Les troubles bipolaires (TB) sont des troubles chroniques, multifactoriels et multi-systémiques avec une morbidité, mortalité et fardeau socio-économique très élevée. Mieux comprendre le fond génétique et les facteurs environnementaux déclencheurs permettra d'améliorer le diagnostic et la prise en charge thérapeutique. La dysimmunité semble être parallèle à l'apparition, la progression ainsi qu'au développement de comorbidités psychiatriques et somatiques. L'inflammation chronique et l'activation de la microglie sont des mécanismes liant potentiellement l'infection et le stress pendant l'enfance avec la survenue d'un TB, en particulier la plus sévère forme d'apparition précoce. Les variants génétiques des récepteurs de reconnaissance de motifs moléculaires, première ligne de défense immunitaire, pourraient participer à la résilience/vulnérabilité aux facteurs de risque environnementaux tôt au cours de la vie. Nous avons exploré cette possibilité en analysant les associations génétiques entre des acteurs centraux de la réponse immunitaire innée, TLR2, TLR4 et NOD2 et les TB, en testant aussi l'hétérogénéité entre les sous-groupes d'apparition précoce et tardive. Étant donné que l'activation de ces voies augmente la production d'oxyde nitrique (NO) et en vue de son rôle dans l'inflammation, le stress oxydatif et la neurotransmission ainsi que son dysfonctionnement dans les TB et suicide, nous avons analysé simultanément des variants génétiques des trois isoformes de NO-synthase (NOS) chez les patients avec antécédents de conduites suicidaires. Nous avons trouvé que les génotypes TLR4 rs1927914 AA et rs11536891 TT sont significativement plus fréquents chez les patients tandis que l'allèle NOD2 rs2066842 T est significativement plus fréquent chez les témoins suggérant une vulnérabilité génétique à l'exposition aux pathogènes dans les TB. En plus, l'association avec TLR4 est restreinte au sous-groupe à début précoce et le génotype TLR2 rs3804099 TT est significativement plus fréquent chez les patients à début précoce qu'à début tardif, confortant l'hypothèse que les facteurs génétiques ont un poids plus important dans les TB d'apparition précoce. Des associations entre NOS1, NOS2 et NOS3 et TB n'ont pas été observées mais NOS3 rs1799983 T à l'état homozygote a été associé aux tentatives de suicide violentes, chez les patients à début précoce, apportant une preuve supplémentaire de l'implication de variants de NOS3 (endothéliale) dans les conduites suicidaires. En étudiant l'effet de l'interaction entre les variants génétiques de TLR2/TLR4 et les antécédents d'abus dans l'enfance mesurées par le Childhood Trauma Questionnaire (CTQ) sur l'âge de début des TB, nous avons observé un effet combiné du génotype TLR2 rs3804099 T avec antécédents d'abus sexuels sur la détermination d'un âge plus précoce d'apparition des TB. Les effets de l'abus sexuel dans l'enfance sur l'âge d'apparition des TB peuvent être accrus chez les porteurs du génotype TLR2 rs3804099 TT potentiellement médié par des voies liés aux réponses inflammatoires. Nos résultats sont en faveur d'un modèle « multiple-hit » dans lequel une vulnérabilité génétique liée au système immunitaire contribuerait à des réponses anormales aux infections périnatales baissant le seuil pour les effets adverses des stress ultérieurs. La confirmation de ces données par réplication dans des cohortes indépendantes est nécessaire. La caractérisation de la sévérité de la maladie, des phénotypes immunitaires et du type, intensité, fréquence et moment de survenue des stress doivent être prévues dans les futures études. Le développement de modèles animaux pourra aussi permettre de mieux comprendre les mécanismes impliqués à travers la manipulation expérimentale de la génétique et des conditions environnementales. Ces approches pourraient permettre l'identification de biomarqueurs et de signes cliniques prodromiques bien que des nouvelles stratégies de prévention et des cibles thérapeutiques. / Bipolar disorders (BD) are chronic, multisystem and multifactorial disorders with significant lifetime morbidity, mortality and socioeconomic burden. Understanding its genetic background and triggering environmental factors should improve diagnosis and therapeutic management. Immune dysregulation seems to parallel its onset and progression as well as the development of psychiatric and other medical comorbidities. Chronic low-grade inflammation and microglia activation are thought to be important mechanisms linking infection and childhood trauma with BD, in particular the more severe early-onset subform. Genetic variations in pattern-recognition receptors, the first line of immune defence, may thus participate in one's resilience/vulnerability to environmental exposures, particularly early in life. We explored that possibility by investigating genetic associations between central players of innate immune protection, TLR2, TLR4 and NOD2 and BD, taking into account the potential genetic heterogeneity between the early- and late-onset subgroups. Given that the activation of these pathways increases the production of nitric oxide (NO), a potent innate immune effector, by immune cells and taking into consideration the role of NO in oxidative stress and neurotransmission as well as its dysfunction in both BD and suicide, we simultaneously analysed variants of the three isoforms of nitric oxide synthase (NOS) genes with suicidal behaviour in BD. We found TLR4 rs1927914 AA and rs11536891 TT genotypes to be significantly more prevalent in patients than in controls. We also found that NOD2 rs2066842 T allele carrier state may confer some protection against BD as it was more prevalent in controls. These results suggest a genetic vulnerability to pathogen exposure in BD. We also found that the referred association with TLR4 was restricted to the early-onset subgroup and that a TLR2 genotype (rs3804099 TT) was significantly more prevalent in early- than in late-onset patients comforting the hypothesis that genetic factors are of greater importance in early-onset BD. While associations between NOS1, NOS2 and NOS3 with BD were not observed, NOS3 rs1799983 T in homozygous state was associated with violent suicide attempts, seemingly restricted to the early-onset BD bringing further evidence for the potential involvement of endothelial NOS genetic variants in the susceptibility to suicidal behaviour. By investigating the effect of potential interaction between TLR2 and TLR4 and childhood abuses as measured by the Childhood Trauma Questionnaire (CTQ) on the age at onset of BD, we observed a combined effect of TLR2 rs3804099 TT genotype and childhood sexual abuse on determining an earlier age at onset of BD by means of a Kaplan-Meier survival curve. The effects of childhood sexual abuse on age at onset of BD may be amplified in TLR2 rs3804099 risk genotype carriers through immune-mediated pathways.Altogether the present results comfort a multiple-hit model in which immune-related genetic susceptibility contributes to abnormal responses to perinatal infectious insults establishing a lower threshold for subsequent stress-triggered events. Confirmation by replication in independent BD cohorts is warranted. Characteristics of illness severity, immune phenotypes and detailed annotation of type, intensity, frequency and time of stress exposure should be documented in future studies involving large cohorts. Additionally, the development of animal models in conformity with the presented model would facilitate better understanding of the precise mechanisms involved by allowing specific manipulation of genetic and environmental conditions. These approaches may allow the identification of both biological and clinical prodromal manifestations and consequently lead to preventive strategies and novel therapeutic targets.

Avec une prévalence de 1% dans la population générale, le trouble bipolaire (TB) est une maladie psychiatrique commune, chronique et sévère. Les études familiales réalisées pour cette affection ont montré une contribution génétique forte dans la prédisposition au TB, plus particulièrement pour les formes à début précoce de la maladie (TBDP). Malgré tout, les mécanismes moléculaires à l'origine de la maladie restent mal connus. Ainsi, suivant une étude de liaison génétique, nous avons pu identifier des variations rares dans un gène codant la protéine activatrice de l'exocytose dépendante du calcium (CADPS for Calcium- dependant activator protein for secretion) chez des patients avec un TBDP. CADPS est une protéine essentielle pour la régulation de l'exocytose et du chargement vésiculaire des monoamines dans les cellules neuronales et neuroendocrines. Nous avons étudié l'impact de ces mutations sur la fonction de ce gène, et montré que plusieurs d'entre elles altéraient son expression ainsi que ses fonctions. D'autre part, nous nous sommes intéressés au modèle murin privé d'un allèle de Caps (Caps1+/-) et montré que celles-ci décrivaient des comportements hyperactifs ainsi qu'une réponse au stress variable comparée aux souris sauvages.L'ensemble de nos résultats suggèrent pour la première fois que ce gène pourrait jouer un rôle dans les formes à début précoce de trouble bipolaire et ouvrent de nouvelles voies de recherche pour comprendre les mécanismes moléculaires qui sont altérés chez les sujets atteints. / Summary not transmitted

Trouver des traitements efficaces dans les troubles psychiatriques majeurs (dépression majeure, trouble bipolaire et schizophrénie) est un défi de la recherche actuelle en santé mentale. Bien que des progrès considérables aient été faits dans la compréhension de la physiopathologie de ces maladies et le développement de traitements adaptés, un nombre important de patients ne répondent pas (ou pas suffisamment) aux traitements, et développent des effets secondaires. De plus, les cliniciens ne peuvent à l’heure actuelle pas prédire quel patient va répondre à un traitement précis.Nous présentons ici les résultats de nos travaux entrepris chez les patients souffrant de schizophrénie et chez les patients bipolaires. Les sujets souffrant d’un premier épisode psychotique présentent des marqueurs de perturbations inflammatoires et des marqueurs d’infections anciennes comparés aux sujets sains, en particulier une exposition au parasite Toxoplasma gondii. Ces marqueurs ne permettent toutefois pas à l’heure actuelle de prédire la réponse aux traitements conventionnels ou à des thérapies ciblées, ni l’évolution ultérieure de la maladie, et sont retrouvés pour certains aussi bien dans la schizophrénie que dans le trouble bipolaire. Dans une population de patients stabilisés souffrant de schizophrénie, 28% présentent une inflammation périphérique. Cette inflammation est fortement associée à l’obésité abdominale et au syndrome métabolique, mais également à la consommation d’antidépresseurs sans que le sens de la causalité puisse être établi à ce jour. L’obésité abdominale a été retrouvée chez 21% des patients et le syndrome métabolique chez 24%. Ces chiffres sont deux fois plus importants que dans la population Française et plus de 80% des patients ne reçoivent pas de traitements adaptés. Cette inflammation périphérique n’est pas associée à la symptomatologie positive ou négative, mais à un déclin cognitif touchant le fonctionnement intellectuel général des patients souffrant de schizophrénie.Ces résultats ouvrent la piste de nouveaux traitements. Les anti-inflammatoires ont montré leur efficacité dans les troubles psychiatriques sévères, ils nécessitent toutefois une meilleure caractérisation du profil inflammatoire de base pour identifier les patients qui pourraient être bon répondeurs, et leur efficacité pourrait être d’autant plus grande qu’ils sont administrés en début de maladie, voire avant le déclenchement du trouble. Le rapport bénéfice/risque doit également être évalué. De nombreux antipsychotiques et le valproate ont montré une activité anti-toxoplasmique qui pourrait être associée à un effet protecteur de la rechute dépressive dans le trouble bipolaire. Leur efficacité chez les patients toxopositifs souffrant de schizophrénie reste à déterminer.Les données du présent travail suggèrent qu’une proportion importante des patients souffrant de schizophrénie présente des marqueurs inflammatoires et infectieux qui pourraient orienter les traitements médicamenteux ou non-médicamenteux. La meilleure caractérisation du profil immuno-inflammatoire des patients pourrait donc permettre d’optimiser leur prise en charge et d’améliorer leur pronostic dans le cadre d’une médecine personnalisée. / Developing effective treatments in major psychiatric disorders (bipolar disorder (BP) or schizophrenia (SZ)) is crucial for the prognosis of these illnesses. While considerable efforts have been done to understand the physiopathology of these disorders, current treatments still remain ineffective (or insufficiently effective) in a high rate of patients.Subjects with first-episode psychosis have been found to have abnormal inflammatory and infectious markers compared to healthy controls, in particular higher exposure to the parasite Toxoplasma gondii. These markers cannot predict to date the illness outcomes, especially the response to conventional treatments or targeted therapies. In a community-dwelling sample of patients with schizophrenia, peripheral inflammation (as measured by abnormal CRP levels) was found in 28% of the patients. This inflammation was strongly associated with abdominal obesity and metabolic syndrome, but also with antidepressant consumption. The causal relationship has not been determined to date. Abdominal obesity was found in 21% of the patients and metabolic syndrome in 24%. This is twice the prevalence of French general population and more than 80% of the patients did not receive adequate treatments for these disturbances. Peripheral inflammation was not associated with clinical symptomatology but with cognitive impairment. Cognitive symptoms are thought to have a higher impact on the outcome of SZ than any other symptoms, and are considered as a core feature of this disorder.These results open the path for new treatments. Anti-inflammatory drugs add-on therapies have been found to improve the clinical severity of schizophrenia and bipolar disorders. Evaluating the effectiveness of neuroprotective anti-inflammatory strategies is needed in order to prevent cognitive impairment in schizophrenia. However, a better characterization of the immuno-inflammatory profile at baseline is warranted to improve the benefit/risk ratio. The literature data suggests that anti-inflammatory administration may be more effective in the two first years following the illness onset. A lot of antipsychotics and valproate have shown anti-toxoplasmic properties. Our preliminary results suggest that toxopositive patients with bipolar disorders may have less depressive relapses when administered Treatments with Antitoxoplasmic Activity (TATA). The effectiveness of TATA in toxopositive patients with bipolar disorders and schizophrenia should be confirmed in prospective studies.The present results suggest that a high rate of inflammatory and infectious disturbances have been found in patients with schizophrenia and bipolar disorders. These disturbances may orientate the choice of both pharmacological or non-pharmacological treatments. A better characterization of the immuno-inflammatory profile of these patients is needed to improve the prognosis of these illnesses on a personalized-medicine approach.

Le travail réalisé au cours de cette thèse porte sur l’optimisation du transistor bipolaire à hétérojonction Si/SiGe:C pour les applications d’amplification de puissance pour les communications sans fils. Nous présentons tout d’abord la structure d’étude. Il s’agit du transistor bipolaire à hétérojonction Si/SiGe:C intégré en technologie BiCMOS 0.25µm sur plaques 200mm. La cellule dédiée à l’amplification de puissance est présentée. Une attention particulière est apportée aux phénomènes thermiques inhérents à ce type de cellules ainsi qu’aux solutions mises en œuvre pour les atténuer. Les diverses optimisations réalisées sur l’architecture du TBH sont détaillées. Ces optimisations touchent à la fois à la modification du procédé technologique et au dessin du transistor. Notre étude porte sur l’amélioration des performances petit et grand signal via l’optimisation des paramètres technologiques définissant la structure épitaxiale intrinsèque de base et de collecteur ainsi que des règles de dessin du transistor. Enfin, deux types d’architectures de TBH développées sont présentées. L’une de type simple polysilicium quasi auto-alignée qui s’intègre dans une technologie dédiée à l’amplification de puissance, l’autre présentant une structure double polysilicium également auto-alignée. / The present work deals with Si/SiGe:C heterojonction bipolar transistor optimization for power amplifier applications dedicated to wireless communications. We first present the investigated structure, a Si/SiGe:C heterojonction bipolar transistor integrated in a 0.25µm BiCMOS technology on 200 mm wafers. We discuss the cell dedicated to power amplification. We have paid attention to thermal phenomenon linked to this kind of cell and to possible dedicated solutions. Various optimizations realized on HBT architecture are detailed. These optimizations concern technological process modifications and transistor design. The main objective of this work is to improve both large and small signal characteristics. This is obtained by transistor design rule variations, collector and base intrinsic parameters optimization. Finally, two kind of developed HBT architectures are presented. One, simple polysilicium quasi self aligned, integrated in a technology dedicated to power amplification, the other one fully self aligned with double polysilicium structure.

L’électrochimie bipolaire est un phénomène générant une réactivité asymétrique à la surface d’objets conducteurs, sans contact électrique direct. Ce concept est basé sur le fait que lorsqu’un objet conducteur est localisé dans un champ électrique, il se polarise. Par conséquent, une différence de potentiel est générée entre ses deux extrémités, et peut être utilisée pour induire des réactions redox localisées. Dans cette thèse, l’utilisation de l’électrochimie bipolaire pour la science des matériaux et pour la locomotion d’objets est présentée.Jusqu’à présent, la plupart des méthodes ou procédés utilisés pour générer des objets asymétriques,appelés aussi objets « Janus », nécessitent l’introduction d’une interface pour briser la symétrie. Nous avons développé une nouvelle approche basée sur l’électrodéposition bipolaire pour générerce type d’objet en grande quantité. Grâce à cette technologie différents matériaux tels que des métaux, des polymères et des semi‐conducteurs ont pu être déposés sur diverses particulesconductrices. Il a été aussi démontré que l’électrochimie bipolaire pouvait être utilisée pour lamicrostructuration de substrats conducteurs.Nous avons induit des mouvements à des objets conducteurs en exploitant le phénomèned’électrochimie bipolaire. Certains objets Janus synthétisés par l’approche précédente ont pu être utilisés comme micronageurs. La brisure de symétrie qui est générée par l’électrochimie bipolaire peut être aussi utilisée directement pour générer un mouvement de particules isotropes. En employant ce concept, nous avons pu provoquer des mouvements de translation, rotation et lévitation pour des particules de carbones ou métalliques. / The phenomenon of bipolar electrochemistry generates an asymmetric reactivity on the surface ofconductive objects in a wireless manner. This concept is based on the fact that when a conducingobject is placed in an electric field, it gets polarized. Consequently, a potential difference appearsbetween its two extremities, that can be used to drive localized redox reactions. In the presentthesis, bipolar electrochemistry was used for material science and the locomotion of objects.So far, the majority of methods and processes used for the generation of asymmetric objects, alsocalled “Janus” objects, is based on using interfaces to break the symmetry. We developed a newapproach based on bipolar electrodeposition for generating this type of objects in the bulk. Using thistechnology, various materials like metals, polymers and semiconductors could be deposited ondifferent types of conducting particles. We also showed that bipolar electrochemistry can be used forthe microstructuration of conducting substrates.Motion generation by bipolar electrochemistry has also been demonstrated. Some of the Janusobjects synthesized by the previous approach can be used as microswimmers. The asymmetricreactivity that is induced by bipolar electrochemistry can also be used directly to generate motion ofnon‐hybrid objects. With this concept we induced translations, rotations and levitations of carbonand metal particles.

Le trouble bipolaire est un trouble de l’humeur chronique marqué par l'alternance de dépressions, d'épisodes maniaques et de rémissions. La neuroimagerie permet l'étude de l'anatomie et du fonctionnement cérébral des patients bipolaires. Des études existantes avaient ainsi retrouvé des anomalies dans les aires du traitement des émotions chez les patients bipolaires. L'IRM anatomique avait permis de mettre en évidence certaines modifications morphométriques des régions associées (amygdale, gyrus cingulaire, thalamus) ainsi que des hypersignaux de la substance blanche. En imagerie fonctionnelle, lors du traitement d'informations émotionnelles, les patients bipolaires présentaient une hyperactivation d'un réseau ventro-limbique et une hypoactivation d'un réseau dorsal cognitif. Nous avons tout d’abord utilisé l'IRM de diffusion pour étudier la connectivité anatomique dans le trouble bipolaire. Dans une première étude, nous avons reconstruit le faisceau uncine, reliant le réseau dorsal cognitif au réseau ventro-limbique, chez 16 patients bipolaires et 16 contrôles en utilisant les techniques de suivi de fibres dites de tractographie exploitant les données d'IRM de diffusion. Les patients bipolaires avaient plus de fibres reconstruites dans le faisceau uncine gauche. Dans le même échantillon, en étudiant l'anisotropie du processus de diffusion dans tout le cerveau, nous avons également identifié une augmentation diffuse de la connectivité anatomique chez les patients. Enfin, nous avons réalisé une étude multicentrique internationale d’IRM de diffusion incluant 118 patients 10 bipolaires et 86 contrôles. Nous avons alors montré une diminution significative de l'anisotropie le long du corps calleux, du cingulum gauche et du faisceau arqué gauche chez les patients. Les patients bipolaires avec caractéristiques psychotiques avaient une anisotropie du corps calleux plus basse que les patients sans caractéristiques psychotiques. Dans une seconde partie de notre travail, nous avons étudié l'interférence produite par une information émotionnelle sur un traitement cognitif chez les patients. Nous avons comparé 17 patients bipolaires euthymiques à 17 sujets contrôles en IRM fonctionnelle lors d'un paradigme de type go/no-go émotionnel. Notre étude apporte des arguments tendant à démontrer l'existence d'une altération de la modulation par une information émotionnelle d’un traitement cognitif chez les patients avec une hyperactivation d’un réseau fronto-cingulo-striatal. Enfin, nous avons réalisé une synthèse quantitative de la littérature s'intéressant à l'imagerie anatomique, fonctionnelle et de diffusion dans le trouble bipolaire. Nous avons retrouvé chez les patients une diminution d’activation dans les tâches émotionnelles et une diminution du volume de substance grise dans des régions frontales et dorsales, tandis que sont présentes des hyperactivations dans des régions limbiques. L'ensemble de ces résultats a permis de préciser le modèle neural du trouble bipolaire avec les anomalies les plus importantes au niveau des zones impliquées dans la régulation automatique des émotions. Nos travaux ont significativement contribué à faire envisager le trouble bipolaire comme lié à des anomalies de la connectivité préfronto-limbique. Ils ouvrent aussi des perspectives de travail pour progresser dans la compréhension de sa physiopathologie. En particulier, le suivi prospectif d'une cohorte de patients permettra d'évaluer l'influence de l'évolution de la maladie bipolaire sur la structure cérébrale. Les techniques récentes d'IRM de diffusion permettront de mieux comprendre la signification physiopathologique des anomalies identifiées. Enfin, la reconceptualisation dimensionnelle proposée par le DSM-5 et le NIMH permettra probablement d'identifier des dimensions plus pertinentes que les catégories diagnostiques actuelles. / [Summary made by the web site Reverso] The bipolar disorder is a confusion of the chronic humor marked by the alternation of depressions, manic episodes and forgiveness. The neuroimaging allows the study of the anatomy and the cerebral functioning of the bipolar patients. Existing studies had so found anomalies in the areas of the treatment of the feelings at the bipolar patients. The anatomical MRI had allowed to highlight certain morphométriques modifications of the regions associated (tonsil, gyrus cingulaire, thalamus) as well as hypersignals of the white material. In functional imaging, during the processing of emotional information, the bipolar patients presented a hyperactivation of a network ventro-limbique and a hypoactivation of a cognitive dorsal network. We used first of all the MRI of distribution to study the anatomical connectivity in the bipolar disorder. In a first study, we reconstructed the beam uncine, connecting(binding) the cognitive dorsal network with the ventro-limbique network, at 16 bipolar patients and 16 controls by using the techniques of follow-up of said fibers of tractographie exploiting the data of MRI of distribution. The bipolar patients had more fibers reconstructed in the beam left uncine. In the same sample, by studying the anisotropie of the process of distribution in all the brain, we also identified a diffuse increase of the anatomical connectivity at the patients. In the same sample, by studying the anisotropie of the process of distribution in all the brain, we also identified a diffuse increase of the anatomical connectivity at the patients. Finally, we realized a study international multicentrique of MRI of distribution including 118 bipolar patients 10 and 86 controls. We then showed a significant decrease of the anisotropie along the corpus callusum, along the left(awkward) cingulum and along the left hooked beam at the patients. The bipolar patients with psychotic characteristics had an anisotropie of the corpus callusum lower than the patients without psychotic characteristics. In a second part of our work, we studied the interference produced by an emotional information about a cognitive treatment at the patients. We compared 17 bipolar patients euthymiques on 17 subjects controls in functional MRI during one paradigm of type emotional go / no-go. Our study brings arguments tending to demonstrate the existence of a change of the modulation by an emotional information of a cognitive treatment at the patients with a hyperactivation of a fronto-cingulo-striatal network. Finally, we realized a quantitative synthesis of the literature being interested in the anatomical, functional imaging and of distribution in the bipolar disorder. We found at the patient's a decrease of activation in the emotional tasks and a decrease of the volume of grey matter in frontal and dorsal regions, whereas are present hyperactivations in limbiques regions. All these results allowed to specify the neural model of the bipolar disorder with the most important anomalies at the level of zones implied in the self-regulation of the feelings. Our works significantly contributed to make envisage the bipolar disorder as bound to anomalies of the préfronto-limbique connectivity. They also open working perspectives to progress in the understanding of its physiopathology. In particular, the forward-looking follow-up of patients' troop will allow to estimate the influence of the evolution of the bipolar disease on the intellectual structure. The recent techniques of MRI of distribution will allow to understand better the physiopathological meaning of the identified anomalies. Finally, the dimensional reconceptualisation proposed by the DSM-5 and the NIMH will probably allow to identify dimensions more relevant than the current diagnostic categories.

Tout composant envoyé dans l'espace est soumis à de nombreuses contraintes (radiations, température) qui peuvent conduire à une défaillance de l'ensemble du système. Dans un avenir proche, ces contraintes deviendront de plus en plus critiques à mesure que les agences spatiales développeront des missions visant d'autres planètes, telles que Jupiter, pour lesquelles la contrainte radiative est extrême. Dans ce travail, deux types d'effets dus aux radiations sont étudiés : les effets cumulatifs et les effets transitoires. L'un correspond à la dégradation induite par les radiations au cours du temps, tandis que l'autre correspond à un événement ponctuel qui peut se produire à tout moment lorsque le système est dans l'espace. Pour garantir le bon fonctionnement en vol, des normes de qualification des composants électroniques ont été élaborées par différentes agences spatiales. Toutes ces normes précisent que les effets cumulatifs et transitoires doivent être vérifiés à l'aide de composants intacts pour chaque essai. Par conséquent, les effets cumulatifs sont traités séparément des effets transitoires, alors qu'il y a une forte probabilité qu'ils apparaissent simultanément pendant une mission spatiale. L'étude des effets de synergie est alors le thème principal de cette thèse.Sur un amplificateur opérationnel bipolaire, la réponse de sortie du composant due à un événement transitoire est directement liée aux paramètres internes du composant, qui varient sous l’effet des radiations. A l’aide d’une comparaison entre trois amplificateurs opérationnels différents partageant la même référence, l'impact du design sur la dégradation due aux radiation est étudié.Récemment, des défaillances imprévues ont été reportées pour lesquelles le mode de défaillance semblait indiquer qu'une structure de protection contre les décharges électrostatiques (ESD) était en cause. Par conséquent, pour comprendre si ces protections peuvent causer des défaillances inattendues, la dégradation des « Gate Grounded n-MOSFET » (GGnMOS) est également étudiée. / Any system sent to space is submitted to many constraints (radiations, temperature) which may lead to a failure of the whole system. In a close future, these constraints will become more and more critical as the space agencies are developing missions aiming at others planets such as Jupiter for which the radiative constraint is extremely harsh. In this work, two types of radiation effects are studied: the cumulative effects and the transient effects. One corresponds to the radiation-induced degradation over time, while the other corresponds to a punctual event that can happen at any time when the system is in space. To ensure a proper functioning of a system sent to space, qualifications standards for electronic components have been developed by different space agencies. All of these standards specify that the components must be tested for cumulative and transient effects, using pristine components for each test. Therefore, cumulative effects are treated separately from transient effects, while there is a significant probability that they will appear simultaneously during a space mission. The study of the synergistic effects is then the main frame of this thesis.On a bipolar operational amplifier, the output response of the component due to a transient event is directly related to the internal parameters of the component, which vary over time once in space. Through a comparison between three different operational amplifier sharing the same reference, the impact of the design over the degradation is explained.Lately, some unexpected failures were reported for which the failure mode seemed to indicate that an Electrostatic Discharge (ESD) protection structure was involved. Therefore, to understand if those protections may cause some unexpected failures, the degradation of gate grounded n-MOSFET (GGnMOS) will be investigated next.

Ces travaux de recherche portent sur l'évaluation de la fiabilité des Transistors Bipolaires à Hétérojonction sur substrat InP au moyen de la mise en place de techniques spécifiques adaptées. Avant tout, les procédés de fabrication de ces composants sont décrits et les caractéristiques électriques statiques sont calculées au moyen de la simulation physique. Ensuite, la caractérisation électrique statique et la modélisation associée permet l'extraction des paramètres du modèle avant les vieillissements accélérés puis leur étude statistique. Puis deux mécanismes électriques spécifiques qualifiés de parasites en relation directe avec la fiabilité de ces composants sont analysés en détail : le claquage de la jonction base-collecteur et le bruit basse-fréquence. Finalement, l'étude des mécanismes de dégradation effectuée à l'issue des vieillissements accélérés sous les différentes contraintes retenues en tension et en température met en évidence une stabilité de la technologie de ces composants.

Cette thèse a pour objet l'étude et la réalisation de transistors bipolaires à hétérojonction Si/SiGeC à très hautes performances pour les applications de télécommunications et de détection radar (> 50 GHz). Le premier chapitre rappelle la théorie du fonctionnement du transistor bipolaire, aussi bien en régime statique que dynamique. Nous présentons ensuite dans un second chapitre un historique des technologies de fabrication des TBH SiGe, spécifiquement dans un cadre de compatibilité BiCMOS, en expliquant les choix pris en faveur d'un auto-alignement complet et d'une épitaxie sélective de la base. Les résultats obtenus dans cette thèse sont comparés aux performances de l'état de l'art. Nous étudions ensuite l'optimisation classique du TBH, et nous démontrons comment, par différentes optimisations du profil vertical et des dimensions latérales du composant, nous avons pu augmenter les fréquences fT et fMAX de 200 GHz au début de la thèse jusqu'à environ 300 GHz. La possibilité d'optimiser la tenue en tension collecteur est démontrée par des procédés technologiques en rupture avec l'optimisation classique du transistor, tels que l'émetteur métallique, l'insertion de Ge dans l'émetteur et la recombinaison en base neutre. Des améliorations significatives de BVCEO ont pu être démontrées grâce à ces procédés, ce qui permet d'obtenir des produits fT × BVCEO à l'état de l'art (> 400 GHz.V). La dernière partie de la thèse vise à étudier le comportement du TBH en fonction de la température : Nous décrivons tout d'abord l'auto-échauffement du transistor, et son impact sur les performances dynamiques. Des variantes technologiques permettant de réduire l'auto-échauffement sont étudiées (profondeur des DTI et fragmentation de l'émetteur), et un modèle simple de calcul de RTh est développé. Nous terminons par l'étude du TBH aux températures cryogéniques. fT et fMAX étant fortement améliorées à basse température (plus de 400 GHz), nous en tirons, grâce à l'extraction des différents temps de transit, des perspectives intéressantes pour l'amélioration ultérieure du composant, avec pour objectif d'atteindre des fréquences de transition de l'ordre du THz.

Parmi les nouvelles technologies pour l'énergie inscrites dans un contexte de développement durable, les piles à combustible à membrane échangeuse de protons (PEMFC) présentent des aspects séduisants. Toutefois, pour rendre cette technologie compatible avec une application à grande échelle, elle doit répondre à des exigences strictes en terme de coût, performance, et durabilité. Cette thèse s'inscrit dans ce cadre, en proposant d'optimiser les propriétés de conduction électrique et de passivité d'aciers inoxydables pour la réalisation de plaques bipolaires pour PEMFC, en remplacement du graphite, le matériau de référence.<br />Ce travail fait l'inventaire des modes de dégradation de performances possibles lors de l'emploi d'aciers inoxydables et des moyens pour y remédier. Les propriétés des films passifs sur aciers inoxydables ont été étudiées, ainsi que leur modification par des solutions industrielles de traitements de surfaces bas coût, sans revêtement.<br />Des caractérisations ex situ de la tenue à la corrosion et de la conduction électrique des matériaux envisagés ont été effectuées. La spectroscopie d'impédance électrochimique, la mesure de la teneur en cations métalliques après essai, et des analyses de surface des aciers inoxydables par microscopie et spectroscopie de photoélectrons, ont permis d'étudier le vieillissement de deux nuances d'aciers inoxydables dans différents états et plusieurs conditions représentatives d'une exposition en milieu PEMFC. Des corrélations entre les propriétés semiconductrices, la composition, et la structure des couches passives ont été envisagées, sans toutefois aboutir à une identification claire de tous les paramètres responsables de la conductivité électrique et de la passivité des couches.<br />L'état industriel de livraison des tôles ne convient pas à un emploi direct en pile pour satisfaire les critères de durabilité et performance pour des conditions classiques de fonctionnement. Une modification de surface étudiée apporte une nette amélioration de la conduction électrique à l'état initial, qui se dégrade au vieillissement, tout en restant à un niveau supérieur à l'état industriel de réception. Ce traitement augmente également la résistance à la corrosion, particulièrement côté anodique.