, are then covered with a silica shell through a single Stöber-like step. Again, controlling different synthetic parameters such was water content, silica precursor concentration, and Stöber system dilution allows to modulate the silica’s thickness between 4 and 40 nm. Such a thin silica shell on such a relatively small indium core is, at the best of our knowledge, still unprecedented. The synthesized core-shell colloids are characterized with UV-Vis spectroscopy, transmission electron microscopy and dynamic light scattering.