L’Imagerie par Résonance Magnétique (IRM) offre une excellente résolution à l’échelle macroscopique alors que l’imagerie optique lui est parfaitement complémentaire car elle dispose d’une haute résolution à l’échelle microscopique ainsi que d’une forte sensibilité. Les complexes de gadolinium(III) ont déjà prouvé leur efficacité en tant qu’agents de contraste IRM et d’autres lanthanides luminescents émettant dans le proche infrarouge conviennent pour l’imagerie optique. Des complexes de lanthanides bishydratés à motif pyridine montrant des résultats très prometteurs pour les deux types d’imagerie ont été développés précédemment au laboratoire. Afin d’améliorer leurs propriétés optiques, des ligands à motifs isoquinoléines ont été synthétisés. Leurs complexes de lanthanides montrent des propriétés magnétiques prometteuses et des constantes thermodynamiques qui démontrent leur faible toxicité in vitro. La longueur d’onde d’excitation et les rendements quantiques des complexes d’Yb3+ et de Nd3+ ont été augmentés pour permettre d’obtenir des images de luminescence et d’envisager des applications in vivo.Afin d’améliorer davantage ces propriétés optiques, la synthèse de ligands à motif 2-azaanthraquinone a été entreprise mais l’instabilité chimique de ces molécules n’a pas permis d’isoler les ligands désirés.Cette approche bimodale a été appliquée à la conception de sondes sensibles au zinc. La synthèse de complexes de Gd3+ à motifs pyridines adaptés permet une detection relaxométrique qualitative et sélective de ce cation. Cependant, l’absence de variation du nombre d’hydratation ne permet pas la détection par luminescence. De légères modifications chimiques sur les ligands devraient permettre d’atteindre cet objectif. / Among the state-of-the-art imaging techniques, Magnetic Resonance Imaging (MRI) offers an excellent macroscopic scale resolution whereas optical imaging shows high microscopic scale resolution and great sensitivity. Gadolinium complexes have already proved their efficiency as MRI contrast agents whereas other lanthanide cations emitting in the near infrared may suit for optical imaging purposes. Pyridine-based lanthanide complexes which showed promising results as bimodal probes have previously been developed. In the objective of improving their optical properties, isoquinoline-based ligands have been synthesized. The lanthanide complexes show promising magnetic properties and their thermodynamic stability presumes in vitro low toxicity. Excitation wavelengths and quantum yields of both Nd3+ and Yb3+ complexes have been improved to obtain luminescence images and to foresee in vivo applications. In order to further improve the optical properties, attempts to synthesize 2-azaanthraquinone-based ligands have been made.The desired ligands could not have been isolated due to their chemical instability. This bimodal approach has been applied to the design of smart probes sensitive to zinc. The qualitative and selective detection of the latter has been realized thanks to Gd3+ complexes with adapted pyridine-based ligands. However, the detection by luminescence could not be achieved. Slight chemical modifications on the ligands should allow reaching this goal.

Le 1,4,7-triazacyclononane (tacn) fait partie de la famille des polyazamacrocycles et a la faculté, lorsqu’il est N-fonctionnalisé par des groupements coordinants adéquats, de former des complexes de coordination stables thermodynamiquement et inertes cinétiquement avec les métaux de transition. C’est pourquoi les dérivés du tacn trouvent de nombreuses applications dans de nombreux domaines, par exemple celui de l’imagerie médicale. Notre équipe a développé des ligands N-fonctionnalisés par des groupements picolinate et méthylpyridine pour des applications en imagerie TEP et IRM.Le premier travail de cette thèse porte sur l’élaboration de nouvelles sondes bimodales TEP-imagerie optique et IRM-imagerie optique à motifs issus de tacn-picolinate décrits au laboratoire.Une seconde partie est axée sur la synthèse de nouveaux chélates du Cu(II) à base de tacn portant des bras méthylthiazole pour une potentielle application en imagerie TEP. Les complexes de Cu(II) correspondant ont été étudiés par différentes méthodes analytiques et spectroscopiques afin de juger leurs stabilités thermodynamiques et leurs inerties cinétiques.Les chélatants répondant aux critères imposés par le milieu biologique ont été sélectionnés pour une application en imagerie TEP dans le cadre du cancer de la prostate. Des analogues bifonctionnels ont ainsi été élaborés afin de les incorporer dans des radiopharmaceutiques radiomarqués au cuivre-64. / The 1,4,7-triazacyclononane (tacn) is part of the family of polyazamacrocycles, and has the faculty, when appropriately N-functionalized with coordination pendants, to form thermodynamically stable and kinetically inert coordination complexes with transition metals. Thanks to their properties tacn derivatives can be found in numerous applications such as medical imaging. Our group has developed some ligands N-functionalized with picolinate and picolyl pendants for an application in PET imaging and MRI.The first part of this thesis is focused on the development of a new class of bimodal PET-optical imaging and MRI-optical imaging probes based on tacn-picolinate units described in the laboratory.The second part deals with the synthesis of new Cu(II) chelators based on tacn-methylthiazolyl units for a potential application in PET imaging. The corresponding Cu(II) complexes were studied by different analytical and spectroscopic methods in order to evaluate their thermodynamic stabilities and kinetic inertness.The chelators that fullfiled all the criterias imposed by the biological media were selected for an applicationPET imaging of prostate cancer. Some bifunctional analogues were elaborated so as to incorporate them in radiopharmaceuticals radiolabeled with copper-64.

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Anti-Neutrophile Cytoplasmatische Antikörper verursachen nekrotisierende Vaskulitiden kleiner Blutgefäße. Die Serinprotease PR3 ist ein ANCA-Zielantigen, welches von zirkulierenden ANCA auf der Zellmembran erkannt wird. ANCA aktivieren neutrophile Granulozyten, die dann die nekrotisierende Vaskulitis verursachen. Das Membran-PR3 Expressionsmuster ist bimodal wobei mPR3-niedrig- und mPR3-hoch-exprimierende Zellen existieren. Wir testeten die Hypothese, dass ein Membranrezeptor eine hohe mPR3-Expression vermittelt. Wir verwendeten humane neutrophile Granulozyten, neutrophil-differenzierte Stammzellen und transfizierte HEK293 Zellen. Wir identifizierten das Glykoprotein CD177 als einen mPR3-präsentierenden Rezeptor. CD177 zeigte eine spezifische Bindung von reifem PR3-Protein, nicht aber von einem unprozessierten PR3. Wir separierten die mPR3-Zellpopulationen und führten Durchflusszytometrie, Giemsa-Färbung, Western Blot-Experimente und RT-PCR für die PR3 und CD177 mRNA-Expression durch. Wir fanden, dass die mPR3hoch neutrophilen Granulozyten PR3- und CD177-Protein enthielten, während in den mPR3niedrig neutrophilen Granulozyten nur PR3, aber kein CD177 detektierbar war. Die CD177-Regulation vollzog sich auf transkriptioneller Ebene, da die Zellen, die negativ für das CD177-Protein waren auch keine mRNA transkribierten. Um die Grundlage der fehlenden CD177-Transkription zu analysieren, identifizierten wir den Transkriptionsstart von CD177 für eine anschließende Mutations- und SNP-Analyse. Die CD177-Sequenzen der proteinkodierenden Regionen und der Intron-Exon-Übergänge der beiden Zellpopulationen waren identisch. Jedoch fanden wir, dass das CD177-Gen einer monoallelischen Expression unterliegt. Es wurde dabei maternale als auch paternale monoallelische Expression detektiert. In weiterführenden Untersuchungen soll der Regulationsmechanismus der monoallelischen CD177-Expression charakterisiert werden. / Anti-Neutrophil Cytoplasmic Antibodies cause necrotizing small-vessel vasculitis. The serine protease PR3 provides a main ANCA target antigen and is recognized by circulating ANCA on the neutrophil cell surface. ANCA activate neutrophils and activated neutrophils cause vasculitis. The membrane-PR3 expression pattern is bimodal in that low and high mPR3 expressing cells can be distinguished. We tested the hypothesis that a membrane receptor mediates mPR3high expression. We studied human neutrophils, neutrophilic differentiated CD34-positive hematopoietic stem cells and transfected HEK293 cells. We identified the glycoprotein CD177 as an mPR3 presenting receptor. CD177 demonstrated specific binding of mature, but not of unprocessed pro-PR3. We separated the two mPR3 populations and performed cytometry analysis, Giemsa staining, western blot analysis and RT-PCR for PR3 and CD177 expression. We detected PR3 and CD177 protein in mPR3high expressing neutrophils, whereas only PR3, but no CD177 was found in mPR3low expressing cells. Regulation took place on a transcriptional level because cells that were negative for CD177 protein were also negative for mRNA. To further study this finding, we identified the CD177 transcription start for a subsequent mutation and SNP analysis. CD177 sequences of the protein-coding regions and the intron-exon regions did not differ in both populations. However, we found a monoallelic CD177 expression and were able to detect maternal as well as paternal allele expression. Future experiments will elucidate the mechanisms that control monoallelic CD177 gene expression.

La Tomographie par Emission de Positrons (TEP) constitue l’une des techniques d’imagerie moléculaire les plus novatrices pour la visualisation in vivo des processus biologiques. Elle intervient comme technique de choix pour le diagnostic dans de nombreux domaines. La conception et l’élaboration de nouveaux radiotraceurs sont en perpétuel développement. Dans ce contexte une méthode d’introduction du radioisotope 11C a été développée pour le marquage de composés bioconjugées. Les conditions particulièrement douces de l’alcoxycarbonylation intramoléculaire mise au point ont permis un marquage en dernière étape de synthèse. La diversification des structures des précurseurs a également été envisagée grâce à un nouveau couplage biarylique catalysé à l’or sous conditions photorédox. Enfin la fonctionnalisation de motifs BODIPY a conduit à de premières avancées pour l’obtention de sondes bimodales innovantes. / Positron Emission Tomography (PET) is a powerful molecular-imaging technique for physiological andbiological investigations in various areas. Due to the increasing need of this technique for in vivoapplications, there is always a demand for the development of new tracers and radiolabelingstrategies. In this context an original method was developed to introduce the 11C-radioisotope for thelabeling of bioconjugated compounds. The extremely mild conditions of this intramolecular Pdcatalyzedalcoxycarbonylation allowed to label these structures in the last step of the synthesis.Diversification of the available precursors was investigated by a novel biaryl cross coupling using goldcatalisis under photoredox conditions. Finally, preliminary studies for the functionalization of BODIPYcores were realized to obtain innovative bimodal probes.

Cette recherche part du constat de l’utilisation des nouvelles technologies qui se généralise dans l’enseignement universitaire (tant sur campus qu’en enseignement à distance), et traite cette question sous trois aspects institutionnel, pédagogique et technologique. La recherche a été menée à travers quinze universités canadiennes où nous avons interrogé vingt-quatre universitaires, nommément des responsables de centres de pédagogie universitaire et des experts sur la question de l’intégration des technologies à l’enseignement universitaire. Pour le volet institutionnel, nous avons eu recours à un cadre théorique qui met en relief le changement de structure et de fonctionnement des universités à l’ère d’Internet, suivant le modèle théorique de l’Open System Communications Net de Kershaw et Safford (1998, 2001). Les résultats, à l’aune de ce modèle, confirment que les universités conventionnelles sont dans une phase de transformation due à l’utilisation des technologies de l'information et de la communication (TIC). De plus, les cours hybrides, la bimodalité, des universités entièrement à distance visant une clientèle estudiantine au-delà des frontières régionales et nationales, des universités associant plusieurs modèles, des universités fonctionnant à base d’intelligence artificielle, sont les modèles principaux qui ont la forte possibilité de s’imposer dans le paysage universitaire nord-américain au cours des prochaines décennies. Enfin, à la lumière du modèle théorique, nous avons exploré le rôle de l’université, ainsi en transformation, au sein de la société tout comme les rapports éventuels entre les institutions universitaires. S’agissant de l’aspect pédagogique, nous avons utilisé une perspective théorique fondée sur le modèle du Community of Inquiry (CoI) de Garrison, Anderson et Archer (2000), revu par Vaughan et Garrison (2005) et Garrison et Arbaugh (2007) qui prône notamment une nouvelle culture de travail à l’université fondée sur trois niveaux de présence. Les résultats indiquent l’importance d’éléments relatifs à la présence d’enseignement, à la présence cognitive et à la présence sociale, comme le suggère le modèle. Cependant, la récurrence -dans les trois niveaux de présence- de certains indicateurs, suggérés par les répondants, tels que l’échange d’information, la discussion et la collaboration, nous ont amenés à conclure à la non-étanchéité du modèle du CoI. De plus, certaines catégories, de par leur fréquence d’apparition dans les propos des interviewés, mériteraient d’avoir une considération plus grande dans les exigences pédagogiques que requiert le nouveau contexte prévalant dans les universités conventionnelles. C’est le cas par exemple de la catégorie « cohésion de groupe ». Enfin, dans le troisième volet de la recherche relatif à la dimension technologique, nous nous sommes inspirés du modèle théorique d’Olapiriyakul et Scher (2006) qui postule que l’infrastructure dans l’enseignement doit être à la fois une technologie pédagogique et une technologie d’apprentissage pour les étudiants (instructional technology and student learning technology). Partant de cette approche, le volet technologique de notre recherche a consisté à identifier les fonctionnalités exigées de la technologie pour induire une évolution institutionnelle et pédagogique. Les résultats à cet égard ont indiqué que les raisons pour lesquelles les universités choisissent d’intégrer les TIC à l’enseignement ne sont pas toujours d’ordre pédagogique, ce qui explique que la technologie elle-même ne revête pas forcément les qualités a priori requises pour une évolution pédagogique et institutionnelle. De ce constat, les technologies appropriées pour une réelle évolution pédagogique et institutionnelle des universités ont été identifiées. / This research is regarding the increasing use of Information and Communication Technology (ICT) in Higher Education, within conventional universities as well as open and distance education, and focuses on its institutional, educational and technological implications for campus-based and distance programs. The research was undertaken throughout fifteen Canadian universities in which twenty-four directors and experts, working in teaching and learning centres, were interviewed. For the institutional aspect, the research relied on the Kershaw & Safford's Open System Communications Net (1998, 2001) theoretical framework that considers the universities' structural and function change in the digital era. The research results confirm that conventional universities are in a period of transformation due to the use of digital technologies; and, that blended learning courses, bimodality, virtual universities, universities using diverse models and universities operating with artificial intelligence, will be the models with high-growth probability during the next decades in North America. Regarding the educational aspect, the research used a theoretical perspective pertaining to Garrison, Anderson & Archer Community of Inquiry Framework (2000) reviewed by Vaughan & Garrison (2005) and Garrison & Arbaugh (2007) that advocates a cultural change in University work, based on three levels of presence. The research results indicate the importance of elements related to teaching presence, cognitive presence and social presence, as the model suggests. However, the recurrence- at the three levels of presence- of some indicators the interviewees mentioned led to conclude that the CoI model has some interchangeable indicators within its categories. Furthermore, some categories frequently mentioned by the respondents should require a greater consideration. That is the case of the “Group Cohesion” category. Finally, with respect to the technology employed, the theoretical framework used Olapiriyakul & Scher's Content Design and Development Model (2006) that postulates that the technological infrastructure for university teaching must be both instructional technology and student learning technology. The research results reveal that educational reasons are not necessarily the ones for which universities make the decision to apply ICT to teaching; and, because of that, the technology used may not have been chosen for its learning benefits. This observation led to the interviewees describing opportunities for the development of the next generation of learning technologies applicable to conventional universities.

Cette recherche part du constat de l’utilisation des nouvelles technologies qui se généralise dans l’enseignement universitaire (tant sur campus qu’en enseignement à distance), et traite cette question sous trois aspects institutionnel, pédagogique et technologique. La recherche a été menée à travers quinze universités canadiennes où nous avons interrogé vingt-quatre universitaires, nommément des responsables de centres de pédagogie universitaire et des experts sur la question de l’intégration des technologies à l’enseignement universitaire. Pour le volet institutionnel, nous avons eu recours à un cadre théorique qui met en relief le changement de structure et de fonctionnement des universités à l’ère d’Internet, suivant le modèle théorique de l’Open System Communications Net de Kershaw et Safford (1998, 2001). Les résultats, à l’aune de ce modèle, confirment que les universités conventionnelles sont dans une phase de transformation due à l’utilisation des technologies de l'information et de la communication (TIC). De plus, les cours hybrides, la bimodalité, des universités entièrement à distance visant une clientèle estudiantine au-delà des frontières régionales et nationales, des universités associant plusieurs modèles, des universités fonctionnant à base d’intelligence artificielle, sont les modèles principaux qui ont la forte possibilité de s’imposer dans le paysage universitaire nord-américain au cours des prochaines décennies. Enfin, à la lumière du modèle théorique, nous avons exploré le rôle de l’université, ainsi en transformation, au sein de la société tout comme les rapports éventuels entre les institutions universitaires. S’agissant de l’aspect pédagogique, nous avons utilisé une perspective théorique fondée sur le modèle du Community of Inquiry (CoI) de Garrison, Anderson et Archer (2000), revu par Vaughan et Garrison (2005) et Garrison et Arbaugh (2007) qui prône notamment une nouvelle culture de travail à l’université fondée sur trois niveaux de présence. Les résultats indiquent l’importance d’éléments relatifs à la présence d’enseignement, à la présence cognitive et à la présence sociale, comme le suggère le modèle. Cependant, la récurrence -dans les trois niveaux de présence- de certains indicateurs, suggérés par les répondants, tels que l’échange d’information, la discussion et la collaboration, nous ont amenés à conclure à la non-étanchéité du modèle du CoI. De plus, certaines catégories, de par leur fréquence d’apparition dans les propos des interviewés, mériteraient d’avoir une considération plus grande dans les exigences pédagogiques que requiert le nouveau contexte prévalant dans les universités conventionnelles. C’est le cas par exemple de la catégorie « cohésion de groupe ». Enfin, dans le troisième volet de la recherche relatif à la dimension technologique, nous nous sommes inspirés du modèle théorique d’Olapiriyakul et Scher (2006) qui postule que l’infrastructure dans l’enseignement doit être à la fois une technologie pédagogique et une technologie d’apprentissage pour les étudiants (instructional technology and student learning technology). Partant de cette approche, le volet technologique de notre recherche a consisté à identifier les fonctionnalités exigées de la technologie pour induire une évolution institutionnelle et pédagogique. Les résultats à cet égard ont indiqué que les raisons pour lesquelles les universités choisissent d’intégrer les TIC à l’enseignement ne sont pas toujours d’ordre pédagogique, ce qui explique que la technologie elle-même ne revête pas forcément les qualités a priori requises pour une évolution pédagogique et institutionnelle. De ce constat, les technologies appropriées pour une réelle évolution pédagogique et institutionnelle des universités ont été identifiées. / This research is regarding the increasing use of Information and Communication Technology (ICT) in Higher Education, within conventional universities as well as open and distance education, and focuses on its institutional, educational and technological implications for campus-based and distance programs. The research was undertaken throughout fifteen Canadian universities in which twenty-four directors and experts, working in teaching and learning centres, were interviewed. For the institutional aspect, the research relied on the Kershaw & Safford's Open System Communications Net (1998, 2001) theoretical framework that considers the universities' structural and function change in the digital era. The research results confirm that conventional universities are in a period of transformation due to the use of digital technologies; and, that blended learning courses, bimodality, virtual universities, universities using diverse models and universities operating with artificial intelligence, will be the models with high-growth probability during the next decades in North America. Regarding the educational aspect, the research used a theoretical perspective pertaining to Garrison, Anderson & Archer Community of Inquiry Framework (2000) reviewed by Vaughan & Garrison (2005) and Garrison & Arbaugh (2007) that advocates a cultural change in University work, based on three levels of presence. The research results indicate the importance of elements related to teaching presence, cognitive presence and social presence, as the model suggests. However, the recurrence- at the three levels of presence- of some indicators the interviewees mentioned led to conclude that the CoI model has some interchangeable indicators within its categories. Furthermore, some categories frequently mentioned by the respondents should require a greater consideration. That is the case of the “Group Cohesion” category. Finally, with respect to the technology employed, the theoretical framework used Olapiriyakul & Scher's Content Design and Development Model (2006) that postulates that the technological infrastructure for university teaching must be both instructional technology and student learning technology. The research results reveal that educational reasons are not necessarily the ones for which universities make the decision to apply ICT to teaching; and, because of that, the technology used may not have been chosen for its learning benefits. This observation led to the interviewees describing opportunities for the development of the next generation of learning technologies applicable to conventional universities.

Ce travail utilise les propriétés des géochronomètres et de traceur pétrogénétique des systèmes isotopiques Sm-Nd, Rb-Sr et U-Pb, pour apporter une contribution à l'interprétation géodynamique de la Chaîne Hercynienne d'Europe. Dans ce but, on a étudié des formations d'origine magmatique diverses, choisies pour leur signification vis-à-vis des reconstitutions paléo-tectoniques. Les résultats obtenus sur certaines suites bimodales (par ex. groupes leptyno-amphiboliques), et des associations basiques-ultrabasiques de nature ophiolitique (Chamrousse, Sudètes) suggèrent l'existence d'au-moins deux épisodes de distension majeurs, accompagnés de formation de croûte océanique, au Cambro-Ordovicien et au Dévonien. La caractérisation de paléo-magmatismes d'arc et/ou de marge active montre que des phénomènes de subduction ont également marqué, à plusieurs reprises, l'évolution hercynienne (par ex. Dévonien sup. du N du Massif Central). Par ailleurs, l'étude des granulites s.l. de la chaîne met en évidence leur dualité d'âge et d'origine. Aux éclogites et granulites de haute pression, formées dans un contexte de subduction au Paléozoïque moyen, s'opposent des granulites de pression plus faible, d'âge tardi-hercynien, qui constituent la croûte inférieure de l'Europe moyenne (par ex. Zone d'Ivrée, Zone Nord-Pyrénéenne). La croûte supérieure est caractérisée par des granitoïdes carbonifères, dont l'abondance inhabituelle souligne, non seulement l'ampleur du phénomène thermique hercynien s.s., mais aussi la très large prépondérance des matériaux "fertiles", surtout métasédimentaires, sur d'éventuels fragments de socle Précambrien repris. D'une façon générale, le rôle essentiel des processus de la Tectonique des Plaques est confirmé. Le schéma d'évolution historique proposé met l'accent sur l'existence de deux événements tectono-métamorphiques majeurs, séparés par une période de régime distensif. Le premier, d'âge Silurien, est important au plan métamorphique, mais mineur du point de vue orogénique. Il ne peut donc pas correspondre à une collision continent-continent, mais pourrait plutôt être interprété en termes d'obduction, ou de collision arc-continent. Le second événement, éo-Carbonifère, correspond à la fermeture des domaines océaniques. Il marque le début d'une évolution intra-crustale complexe, dominée d'abord par une tectonique tangentielle de grande ampleur, à double déversement, puis par un régime général de cisaillements décrochants. Une culmination thermique, d'origine probablement mantellique, accompagne cette dernière période, et semble responsable de la différenciation intra-crustale du segment médio-européen. A de nombreux égards, ce schéma de développement de l'Europe Varisque peut trouver un analogue plus récent dans le système alpin et méditerranéen. Les deux chaînes paraissent en effet résulter de processus voisins sinon identiques, impliquant la fermeture d'océans successifs, et ne différer que par la nature, immature (Hercynides) ou cratonisée (Alpes), des domaines engagés dans les phénomènes de collision.

Tesis por compendio / [ES] La fotónica de silicio es una tecnología emergente clave en redes de comunicación e interconexiones de centros de datos de nueva generación, entre otros. Su éxito se basa en la utilización de plataformas compatibles con la tecnología CMOS para la integración de circuitos ópticos en dispositivos pequeños para una producción a gran escala a bajo coste. Dentro de este campo, los interferómetros integrados juegan un papel crucial en el desarrollo de diversas aplicaciones fotónicas en un chip como sensores biológicos, moduladores electro-ópticos, conmutadores totalmente ópticos, circuitos programables o sistemas LiDAR, entre otros. Sin embargo, es bien sabido que la interferometría óptica suele requerir caminos de interacción muy largos, lo que dificulta su integración en espacios muy compactos. Para mitigar algunas de estas limitaciones de tamaño, surgieron varios enfoques, incluyendo materiales sofisticados o estructuras más complejas, que, en principio, redujeron el área de diseño pero a expensas de aumentar los pasos del proceso de fabricación y el coste. Esta tesis tiene como objetivo proporcionar soluciones generales al problema de tamaño típico de los interferómetros ópticos integrados, con el fin de permitir la integración densa de dispositivos basados en silicio. Para ello, aunamos los beneficios tanto de las guías de onda bimodales como de las estructuras periódicas, en términos de la mejora del rendimiento y la posibilidad para diseñar interferómetros monocanal en áreas muy reducidas. Más específicamente, investigamos los efectos dispersivos que aparecen en estructuras menores a la longitud de onda y en las de cristal fotónico, para su implementación en diferentes configuraciones interferométricas bimodales. Además, demostramos varias aplicaciones potenciales como sensores, moduladores y conmutadores en tamaños ultra compactos de unas pocas micras cuadradas. En general, esta tesis propone un nuevo concepto de interferómetro integrado que aborda los requisitos de tamaño de la fotónica actual y abre nuevas vías para futuros dispositivos basados en funcionamiento bimodal. / [CA] La fotònica de silici és una tecnologia emergent clau en xarxes de comunicació i interconnexions de centres de dades de nova generació, entre altres. El seu èxit es basa en la utilització de plataformes compatibles amb la tecnologia CMOS per a la integració de circuits òptics en dispositius diminuts per a una producció a gran escala a baix cost. Dins d'aquest camp, els interferòmetres integrats juguen un paper crucial en el desenvolupament de diverses aplicacions fotòniques en un xip com a sensors biològics, moduladors electro-òptics, commutadors totalment òptics, circuits programables o sistemes LiDAR, entre altres. No obstant això, és ben sabut que la interferometría òptica sol requerir camins d'interacció molt llargs, la qual cosa dificulta la seua integració en espais molt compactes. Per a mitigar algunes d'aquestes limitacions de grandària, van sorgir diversos enfocaments, incloent materials sofisticats o estructures més complexes, que, en principi, van reduir l'àrea de disseny però a costa d'augmentar els processos de fabricació i el cost. Aquesta tesi té com a objectiu proporcionar solucions generals al problema de grandària típica dels interferòmetres òptics integrats, amb la finalitat de permetre la integració densa de dispositius basats en silici. Per a això, combinem els beneficis tant de les guies d'ones bimodals com de les estructures periòdiques, en termes de funcionament d'alt rendiment per a dissenyar interferòmetres monocanal compactes en àrees molt reduïdes. Més específicament, investiguem els efectes dispersius que apareixen en estructures menors a la longitud d'ona i en les de cristall fotònic, per a la seua implementació en diferents configuracions interferomètriques bimodals. A més, vam demostrar diverses aplicacions potencials com a sensors, moduladors i commutadors en grandàries ultres compactes d'unes poques micres cuadrades. En general, aquesta tesi proposa un nou concepte d'interferòmetre integrat que aborda els requisits de grandària de la fotònica actual i obri noves vies per a futurs dispositius basats en funcionament bimodal. / [EN] Silicon photonics is a key emerging technology in next-generation communication networks and data centers interconnects, among others. Its success relies on the ability of using CMOS-compatible platforms for the integration of optical circuits into small devices for a large-scale production at low-cost. Within this field, integrated interferometers play a crucial role in the development of several on-chip photonic applications such as biological sensors, electro-optic modulators, all-optical switches, programmable circuits or LiDAR systems, among others. However, it is well known that optical interferometry usually requires very long interaction paths, which hinders its integration in highly compact footprints. To mitigate some of these size limitations, several approaches emerged including sophisticated materials or more complex structures, which, in principle, reduced the design area but at the expense of increasing fabrication process steps and cost. This thesis aims at providing general solutions to the long-standing size problem typical of optical integrated interferometers, in order to enable the densely integration of silicon-based devices. To this end, we combine the benefits from both bimodal waveguides and periodic structures, in terms of high-performance operation and compactness to design single-channel interferometers in very reduced areas. More specifically, we investigate the dispersive effects that arise from subwavelength grating and photonic crystal structures for their implementation in different bimodal interferometric configurations. Furthermore, we demonstrate various potential applications such as sensors, modulators and switches in ultra-compact footprints of a few square microns. In general, this thesis proposes a new concept of integrated interferometer that addresses the size requirements of current photonics and open up new avenues for future bimodal-operation-based devices. / Financial support is also gratefully acknowledged through postdoctoral FPI grants from Universitat Politècnica de València (PAID-01-18). European Commission through the Horizon 2020 Programme (PHC-634013 PHOCNOSIS project). The authors acknowledge funding from the Generalitat Valenciana through the AVANTI/2019/123, ACIF/2019/009 and PPC/2020/037 grants and from the European Union through the operational program of the European Regional Development Fund (FEDER) of the Valencia Regional Government 2014–2020. / Torrijos Morán, L. (2021). Photonic Applications Based on Bimodal Interferometry in Periodic Integrated Waveguides [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/172163 / Compendio