Ce travail aborde la question de la dichotomie kraepelinienne entre les troubles bipolaires et schizophréniques et présente une étude du dysfonctionnement exécutif et de la cognition sociale, en particulier de la théorie de l'esprit dans ces pathologies, caractérisées par un pronostic différent. Une première partie a été consacrée à l'évaluation de la théorie de l'esprit chez les sujets bipolaires en phase euthymique, en vue de la comparaison avec les résultats connus chez les patients schizophrènes. Nos résultats indiquent l'atteinte préférentielle de la composante cognitive de la théorie de l'esprit, avec une tendance vers la sur-mentalisation, alors que la composante émotionnelle paraît indemne, en contraste avec les données dans la schizophrénie. A la lumière des résultats retrouvés chez ces deux types de patients lors d'une étude comparative de l'hypofrontalité en IRMf, en faveur d'une implication différente des neurocircuits respectifs, on s'est proposé par la suite de confirmer ces différences en explorant de manière plus complexe les deux troubles psychiatriques. Le développement d'un paradigme explorant de manière conjointe la dysfonction frontale, exécutive et la théorie de l'esprit dans le contexte de l'interaction sociale a permis de mieux approcher en IRMf les mécanismes soustendant l'adaptation sociale. Une première étude avec ce paradigme en IRMf a été consacrée à l'identification des régions cérébrales du système exécutif modulées par la théorie de l'esprit dans le cadre d'une interaction sociale de compétition dans un groupe de sujets sains. Ensuite l'application du même paradigme lors d'une autre étude chez les deux types de patients versus un groupe contrôle a montré une modulation anormale du réseau exécutif par le processus de théorie de l'esprit et souligné les différences entre les bipolaires et schizophrènes. Le profil d'activation dysfonctionnel présentait un degré intermédiaire de sévérité pour les patients bipolaires par rapport aux sujets sains et schizophrènes. Malgré certaines similitudes phénotypiques décrites plus récemment au niveau clinique, neuropsychologique, génétique, l'ensemble de nos résultats en imagerie fonctionnelle confirme une implication différente des neurocircuits soustendant le fonctionnement neurocognitif et de cognition sociale. Ceci peut ainsi rendre compte de la différence de pronostic social dans les troubles bipolaires et schizophréniques, de même que de l'intérêt de leur distinction catégorielle dans les prochaines versions des classifications internationales en cours d'élaboration.

Avant d'approvisionner des lots de composants pour la fabrication de systèmes orbitaux, les grandes agences du spatial (CNES, ESA, NASA, JAXA…) ainsi que les industriels du spatial (EADS, Thales,…) doivent s'assurer de la fiabilité des lots proposés par les fabricants de circuits intégrés. Dans le but d'assurer la fiabilité des composants, des tests sont réalisés suivant des recommandations afin de sélectionner et trier les composants suivant leur tenue à différents modes de défaillance. Parmi tous ces tests, certains sont typiques des applications spatiales : les tests de tenue à la dose. Cette spécificité des tests de tenue à la dose de composants destinés à des applications spatiales est due au fait que l'environnement spatial est un environnement radiatif qui provoque une ionisation dans les matériaux constituant le satellite. Suite à cette ionisation des charges sont créées dans la matière et induisent des modifications au sein des matériaux qui composent les circuits intégrés, ce qui peut provoquer des dérives de leurs caractéristiques électriques. Ces dérives des paramètres électriques en environnement spatial peuvent être perçues comme un vieillissement accéléré des composants électroniques, et des tests sont donc dédiés à prédire et s'assurer du bon fonctionnement des composants même après ce vieillissement accéléré provoqué par la dose. Dans ce travail de thèse nous nous intéressons à l'applicabilité d'une technique de test accéléré des composants bipolaires développée à l'UM2: 'La technique des Débits Commutés'. Une étude de l'effet de la polarisation pendant irradiation a été mené au cours de ce travail de thèse, afin d'appréhender l'impact de la polarisation des composants bipolaires sur les estimations obtenues de façon accélérée grâce à cette technique. / Before supplying lots of components for the manufacture of orbital systems, large space agencies (CNES, ESA, NASA, JAXA ...) and the Industrial Space (EADS, Thales, ...) should ensure the reliability lots offered by manufacturers of integrated circuits. In order to ensure reliability of components, tests are performed following recommendations to select and sort the components according to their resistance to different failure modes. Of all these tests, some are typical for space applications: tests held in the dose. The specificity of the tests held at the dose of components for space applications due to the fact that the environment is a space radiation environment which causes ionization in the materials of the satellite. Following this ionization charges are created in the material and induce changes in the materials that comprise integrated circuits, which can cause drift of their electrical characteristics. These abuses of the electrical parameters in a space environment can be viewed as accelerated aging of electronic components, and tests are dedicated to predict and verify the correct operation of the components even after the accelerated aging caused by dose. In this thesis we investigate the applicability of a technique for accelerated testing of components developed in bipolar UM2: 'The technique of Switched Flows'. A study of the effect of the polarization during irradiation was conducted during this thesis, to understand the impact of the polarization of the bipolar components on the estimates obtained in an accelerated manner using this technique.

La recherche d'énergies propres et renouvelables est un enjeu de premier plan pour lutter contre les changements climatiques. La recherche scientifique sur les piles à combustibles est en constante croissance. Le caractère non polluant et l'efficacité énergétique des piles à combustibles en font une candidate très prometteuse pour un large éventail d'applications (production d'électricité, aérospatial, transport, etc.). Avant que ce type de pile ne soit produit à grande échelle, son coût de production doit être diminué. Or, cette diminution de prix passe par la recherche de matériaux performants, à faible coût et faciles à mettre en oeuvre. La PEMFC (pile à combustible à membrane échangeuse de protons) est une pile à combustible à electrolyte solide constituée d'une membrane de polymère acide. Son principe de fonctionnement est de transformer l'énergie chimique en énergie électrique par le biais de réactions électrochimiques. Cette pile a une vie utile de plusieurs milliers d'heures, du fait que c'est une pile à électrodes non consommables. La PEMFC est alimentée par de l'hydrogène et de l'oxygène moléculaire; son seul rejet est de l'eau. Cette pile est formée de plusieurs unités individuelles connectées en série et séparées entre elles par des plaques bipolaires. Ces plaques bipolaires ont plusieurs rôles au sein de la PEMFC: elles conduisent les électrons entre les différentes unités, assurent la distribution des gaz réactifs sur la surface des électrodes et procurent un support mécanique à la pile. Le coût élevé des PEMFC est son principal désavantage par rapport au moteur à combustion. C'est entre autre pour cette raison que la PEMFC est le sujet d'intenses recherches. D'énormes efforts sont faits pour trouver des matériaux moins coûteux aux performances élevées et des procédés de mise en oeuvre plus rentables. Ainsi, il sera possible de produire des PEMFC économiquement concurrentielles par rapport aux autres modes de propulsion automobile. Le sujet de cette étude est de produire une plaque bipolaire à base de matériaux peu onéreux par un procédé de mise en oeuvre simple. De plus, les paramètres de mise en oeuvre devront être optimisés de façon à obtenir un matériau aux propriétés améliorées. L'ultime étape de ce projet est de comparer les performances de la plaque bipolaire produite à celles d'une plaque bipolaire commerciale dans une PEMFC. La conception d'une plaque bipolaire doit tenir compte des conditions d'opération de la PEMFC: température, pression et présence de gaz corrosifs. Les matériaux utilisés pour la fabrication de plaques bipolaires doivent rencontrer certaines exigences en matière de conductivité électrique, perméabilité aux gaz et résistance mécanique et chimique. C'est pour cette raison que le matériau développé doit subir une étroite caractérisation avant d'être employé dans la PEMFC. Le graphite et l'acier sont les matériaux les plus couramment utilisés pour la fabrication des plaques bipolaires grâce à leur excellente conductivité électrique. Par contre, ils présentent certains désavantages: le graphite est massif et fragile alors que l'acier est sujet à la corrosion. De plus, ces deux matériaux nécessitent de l'usinage mécanique, ce qui en augmente le coût et diminue la cadence de production. Les polymères sont des candidats très intéressants pour la fabrication de cette pièce de la PEMFC puisque ces derniers ont une faible densité, sont peu onéreux, faciles à mettre en oeuvre par des procédés industriels continus et ne se corrodent pas. Par contre, ils sont des isolants électriques. Pour palier à ce désavantage par rapport au graphite et à l'acier, il faut incorporer des charges solides conductrices lors de leur mise en oeuvre. Ainsi, il est possible de fabriquer une plaque bipolaire de polymère contenant des charges conductrices par le procédé d'extrusion et de pressage à chaud. L'extrudeuse permet de produire une plaque mince sur laquelle le design de la plaque bipolaire est obtenu par compression à chaud. Ces opérations sont suivies par une étape de découpe pour obtenir une plaque bipolaire. Pour ce projet, une extrudeuse bi-vis co-rotative a été utilisée pour effectuer divers mélanges à base de polymères et de charges conductrices. Ces types de mélanges sont appelés composites, ils sont composés d'une matrice de polymère et de charges solides. Le mélange obtenu a ensuite été moulé par compression à chaud dans un moule ayant les empreintes du design de la plaque bipolaire. Divers mélanges ont été caractérisés : ? Polyvinilidiène fluorure (PVDF) avec noir de carbone (CB). ? Polyvinilidiène fluorure avec noir de carbone et graphite (GR). ? Polyethylene téréphthalate (PET) avec noir de carbone. ? Polyethylene téréphthalate avec noir de carbone et graphite. ? Polyvinilidiène fluorure, polyethylene téréphthalate avec noir de carbone. ? Polyvinilidiène fluorure, polyethylene téréphthalate avec noir de carbone et graphite. Afin de caractériser les matériaux développés dans le cadre de ce projet, les propriétés électriques, les propriétés mécaniques et la perméabilité aux gaz ont été caractérisées. La plaque bipolaire finale a été développée à partir d'un mélange de PVDF et de deux types de charges conductrices, du CB et du GR. Les performances dans une PEMFC de cette plaque bipolaire ont été comparées à celle d'une plaque bipolaire commerciale fournie avec la pile.

Le trouble bipolaire est une maladie psychiatrique grave qui affecte de façon significative la population générale, et dont la physiopathologie nous est encore largement inconnue. Il a été rapporté que les enfants de patients souffrant de troubles bipolaires ont un risque plus élevé de développer différents types de troubles de l’humeur. L’'évaluation de ces personnes alors qu’ils sont à un âge précédant celui d'apparition de la maladie est une stratégie pertinente pour élucider le développement probable du trouble bipolaire ou d'autres troubles affectifs tel la dépression majeure, ainsi que leurs facteurs de risque concomitants. Les études qui utilisent l'imagerie par résonance magnétique pour examiner ces jeunes à haut risque (HR) nous donnent la possibilité d'identifier des vulnérabilités génétiques et/ou des marqueurs potentiels de risque d’apparition précoce, en mesurant la nature et l'ampleur des changements du cerveau qui se produisent au cours du développement de cette maladie et / ou de maladies associées au trouble bipolaire. Cette thèse contribue à la recherche dans ce domaine en explorant la morphologie du cerveau chez des adolescents et jeunes adultes asymptomatiques qui ont un risque élevé de développer le trouble bipolaire. Dans la première étude (cf. Chapitre II), nous avons effectué une métaanalyse d’études publiées utilisant la morphométrie cérébrale basée voxel (« voxel-based morphometry ») comparant la matière grise et blanche de patients avec un diagnostic de trouble bipolaire à des sujets sains, dans le but de mieux expliquer et comprendre les changements neuroanatomiques reliés à la maladie. Cette méta-analyse a démontré l'implication de régions spécifiques de matière grise et blanche, particulièrement les cortex frontaux, cingulaire, et parahippocampiques, le striatum, et les connections de matière blanche situées dans le lobe temporal, le cingulum et dans le cortex insulaire. À la lumière de ces résultats, nous avons voulu investiguer ces mêmes régions chez des individus asymptomatiques mais à risque de développer une maladie bipolaire, afin d’y déceler, si possible, des indices du développement précoce de la maladie. Ainsi, notre deuxième étude (cf. Chapitre III) explore à l’aide de différentes techniques la matière grise et blanche de huit enfants de patients bipolaires recrutés au Québec, comparés à des sujets témoins, sans antécédents familiaux de troubles psychiatriques, et appariés pour l'âge et pour le sexe. Les résultats chez les enfants à haut risque révèlent des altérations principalement situées dans les volumes et les épaisseurs corticales des régions parahippocampiques, pariétales et frontales, ainsi qu’une intégrité réduite de la matière blanche dans les connexions fronto-thalamique. Avec cette étude nous avons confirmé l’implication des cortex frontaux et parahippocampique non seulement dans la maladie bipolaire mais aussi comme possible endophenotype relié à un risque génétique de développer ce trouble. Enfin, nous avons étudié l'intégrité de la matière blanche dans un plus grand échantillon de jeunes à HR pour les troubles de l'humeur recrutés en Écosse, à l’entrée dans l’étude ainsi qu’aux suivis longitudinaux, alors que certains HR ont développé un trouble affectif (dépression majeure). Les différences d'intégrité de matière blanche entre les membres de la famille des patients et les contrôles ont été analysées via l’imagerie par résonance magnétique de diffusion. De façon générale, nous avons remarqué une intégrité réduite dans les connections de la matière blanche chez tous les sujets à haut risque par rapport aux témoins (cf. Chapitre IV) à l’entrée dans l’étude. De plus, nous avons démontré une association entre l'intégrité de la matière blanche dans différentes régions cérébrales et les symptômes dépressifs sous-cliniques dès l’entrée dans l’étude chez les sujets HR qui ont développé une dépression lors du suivi. Finalement, nous avons détecté une perte progressive de l'intégrité de la matière blanche dans le temps dans tous les sujets (HR comme témoins) lors du suivi longitudinal, mais aucune différence entre les sous-types de HR et les témoins (cf. Chapitre V). Cette thèse fournit donc des preuves convaincantes que les individus à HR présentent des caractéristiques neuroanatomiques distinctes dans la matière grise et blanche comparativement à des individus de même âge et sexe. Ces résultats ont des implications théoriques et cliniques importantes qui contribuent à clarifier les caractéristiques morphologiques de ce groupe et d'augmenter notre connaissance de la physiopathologie du trouble bipolaire, dans le but d'améliorer le processus de diagnostic. / Bipolar disorder (BD) is a severe psychiatric disorder that affects a considerable proportion of humankind, and whose pathophysiology is still mostly unknown. Because relatives of patients with bipolar disorders are known to be at heightened risk for developing different types of mood disorders, the assessment of these individuals at an age that typically precedes disease onset is a relevant strategy for elucidating developmental and risk factors associated with an increased risk for BD and other affective disorders such as major depression. Magnetic resonance imaging (MRI) investigations in youths at high risk (HR) can help identify genetic vulnerabilities and potential risk markers of the earliest presence, nature, and extent of brain changes that occur during development of this illness and/or diseases associated with BD. This dissertation contributes to the body of research in this field by exploring brain morphology in asymptomatic adolescents and young adults at high risk of developing BD. In the first study (cf. Chapter II), we performed a meta-analysis of voxelbased morphometry (VBM) studies comparing grey and white matter in patients diagnosed with BD to healthy subjects, in order to better explain and understand the neuroanatomical changes related to the disease. This metaanalysis demonstrated the involvement of some gray and white matter regions, especially the frontal, cingulate, and parahippocampal cortices, the striatum, and connections located in the temporal lobe, the cingulate and insular cortices. In light of this study, we wished to explore the same regions in a group of asymptomatic subjects at high risk of developing the disease. Thus, in our second study (cf. Chapter III), we explored gray and white matter morphology using different techniques in eight children of BD patients from Québec compared with age- and sex-matched control individuals without family history of psychiatric disorders. Results reveal alterations in BD offsprings mainly located in cortical volumes and thicknesses in limbic, parietal, and frontal areas, as well as reduced white matter integrity in frontothalamic connections. With this study we confirmed the involvement of the frontal and parahippocampal cortices not only in bipolar disorder, but also as a possible endophenotype associated with a genetic risk of developing this illness. Finally, we investigated white matter (WM) integrity using diffusion tensor images (DTI) in a bigger sample of young subjects at HR of mood disorders recruited in Scotland. WM integrity differences between relatives of BD patients and controls were analyzed both at baseline and after longitudinal follow-up, at which point some high-risk subjects developed major depressive disorder. A reduced WM integrity in genetic high-risk subjects compared with controls was confirmed in this largest Scottish sample (cf. Chapter IV). Moreover, we demonstrated an association between WM integrity in different regions and sub-clinic symptoms of depression at baseline in HR subjects. Finally, we detected a progressive loss of WM integrity with time in both HR subjects and controls (cf. Chapter V). This dissertation provides compelling evidence that HR individuals present distinct neuroanatomical characteristics in both gray and white matter. The results have important theoretical and clinical implications, in that they contribute to clarifying the morphological features of this group and increasing our knowledge of the pathophysiology of BD in order to ameliorate the diagnostic process.

Introduction : Des efforts importants ont été faits pour détecter la vulnérabilité à développer des troubles mentaux sévères avant l'apparition des symptômes de sorte qu'une intervention rapide puisse être proposée. Bien que plusieurs biomarqueurs soient développés à cette fin, aucun n'est encore prêt pour être utilisé dans le milieu clinique, et plus d'un biomarqueur pourrait être nécessaire. La réponse rétinienne à la lumière mesurée avec l'électrorétinogramme(ERG) est l'un des biomarqueurs très prometteurs étant donné qu'il a déjà été démontré que des patients souffrant de schizophrénie, d'une maladie bipolaire ou d'une dépression montraient des anomalies à l'ERG, et aussi en raison de son accessibilité et de sa faisabilité qui a été déjà prouvée. L'objectif général de cette thèse est de contribuer au développement et à l'utilisation clinique de l'ERG en tant que marqueur biologique des troubles mentaux sévères et de fournir des recommandations comme guide pour les futures études de dépistage prospectives. Les objectifs spécifiques de la thèse sont les suivants : Objectif 1: Tester l'existence de deux profils ERG chez les jeunes à risque génétique de développer des troubles mentaux sévères en fonction de leurs mesures ERG et tester leur association avec le fonctionnement cognitif. Objectif 2: Améliorer l'utilité clinique de l'ERG en tant qu'outil biologique pour surveiller le risque de SMI en établissant trois niveaux de certitude diagnostique. Objectif 3: Identifier les caractéristiques de conception des interventions non pharmacologiques qui peuvent être liées à l'attrition sur la base d'une revue systématique, parmi les jeunes à risque de psychose et les jeunes patients psychotiques dans les essais cliniques randomisés. Méthodes : Une analyse de grappes a été réalisée utilisant des mesures ERG de 107 descendants à risque pour tester l'existence de deux sous-groupes avec des profils ERG différents (Objectif 1). Ensuite, les appartenances au sous-groupe ERG ont été associées à leurs performances cognitives. Pour améliorer le développement et l'utilité clinique de l'ERG (Objectif 2), une régression logistique a été modélisée parmi un échantillon de N=301 patients SMI et N=200 témoins, en utilisant l'ERG comme principal facteur prédictif. L'estimation a été effectuée dans un set de données d'apprentissage, tandis que la validation externe et la capacité discriminante ont été évaluées dans un set de données test. Une analyse de la courbe de décision et l'identification d'un niveau d'incertitude ont été aussi effectuées pour évaluer l'utilité clinique et améliorer la prédiction. Finalement, 176 essais cliniques randomisés d'interventions non pharmacologiques ont été inclus dans une méta-analyse pour estimer les niveaux d'attrition dans la population à haut risque par rapport aux individus diagnostiqués. Des analyses de sous-groupes et de méta-régression ont également été réalisées pour atteindre l'objectif 3. Résultats : D'abord, deux groupes ont été identifiés parmi la population à haut risque : l'un montrait des anomalies ERG et un autre montrait des réponses ERG très proches à celles du groupe contrôle. Le premier groupe était 2,7 fois plus susceptible d'appartenir au sous-groupe avec le profil cognitif plus affecté. Deuxièmement, l'ERG a présenté une sensibilité (91 %) et une spécificité (89 %) au moment de distinguer les patients SMI des témoins, après avoir pris en en compte le niveau d'incertitude diagnostique. Le bénéfice net de l'utilisation du modèle de régression ERG pour décider du plan d'action a dépassé celui de deux scénarios extrêmes hypothétiques : 1) tout le monde devrait recevoir une intervention, ou 2) personne ne devrait recevoir d'intervention. Troisièmement, la méta-analyse a montré que les études incluant des individus à haut risque présentaient les taux d'attrition les plus élevés (0,29) ; cependant, aucune différence statistique n'a été trouvée entre les études des patients jeunes avec un maladie psychotique diagnostiquée. Conclusion : Cette thèse a montré des résultats favorables pour considérer l'ERG comme un biomarqueur qui pourrait être inclus dans le cadre d'un système multicomposant multimodal de dépistage pour le SMI. Il est conseillé d'inclure un niveau d'incertitude dans les prédictions des stades précoces. De plus, des interventions rapides devraient être proposées, par exemple parmi les plus étudiées: la psychoéducation, les thérapies cognitivo-comportementales. Il est recommandé que les interventions ciblant la population à risque incluent des approches neurocognitives et des stratégies de suivi adéquates. / Introduction: Substantial efforts have been made to predict the susceptibility to develop a severe mental illness (SMI) before the apparition of symptoms such that prompt intervention can be offered. Although several biomarkers are being developed for this purpose, none is ready for clinical use in psychiatry and more than one may be necessary. The retinal response to light measured with an electroretinogram (ERG) is one of the very promising biomarkers given that it has ERG anomalies were detected among patients with schizophrenia, bipolar disorder or depression, and also because of its accessibility and feasibility. The general objective of this thesis is to contribute to the development and clinical use of the ERG as a predictive marker of SMI and to provide recommendations as a guide for future prospective screening studies. The thesis specific objectives are the following : Objective 1: To test the existence of two distinct ERG profiles among youth at genetic risk of SMI based on their ERG measurements and test their association with cognitive functioning. Objective 2: To enhance the clinical usefulness of ERG as a biological tool to monitor the risk of SMI by establishing three levels of predictive certainty. Objective 3: To identify design characteristics of non-pharmacological interventions that may be related to attrition based on a systematic review, among the youth at-risk of psychosis and young psychotic patients in randomized clinical trials (RCTs). Methods: A clustering analysis using ERG measurements of 107 at-risk offspring was performed to test the existence of two subgroups with different ERG profiles (Objective 1). Then, the ERG subgroup memberships were associated with their cognitive performances. To enhance the development and clinical utility of the ERG (Objective 2), a logistic regression was modeled among a sample of N=301 SMI patients and N=200 controls, using ERG as the main predictive factor. The estimation was performed in a training dataset, while external validation and discriminative ability were assessed in a testing dataset. Also, a decision curve analysis and an uncertain predictive level identification were performed to assess clinical usefulness and enhance prediction. Finally, 176 randomized clinical trials (RCTs) of non-pharmacological interventions were included in a meta-analysis to estimate the attrition levels in the high-risk population compared to diagnosed individuals. Subgroup and meta-regression analyses were also conducted to achieve Objective 3. Results: First, two clusters were identified among the high-risk offspring: one showed ERG anomalies, and another showed control-like ERG responses. Moreover, the former cluster was 2.7 times more likely to belong to the most detrimental cognitive profile subgroup among offspring. Second, the ERG presented very high sensitivity (91%) and specificity (89%) in distinguishing SMI patients from controls, after considering uncertainty levels. And, the net benefit of using the ERG regression model to decide the course of action exceeded that of two hypothetical extreme scenarios:1) assuming everyone should receive an intervention, or 2) assuming no one should receive any intervention. Third, the meta-analysis showed that studies including high-risk individuals presented the highest attrition rates (0.29); however, no statically differences were found with studies that included young individuals with a diagnosed psychotic disorder. Conclusion: This thesis showed favorable results to consider ERG as a biomarker that maybe included as part of a multicomponent screening system for SMI in the future. In this regard, it is advisable to include uncertainty as a possible diagnosis level, especially in the early stages. Moreover, prompt interventions should be offered, for example, psychoeducation, cognitive behavior therapies amongst the most studied. It is recommended that interventions targeting the at-risk population include neurocognitive approaches and adequate follow-up strategies.

L'objectif de la présente étude est de décrire la nature et la sévérité des difficultés de sommeil et les problèmes de fonctionnement diurne des individus qui ont un trouble bipolaire lorsqu'ils sont dans la phase euthymique de la maladie. Quatorze participants avec un trouble bipolaire sont comparés à 13 participants avec insomnie primaire et à 13 individus sans problème de santé mentale et sans insomnie sur différents paramètres du sommeil et du fonctionnement diurne provenant de l'agenda du sommeil, de l'actigraphie et de mesures auto-rapportées. Les résultats font ressortir que les individus avec un trouble bipolaire ont un sommeil similaire à celui des participants sans problème de santé mentale/insomnie et significativement moins problématique que celui des personnes avec insomnie. Ces derniers prennent plus de temps pour s'endormir, passent plus de temps éveillés après l'endormissement initial, dorment moins longtemps et ont un sommeil moins efficace comparativement aux deux autres groupes. Néanmoins, les participants avec un trouble bipolaire demeurent avec certaines insatisfactions à l'égard de leur sommeil. De plus, leur profil de fonctionnement diurne se rapproche davantage de celui des personnes qui souffrent d'insomnie; ils sont moins actifs le jour, sont moins constants dans la réalisation de leurs tâches quotidiennes et se plaignent d'hypersomnie. Ces résultats, combinés à ceux d'études antérieures, suggèrent que les altérations du sommeil dans le trouble bipolaire sont variables même au cours des phases de rémission, que les plaintes de sommeil rencontrées dans ce problème de santé mentale ne sont pas forcément identiques à celles rapportées par les personnes qui souffrent d'insomnie et que les patrons de fonctionnement diurne semblent être plus constants d'une étude à l'autre. Des interventions visant à augmenter le niveau de stimulation et à renforcer une routine de vie pourraient être intégrées dans une approche globale de prévention des rechutes du trouble bipolaire.

Face à la diminution des ressources énergétiques et à l’augmentation de la pollution des énergies fossiles, de très nombreuses recherches sont actuellement menées pour produire de l’énergie propre et durable et pour réduire l’utilisation des sources d’énergies fossiles caractérisées par leur production intrinsèque des gaz à effet de serre. La pile à combustible à membrane échangeuse de protons (PEMFC) est une technologie qui prend de plus en plus d’ampleur pour produire l’énergie qui s’inscrit dans un contexte de développement durable. La PEMFC est un dispositif électrochimique qui fonctionne selon le principe inverse de l’électrolyse de l’eau. Elle convertit l’énergie de la réaction chimique entre l’hydrogène et l’oxygène (ou l’air) en puissance électrique, chaleur et eau; son seul rejet dans l’atmosphère est de la vapeur d’eau. Une pile de type PEMFC est constituée d’un empilement Électrode-Membrane-Électrode (EME) où la membrane consiste en un électrolyte polymère solide séparant les deux électrodes (l’anode et la cathode). Cet ensemble est intégré entre deux plaques bipolaires (BP) qui permettent de collecter le courant électrique et de distribuer les gaz grâce à des chemins de circulation gravés sur chacune de ses deux faces. La plupart des recherches focalisent sur la PEMFC afin d’améliorer ses performances électriques et sa durabilité et aussi de réduire son coût de production. Ces recherches portent sur le développement et la caractérisation des divers éléments de ce type de pile; y compris les éléments les plus coûteux et les plus massifs, tels que les plaques bipolaires. La conception de ces plaques doit tenir compte de plusieurs paramètres : elles doivent posséder une bonne perméabilité aux gaz et doivent combiner les propriétés de résistance mécanique, de stabilité chimique et thermique ainsi qu’une conductivité électrique élevée. Elles doivent aussi permettre d’évacuer adéquatement la chaleur générée dans le cœur de la cellule. Les plaques bipolaires métalliques sont pénalisées par leur faible résistance à la corrosion et celles en graphite sont fragiles et leur coût de fabrication est élevé (dû aux phases d’usinage des canaux de cheminement des gaz). C’est pourquoi de nombreuses recherches sont orientées vers le développement d’un nouveau concept de plaques bipolaires. La voie la plus prometteuse est de remplacer les matériaux métalliques et le graphite par des composites à matrice polymère. Les plaques bipolaires composites apparaissent attrayantes en raison de leur facilité de mise en œuvre et leur faible coût de production mais nécessitent une amélioration de leurs propriétés électriques et mécaniques, d’où l’objectif principal de cette thèse dans laquelle on propose: i) un matériau nanocomposite développé par extrusion bi-vis qui est à base de polymères chargés d’additifs solides conducteurs, incluant des nanotubes de carbone. ii) fabriquer un prototype de plaque bipolaire à partir de ces matériaux en utilisant le procédé de compression à chaud avec un refroidissement contrôlé. Dans ce projet, deux polymères thermoplastiques ont été utilisés, le polyfluorure de vinylidène (PVDF) et le polyéthylène téréphtalate (PET). Les charges électriquement conductrices sélectionnées sont: le noir de carbone, le graphite et les nanotubes de carbones. La combinaison de ces charges conductrices a été aussi étudiée visant à obtenir des formulations optimisées. La conductivité électrique à travers l’épaisseur des échantillons développés ainsi que leurs propriétés mécaniques ont été soigneusement caractérisées. Les résultats ont montré que non seulement la combinaison entre les charges conductrices influence les propriétés électriques et mécaniques des prototypes développés, mais aussi la distribution de ces charges (qui de son côté dépend de leur nature, leur taille et leurs propriétés de surface), avait aidé à améliorer les propriétés visées. Il a été observé que le traitement de surface des nanotubes de carbone avait aidé à l’amélioration de la conductivité électrique et la résistance mécanique des prototypes. Le taux de cristallinité généré durant le procédé de moulage par compression des prototypes de plaques bipolaires ainsi que la cinétique de cristallisation jouent un rôle important pour l’optimisation des propriétés électriques et mécaniques visées. / Faced to the declining of energy resources and the increase of energy pollution, many researches are focused on the production of clean and sustainable energy in order to reduce the use of fossil sources energy since they are the main source of greenhouse gases production. The Proton Exchange Membrane Fuel Cell (PEMFC) is a technology that is becoming increasingly important for clean and sustainable energy production. The PEMFC is an electrochemical device that operates according to the principle of inverse electrolysis of water. A PEMFC converts the chemical reaction between hydrogen and oxygen (or air) into electrical power, heat and water, while releasing only water steam into the atmosphere. A PEMFC consists of a bended multilayer Electrode-Membrane-Electrode (EME), where the membrane is a solid polymer electrolyte separating the anode and the cathode. This set is built between two bipolar plates used for collecting the electrical current and distributing the gas (hydrogen or oxygen) through gas flow paths etched on each face of the bipolar plates. Most of the recent research focused on the improvement of PEMFC performances, their durability and the reduction of their production cost. A lot of work was done on the development and characterization of the different elements of PEMFCs, including the bipolar plates, considered as one of the most expensive and most massive parts. The design of the bipolar plates must consider several parameters. They should combine good mechanical strength, good chemical and thermal stability, sufficient electrical conductivity and good ability to remove heat generated in the heart of the cell. Metal bipolar plates are penalized by their corrosion resistance, which causes a reduction of the cell life. Those obtained from graphite are brittle and their manufacturing cost is high (mainly due to channels machining cost). Therefore, much research is focused on the development of new concepts of bipolar plates in order to replace metals and graphite by new polymer based composites. The latter appear to be more attractive because of their good processing ability that could help reducing the production cost of PEMFCs. However, much more research has to be done on the improvement of their electrical and mechanical properties, which is the main objective of the present thesis in which we propose: i) To develop by twin-screw extrusion process an optimized polymer nanocomposite material in which conductive solid additives are incorporated, including carbon nanotubes. ii) Fabricate a bipolar plate prototype from theses optimized nanocomposites by using the compression molding process under controlled cooling. In this project, two thermoplastic polymers have been used as the matrix: polyvinylidene fluoride (PVDF) and polyethylene terephthalate (PET). Three electrically conductive fillers were also used: carbon black, graphite and carbon nanotubes. Various combinations of these conductive additives were also studied in order to develop optimized nanocomposite formulations. Through-plane electrical conductivity of the developed nanocomposites as well as their mechanical properties have been carefully characterized. The obtained results showed that not only the combination of the conductive additives influences the nanocomposites through-plane conductivity and their mechanical properties, but also the distribution of these solid additives (which in turn depends on their nature, their size and their surface properties) helped to improve these properties. It has been observed that the surface treatment of the carbon nanotubes used in this study helped to increase both through-plane conductivity and mechanical strength of the developed bipolar plate prototypes. It was also observed that the crystallinity generated during bipolar plate cooling inside the compression mold as well as the crystallization rate play an important role in the optimization of the through-plane electrical conductivity and mechanical properties.

De nos jours, l'industrie de la microélectronique développe des nouvelles technologies qui permettent l'obtention d'applications du quotidien alliant rapidité, basse consommation et hautes performances. Pour cela, le transistor, composant actif élémentaire et indispensable de l'électronique, voit ses dimensions miniaturisées à un rythme effréné suivant la loi de Moore de 1965. Cette réduction de dimensions permet l'implémentation de plusieurs milliards de transistors sur des surfaces de quelques millimètres carrés augmentant ainsi la densité d'intégration. Ceci conduit à une production à des coûts de fabrication constants et offre des possibilités d'achats de produits performants à un grand nombre de consommateurs. Le MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor), transistor à effet de champ, aussi appelé MOS, représente le transistor le plus utilisé dans les différents circuits issus des industries de la microélectronique. Ce transistor possède des longueurs électriques de 14 nm pour les technologies industrialisables les plus avancées et permet une densité intégration maximale spécialement pour les circuits numériques tels que les microprocesseurs. Le transistor bipolaire, dédié aux applications analogiques, fut inventé avant le transistor MOS. Cependant, son développement correspond à des noeuds technologiques de génération inférieure par rapport à celle des transistors MOS. En effet, les dimensions caractéristiques des noeuds technologiques les plus avancés pour les technologies BiCMOS sont de 55 nm. Ce type de transistor permet la mise en oeuvre de circuits nécessitant de très hautes fréquences d'opération, principalement dans le secteur des télécommunications, tels que les radars anticollisions automobiles fonctionnant à 77 GHz. Chacun de ces types de transistors possède ses propres avantages et inconvénients. Les avantages du transistor MOS reposent principalement en deux points qui sont sa capacité d'intégration et sa faible consommation lorsqu'il est utilisé pour réaliser des circuits logiques. Sachant que ces deux types de transistors sont, de nos jours, comparables du point de vue miniaturisation, les avantages offerts par le transistor bipolaire diffèrent de ceux du transistor MOS. En effet, le transistor bipolaire supporte des niveaux de courants plus élevés que celui d'un transistor MOS ce qui lui confère une meilleure capacité d'amplification de puissance. De plus, le transistor bipolaire possède une meilleure tenue en tension et surtout possède des niveaux de bruit électronique beaucoup plus faibles que ceux des transistors MOS. Ces différences notables entre les deux types de transistors guideront le choix des concepteurs suivant les spécifications des clients. L'étude qui suit concerne la fiabilité de ces deux types de transistors ainsi que celle de circuits pour les applications radio fréquences (RF) et aux longueurs d'ondes millimétriques (mmW) pour lesquels ils sont destinés. Il existe dans la littérature de nombreuses études de la fiabilité des transistors MOS. Concernant les transistors bipolaires peu d'études ont été réalisées. De plus peu d'études ont été menées sur l'impact de la fiabilité des transistors sur les circuits. L'objectif de ce travail est d'étudier le comportement de ces deux types de transistors mais aussi de les replacer dans le contexte de l'utilisateur en étudiant la fiabilité de quelques circuits parmi les plus usités dans les domaines hyperfréquence et millimétrique. Nous avons aussi essayé de montrer qu'il était possible de faire évoluer les règles de conception actuellement utilisées par les concepteurs tout en maintenant la fiabilité attendue par les clients.

Dans un contexte de changements climatiques palpables, la recherche dans le domaine des énergies ± propres ¿ devient de plus en plus valorisée. La technologie des piles à combustibles en est une voie qui intéresse les chercheurs autant que les décideurs. Pour cause, leur utilisation à grande échelle est potentiellement capable de défaire la dépendance aux combustibles fossiles. Ces derniers sont en effet accusés de dérégler l'équilibre climatique, mais aussi de créer des tensions internationales. La ± pile à combustible à membrane échangeuse de protons ¿, ou PEMFC pour ± Proton Exchange Membrane Fuel Cell ¿, est une catégorie de piles à combustibles prometteuse, surtout pour les applications mobiles et de transport. Les PEMFC sont des appareils capables de convertir une énergie stockée chimiquement en courant électrique durant des milliers d'heures. La chaîne de réactions qui le permet est respectueuse de l'environnement : son seul rejet dans l'atmosphère est de la vapeur d'eau. Une PEMFC est composée de plusieurs unités qui produisent un courant électrique continu. Les plaques bipolaires ou BPP, abréviation anglaise de ±BiPolar Plates¿ constituent les extrémités de chaque unité. Elles ont pour rôle principal d'assurer le passage des électrons entre les unités adjacentes et de distribuer l'hydrogène ou l'oxygène de façon homogène sur toute la surface des électrodes de chaque unité. Cette dernière étape est assurée grâce à des chemins de circulation de gaz gravés sur chaque face de la BPP. Il existe cependant un frein au développement de cette technologie; son coût. En effet, celui-ci reste encore élevé et empêche les fabricants d'y associer un avantage concurrentiel substantiel. Pourtant, la concrétisation de l'avenir prometteur des PEMFC passe indéniablement par une industrialisation et leur intégration dans des produits compétitifs. La présente étude concerne le développement de nouveaux matériaux pour l'un des éléments les plus massifs ± plaques bipolaires ¿. Pour réduire les coûts, un travail de recherche dans ce domaine peut explorer deux voies: trouver des matériaux alternatifs moins onéreux ou bien, innover dans la fabrication et la mise en oeuvre. Dans ce projet, les deux démarches ont été explorées. Le milieu intérieur d'une PEMFC est relativement chaud, corrosif et possède une pression spécifique. La conception des BPP doit donc tenir compte de plusieurs paramètres. Le produit doit non seulement répondre aux exigences de conductivité électrique, mais aussi de résistances chimique, thermique et mécanique. Établir un compromis entre les propriétés finales s'avère donc nécessaire, en particulier lorsque celles-ci varient de manière opposée. Traditionnellement fabriquées en graphite, les BPP sont les éléments les plus massifs et les plus coûteux dans une PEMFC. Le but de ce projet est de développer, via un procédé de mise en oeuvre viable industriellement, un matériau léger constitué d'un polymère thermoplastique chargé d'additifs solides, électriquement conducteurs. En plasturgie, la mise en oeuvre de matériaux par un processus continu est le meilleur moyen qui permet d'accéder éventuellement à une production industrielle. Dans cette étude, le procédé d'extrusion a été utilisé. Celui-ci a permis de produire en continu des surfaces plates à épaisseurs contrôlées. Pour fabriquer une BPP à base de matériaux polymères, il est possible d'associer le procédé d'extrusion à des étapes de calandrage, de découpe et de compression à chaud. La phase de compression permet alors de graver les chemins de circulation des gaz sur chaque face de la BPP. Dans cette étude, une filière plate montée sur une extrudeuse bi-vis contra-rotatives a été utilisée pour produire des feuilles d'épaisseur 2.5 mm. Les mélanges étaient formés d'une matrice Polyéthylène Téréphtalate, PET, et de plusieurs charges électriques. Ces additifs ont été choisis en fonction de leurs dimensions, de leurs formes et de leurs conductivités électriques. La combinaison de plusieurs charges visait à obtenir un effet synergétique. Deux charges ont été systématiquement utilisées: un noir de carbone à surface spécifique élevée et un graphite synthétique en forme de feuillets. Deux autres charges ont aussi été séparément testées pour examiner leurs effets sur la conductivité électrique. Il s'agit de nanotubes de carbone et de billes de verre enduites d'une mince couche d'argent. Plusieurs propriétés ont été caractérisées pour faire une comparaison avec les valeurs visées pour une BPP. Il s'agit principalement de la conductivité électrique, de la résistance mécanique, ainsi que de la perméabilité au gaz. Des observations au microscope électronique ont par ailleurs permis d'expliquer certains phénomènes électriques. Des résultats encourageants ont été obtenus grâce à la combinaison de charges.

Titre de l'écran-titre (visionné le 16 août 2023) / Au cours des dernières années, la question de l'accès aux soins de santé mentale a été minutieusement étudiée par divers gouvernements, notamment ceux du Québec et du Canada, et plusieurs recommandations ont été formulées pour l'améliorer. Trois maladies chroniques, soit le trouble dépressif majeur, le trouble bipolaire et la schizophrénie, ont un impact particulièrement important sur la qualité de vie et la productivité des personnes qui en sont atteintes. Cela entraîne d'importants coûts sociaux et pertes financières, qui s'élèvent à des centaines de milliards de dollars annuellement au Canada, aux États-Unis et en Europe. Garantir la meilleure qualité de soins et l'accès aux ressources en santé mentale pour ces patients contribuerait donc à leur mieux-être et à celui de la société, tout en réduisant le fardeau financier associé. Les dossiers administratifs des systèmes de santé gouvernementaux offrent la possibilité d'explorer une grande quantité de données recueillies sur une longue période. Ces données transactionnelles enregistrent les contacts des patients avec le système de santé et collectent des informations de nature organisationnelle et financière, telles que le jour, le lieu, le coût, le motif de la visite ainsi que le médecin qui l'a effectuée et le diagnostic associé. Bien qu'elles ne contiennent pas d'information sur les symptômes ou l'intensité d'une maladie, ces données enregistrées à travers le temps permettent tout de même de reconstituer la trajectoire de santé d'un patient ainsi que les diagnostics posés. Ainsi, ces données peuvent être utilisées dans l'analyse de la trajectoire de service d'une maladie, définie comme les caractéristiques des interactions d'un patient avec le système de santé, même lorsque certaines informations cliniques sont manquantes. La disponibilité des données collectées dans les systèmes de soins de santé, couplée à l'amélioration de l'analyse prédictive et de la modélisation, peut permettre d'obtenir des informations significatives. Notre objectif est de démontrer qu'il est possible d'extraire de ces bases de données déjà existantes de nouvelles informations ayant le potentiel d'optimiser la gestion du traitement de certaines maladies et les modalités de prestation de services dans le système de santé, afin de contribuer à son amélioration avec une approche axée sur les données. Un modèle de clustering non supervisé a été appliqué aux données de la Régie de l'assurance maladie du Québec (RAMQ), afin d'identifier les trajectoires de service des patients qui présentent des problèmes mentaux à partir de leurs données administratives de santé. Nos résultats suggèrent qu'une stabilité du diagnostic tout au long de la trajectoire d'un patient pourrait être un facteur clé dans la définition de ces trajectoires de service. Nous avons observé trois types différents, caractérisés respectivement par des diagnostics stables et une consommation de soins intermédiaire, des diagnostics instables et une forte consommation de soins, et des diagnostics instables et une faible consommation de soins. En effet, notre analyse a indiqué qu'un taux plus élevé de changements de diagnostic serait associé à un taux plus élevé de changement de médecins à travers les trajectoires. Cette situation pourrait être considérée comme tributaire de la capacité du prestataire de santé à assurer la continuité des soins ou l'accès aux médecins. Ensemble, ces observations suggèrent qu'une part de l'hétérogénéité clinique des trajectoires chez les patients pourrait provenir des services reçus. L'utilisation de modèles de régression sur nos données suggère qu'un parcours de soins régulier peut améliorer la stabilité de la trajectoire du patient. En fait, les patients qui ont moins souvent changé de médecin, et qui étaient pour la plupart sous les soins de spécialistes, ont tendance à avoir peu de changements de diagnostic. Jumelé avec des informations sur la prévalence estimée d'un trouble donné dans la population dans le futur, ce constat pourrait aider les gestionnaires de soins de santé à mieux prévoir le besoin de spécialistes dans leurs institutions. Le moment du diagnostic et les suivis réguliers semblent également contribuer à diminuer le changement de diagnostic : ces résultats suggèrent que plus de ressources sont nécessaires en début de trajectoire afin d'assurer un diagnostic correct, tout en soulignant l'importance des suivis réguliers et d'une charge de travail adéquate pour les médecins spécialisés. Nos résultats ont le potentiel de motiver de futures études abordant ces questions si importantes pour les décideurs. / In recent years, various governments have carefully considered the issue of access to mental care, among which Quebec and Canada, with several appeals to improve the health care system. Among mental disorders, three chronic diseases in particular, Major Depressive Disorder (MDD), Bipolar Disorder (BP) and Schizophrenia (SZ), have a profound impact on both patients' quality of life and productivity involving economic costs that amount to hundreds of billions of dollars yearly in Canada, United the States and Europe. Guaranteeing the highest quality of care and access to resources for health patients is thus paramount for an improved functioning of society. Governmental administrative health records offer the opportunity to explore a vast amount of data collected for a long period of time. These transactional data register contacts with the health care system, and collect information of organizational and financial nature, such as date, place, cost, reason for the visit, the doctor who performed it and the associated diagnosis. While they do not gather symptoms or severity of a disease, that especially in the case of mental diseases could be difficult to correctly assess, the longitudinal data recorded allow to reconstruct the health trajectory of a patient as well as the given diagnoses. Thus, they can be used in the analysis of the service trajectory of a disease, defined as the characteristics of the interactions of a patient with the health care system, even when clinical information is missing. The availability of data collected in health care systems together with the improvements in predictive analysis and modelling allows to obtain meaningful insights, with the goal of extracting novel information having the potential of optimizing illness management and modalities of service delivery and contributing to its improvement with a data-driven approach. Unsupervised clustering models were applied to data from Régie de l'assurance maladie du Québec (RAMQ), in order to identify mental patients' service trajectories from their administrative health records. Our results suggested that the stability of diagnosis across the patient's clinical course could be a key factor in the definition of service trajectories: we observed three different types, characterized respectively by stable diagnoses and intermediate care consumption, unstable diagnoses and high care consumption, and unstable diagnoses and low care consumption. Furthermore, our analysis indicated that a higher rate of diagnosis changes may be associated with a higher rate of change of doctors across the trajectories. The latter could be considered a probable proxy of the care provider' capacity to ensure continuity of care or access to doctors. Altogether, these observations suggest that a portion of the clinical differences in trajectories among patients would be associated with systemic variables, such as change of doctor, specialty of the doctor and number of visits. The use of regression models on our data suggested that a regular care path can improve the stability of the patient trajectory. In fact, patients that had fewer doctor changes and that were mostly under the care of Specialists tend to have fewer diagnosis changes. Coupled with information about the estimated prevalence of a given disorder in the population in the future, health care managers could forecast the need for Specialists. Time of diagnosis and regular follow-ups also seemed to contribute to less diagnosis change: these findings suggested that more resources are needed at the beginning of the trajectory in order to ensure a correct diagnosis, while underlining the importance of regular follow-ups and adequate work charge for Specialists. Our findings have the potential to motivate future studies addressing such important questions for decision and policy makers.