La conception de systèmes temps-réel embarqués se développe de plus en plus avec l’intégration croissante de fonctionnalités critiques pour les applications de surveillance, notamment dans le domaine biomédical, environnemental, domotique, etc. Le développement de ces systèmes doit relever divers défis en termes de minimisation de la consommation énergétique. Gérer de tels dispositifs embarqués, entièrement autonomes, nécessite cependant de résoudre différents problèmes liés à la quantité d’énergie disponible dans la batterie, à l’ordonnancement temps-réel des tâches qui doivent être exécutées avant leurs échéances, aux scénarios de reconfiguration, particulièrement dans le cas d’ajout de tâches, et à la contrainte de communication pour pouvoir assurer l’échange des messages entre les processeurs, de façon à assurer une autonomie durable jusqu’à la prochaine recharge et ce, tout en maintenant un niveau de qualité de service acceptable du système de traitement. Pour traiter cette problématique, nous proposons dans ces travaux une stratégie de placement et d’ordonnancement de tâches permettant d’exécuter des applications temps-réel sur une architecture contenant des cœurs hétérogènes. Dans cette thèse, nous avons choisi d’aborder cette problématique de façon incrémentale pour traiter progressivement les problèmes liés aux contraintes temps-réel, énergétique et de communications. Tout d’abord, nous nous intéressons particulièrement à l’ordonnancement des tâches sur une architecture mono-cœur. Nous proposons une stratégie d’ordonnancement basée sur le regroupement des tâches dans des packs pour pouvoir calculer facilement les nouveaux paramètres des tâches afin de réobtenir la faisabilité du système. Puis, nous l’avons étendu pour traiter le cas de l’ordonnancement sur une architecture multi-cœurs homogènes. Finalement, une extension de ce dernier sera réalisée afin d’arriver à l’objectif principal qui est l’ordonnancement des tâches pour les architectures hétérogènes. L’idée est de prendre progressivement en compte des contraintes d’exécution de plus en plus complexes. Nous formalisons tous les problèmes en utilisant la formulation ILP afin de pouvoir produire des résultats optimaux. L’idée est de pouvoir situer nos solutions proposées par rapport aux solutions optimales produites par un solveur et par rapport aux autres algorithmes de l’état de l’art. Par ailleurs, la validation par simulation des stratégies proposées montre qu’elles engendrent un gain appréciable vis-à-vis des critères considérés importants dans les systèmes embarqués, notamment le coût de la communication entre cœurs et le taux de rejet des tâches. / The design of embedded real-time systems is developing more and more with the increasing integration of critical functionalities for monitoring applications, particularly in the biomedical, environmental, home automation, etc. The developement of these systems faces various challenges particularly in terms of minimizing energy consumption. Managing such autonomous embedded devices, requires solving various problems related to the amount of energy available in the battery and the real-time scheduling of tasks that must be executed before their deadlines, to the reconfiguration scenarios, especially in the case of adding tasks, and to the communication constraint to be able to ensure messages exchange between cores, so as to ensure a lasting autonomy until the next recharge, while maintaining an acceptable level of quality of services for the processing system. To address this problem, we propose in this work a new strategy of placement and scheduling of tasks to execute real-time applications on an architecture containing heterogeneous cores. In this thesis, we have chosen to tackle this problem in an incremental manner in order to deal progressively with problems related to real-time, energy and communication constraints. First of all, we are particularly interested in the scheduling of tasks for single-core architecture. We propose a new scheduling strategy based on grouping tasks in packs to calculate the new task parameters in order to re-obtain the system feasibility. Then we have extended it to address the scheduling tasks on an homogeneous multi-core architecture. Finally, an extension of the latter will be achieved in order to realize the main objective, which is the scheduling of tasks for the heterogeneous architectures. The idea is to gradually take into account the constraints that are more and more complex. We formalize the proposed strategy as an optimization problem by using integer linear programming (ILP) and we compare the proposed solutions with the optimal results provided by the CPLEX solver. Inaddition, the validation by simulation of the proposed strategies shows that they generate a respectable gain compared with the criteria considered important in embedded systems, in particular the cost of communication between cores and the rate of new tasks rejection.

La manipulation du système immunitaire du receveur avant la transplantation pourrait permettre d’obtenir la tolérance de transplants allogéniques vascularisés en évitant la réaction de rejet à médiation lymphocytaire et humorale et l’utilisation permanente de traitement immunosuppresseur. Chez l’animal, l’injection au receveur, avant la transplantation, de cellules du donneur sous couvert d’anticorps bloquant le premier ou le second signal permet l’expansion périphérique d’une sous population de lymphocytes T CD4+CD25+FOXP3+, à activité suppressive (Treg).Dans ce travail de thèse, j’ai montré, dans un modèle murin utilisant des rats Fischer F344 comme donneur et des rats Lewis comme receveur, que l’injection au receveur avant la transplantation de cellules dendritiques spléniques OX62+ du donneur sous couvert d’anticorps monoclonal anti-CD4 W3/25 non dépletant permet d’obtenir la tolérance de transplants allogéniques cutanés et cardiaques à condition que ce protocole soit appliqué 28 jours avant la transplantation. La tolérance est due en partie à l’expansion de Treg inductibles spécifiques des alloantigènes. Elle n’est associée à aucune lésion d’artériopathie oblitérante observé au cours du rejet chronique de transplants vascularisés. Ces Treg ont aussi la capacité d’induire la tolérance de transplants allogéniques lorsqu’ils sont injectés au receveur la veille de la transplantation. Le blocage partiel de la production d’anticorps spécifiques du donneur chez les animaux tolérants suggère que les Treg interagissent avec les lymphocytes B en empêchant, soit la maturation des lymphocytes B en plasmocytes soit en favorisant l’expansion de lymphocytes B régulateurs. Ces résultats confirment que les Treg inductibles sont capables de prévenir les lésions vasculaires du rejet chronique. Ils soulignent également que les anticorps spécifiques du donneur apparaissant après la transplantation n’ont pas toujours un effet délétère. / The manipulation of recipient’s immune system before transplantation could lead to tolerance to allogenic vascularised transplants without lymphocyte and humoral-mediated rejection and the need for permanent immunosuppressive drugs. In rodents, the pre-transplantation injection into the recipient of donor cells under the cover of monoclonal antibodies blocking the primary or second signal allows the expansion of CD4+CD25+FOXP3+ T cells with suppressive activity (Treg) in the periphery.In this thesis, I demonstrated, in a rat model using Fischer F344 as donor and Lewis as recipients that the pre-transplantation injection into the recipient of donor-splenic OX62+ dendritic cells with anti-CD4 (W3/25) non-depleting monoclonal antibodies led to tolerance to skin and cardiac allogenic transplants provided that the protocol is done 28 days before transplantation. Tolerance is due in part to expansion of inducible Treg specific to allo-antigens. Sensitized Treg were also capable of inducing tolerance to allogenic transplants after adoptive transfer to the recipients, the day before transplantation. Tolerant grafts did not show any lesions of obliterant arteriopathy, usually associated with chronic rejection of vascularised transplants. Partial blockade of donor-specific antibody production (DSA) in tolerant animals suggests that Treg interact with B lymphocytes inhibiting the maturation of B cells in plasma cells, or favouring the expansion of regulatory B lymphocytes. These results confirm that inducible Treg are able to prevent vascular lesions of chronic rejection. They also underline the fact that DSA occurring after transplantation are not always deleterious to the graft.

La démarche de conception et de sûreté du réacteur ASTRID, démonstrateur de Réacteur à Neutrons Rapides refroidi au Sodium, implique la modélisation de scénarios d’accidents graves qui font intervenir une fusion du cœur du réacteur. L’objectif de la thèse, en soutien à cette modélisation, est de contribuer à l’identification des processus susceptibles de faire bifurquer un scénario d’accident grave. Deux phases d’un scénario sont traitées pour cela. Tout d’abord, le début d’une séquence de perte de débit primaire non protégée est analysé à l’aide d’un critère analytique développé pendant la thèse, visant à prédire la bifurcation de la décroissance du débit vers un état stabilisé ou bien vers un état instable, menant à la dégradation du cœur. Ce nouveau critère, qui présente l’intérêt de tenir compte de l’effet de l’évolution de la puissance sur la stabilité du débit, est vérifié à l’aide d’un outil de calcul dédié aux accidents de perte de débit non protégés. Dans un second temps, les processus prépondérants impliqués dans une vaporisation de combustible liquide suivie d’une détente de sa vapeur, consécutives à une excursion de puissance accidentelle, sont identifiés via une analyse dimensionnelle. En reprenant les résultats de cette analyse, un outil de calcul est par la suite développé, dont l’objet est de déterminer l’énergie mécanique transmise à la cuve du réacteur lors de la détente. La question du transfert thermique entre la vapeur de combustible se détendant et le caloporteur est particulièrement étudiée. Cet outil est validé via une comparaison à des résultats expérimentaux et à des résultats de calculs issus d’un autre code. Des études paramétriques permettent enfin de quantifier la variabilité des résultats due au choix de modélisation et aux incertitudes sur les données physiques employées. / Severe accidents’ modeling is required for the design and safety analysis of ASTRID, a Generation IV Sodium-cooled Fast Reactor under development in France. This thesis aims at contributing to identify the driving processes of ASTRID’s severe accidents scenarios. First, a stability criterion is developed to analyze the beginning of an unprotected loss of flow accident. This stability criterion assesses whether the decreasing flow is stable or unstable, leading to the core disassembly. This criterion also considers power variations during the loss of flow, which former stability criteria do not take into account. Then, the driving processes of a transient involving a fuel vaporisation followed by its vapor expansion are identified using a dimensional analysis. The simplifications justified by this dimensional analysis are considered further to develop a numerical tool that computes the mechanical energy transmitted to the core vessel in case of fuel vaporisation. The thermal exchange between the expanding fuel vapor and the sodium coolant is especially analyzed. The tool is validated by comparing its results to experimental measures and to another tool’s computations. In the end, parametric studies are done in order to assess the tool computations’ variability induced by physical uncertainties or modeling options.

Le cœur des vertébrés se développe à partir du tube cardiaque et de la participation des cellules progénitrices mésodermiques du second champ cardiaque (SHF). Une perturbation de l’addition des cellules du SHF conduit à des malformations cardiaques congénitales (MCC). Chez l’embryon, l’outflow tract (OFT) dérivé du seul SHF est formé par deux domaines complémentaires qui formeront le myocarde sous-aortique et sous-pulmonaire. Ce travail analyse les cellules progénitrices du SHF qui contribuent aux deux domaines de l’OFT pour former la base de l’aorte et du tronc pulmonaire, l’identité transcriptionnelle des domaines et leur régulation. Nous avons mis en évidence une sous-population de cellules progénitrices Notch-dépendantes, situées en région antérieure du mésoderme pharyngé, qui contribue au myocarde sous-aortique. Nous avons démontré que des cascades de régulation croisées impliquant Notch/Hes1 et Tbx1/Pparg sont importantes pour former les deux domaines fonctionnels régionalisés de l’OFT. Des expériences de culture d’explants et d’embryons ont démontré que Pparg est nécessaire au déploiement des cellules du SHF et pour la régulation transcriptionnelle du futur myocarde sous-pulmonaire. Dans le domaine complémentaire, futur myocarde sous-aortique, nous avons observé l’expression de Dlk1, un régulateur négatif de Pparg. Dlk1 est en amont de la voie de régulation Notch et participe probablement à l’identité régionale de l’OFT. Dans son ensemble, ce travail identifie de nouvelles voies de signalisation et gènes qui régulent l'identité régionale du mésoderme cardio-pharyngé et de nouvelles cibles pour l’étude clinique des MCC. / The vertebrate heart develops from the heart tube and the contribution of mesodermal progenitors termed second heart field (SHF). Perturbation in SHF addition leads to congenital heart defects (CHD). The outflow tract (OFT) myocardium is entirely derived from the SHF. Distinct regions of the embryonic OFT have been shown to give rise to subaortic and subpulmonary myocardium of the heart. The work described here focuses on SHF progenitor subpopulations in mouse giving rise to distinct OFT domains and characterizes the regional transcriptional identity and regulation of future subaortic and subpulmonary myocardium. We identified Notch-dependent subaortic myocardial SHF progenitors in anterior pharyngeal mesoderm. We demonstrated that Notch/Hes1 and Tbx1/Pparg cross regulatory cascades are important to establish functionally important OFT regional domains. Explant and embryo culture experiments revealed that Pparg is required for both the deployment of SHF cells and transcriptional regulation of the future subpulmonary myocardial domain. We also found that Dlk1, a negative regulator of Pparg, is expressed in the complementary subaortic domain upstream of Notch receptor activation and potentially participates in the establishment of OFT regional identity. We also report an overlapping transcriptional profile between future subaortic myocardium and subpopulation of epicardial cells at fetal stages. Finally, we provide evidence for the existence of conserved bipotential myogenic progenitors in cardiopharyngeal mesoderm coexpressing Nkx2-5 and Tbx1. Overall this work identifies novel pathways and genes in cardiopharyngeal mesoderm that may contribute to clinically relevant CHD.

Bien qu’il ait prouvé son efficacité dans différentes espèces (lapin, porc, souris,…) ainsi que dans différents organes (rein, foie coeur, poumon,…), le Postconditionnement (PostC) peut être limité par plusieurs facteurs. Parmi les limites du Post C, on note la nécessité de son application à l’initiation de la reperfusion. L’objectif de notre travail était d’évaluer la protection induite par la Basse pression de reperfusion (BP) après un décalage temporel de son application et d’étudier les principales fonctions mitochondriales connues pour être impliquées dans la cardioprotection. Nos résultats nous ont permis de démontrer que, contrairement au PostC, la BP pouvait s’appliquer avec succès même après un décalage temporel de 10 minutes après le début de la reperfusion. Cette protection décalée est en lien avec les fonctions mitochondriales, en particulier, l’inhibition du pore de transition de perméabilité mitochondriale (PTPm). L’utilisation de la cyclosporine A (CsA), puissant inhibiteur de l’ouverture du PTPm, permet également de décaler de 10 minutes la manœuvre de protection à la reperfusion dans le modèle de coeur isolé perfusé de rat. Le PostC, comme la BP, utilise deux sources de production de NO (NOS et Xanthine oxydase reductase) pour induire la cardioprotection. Ces résultats nous semblent importants dans le sens où ils proposent une nouvelle fenêtre thérapeutique pour combattre les dégâts liés à l’ischémie/reperfusion, la BP / Although its efficacy in various species (rabbit, pig, mouse,…) and various organs (kidney, liver heart, lung), Postconditioning (PostC) can be limited by many factors such as the necessity of its application in the initiation of the reperfusion. The objective of our work was to evaluate the protection by low pressure reperfusion (LPR) with delayed intervention at reperfusion and to study the mitochondrial functions which are known to be involved in the cardioprotection. Our results showed that, contrary to PostC, LPR can protect until 10 minutes of its delayed intervention at reperfusion. This delayed protection is in correlation with mitochondrial functions, particularly, inhibition of mitochondrial transition pore (PTPm). Cyclosporine, inhibitor of PTPm, has also shown protection until 10 minutes of delayed intervention, on isolated heart rat model. PostC, like LPR, use tow sources of prodution of NO (NOS and Xanthine oxydase reductase). These results seem, to us, very important because they propose LPR as a new therapeutic window to reduce ischemia/reperfusion injury

Ces dernières décennies ont mis à jour une implication pathologique nouvelle del’aldostérone, via le récepteur aux minéralocorticoïdes (RM) dans le coeur. L’ensemble desdonnées issues des études expérimentales et des essais cliniques suggère une association délétèreentre l’aldostérone et la survenue d’arythmies. L’utilisation d’antagonistes du RM prévient cesarythmies. Cependant, les voies de signalisations, comme les mécanismes moléculaires soustendantces effets bénéfiques du blocage des RM demeurent incertains. Nous avons accumulésdes preuves d’une modulation de la signalisation calcique dans le cardiomyocyte, et en particulierde l’influx calcique (Ca2+) au travers du canal Ca2+ de type L (LTCC). Celui-Ci pourrait être unecible primaire de l’aldostérone et du RM dans les cardiomyocytes ventriculaires. Toutefois, lesmécanismes par lesquels l’aldostérone et le RM régulent l’expression du LTCC restent à définir.Au cours de ces travaux menés sur cardiomyocytes de rats nouveau-Nés, nous avonsétudiés les évènements moléculaires par lesquels l’aldostérone exerce ses effets sur le CaV1.2,qui correspond à la sous-Unité principale du LTCC formant le pore du canal ; cette protéine estcodée par le CACNA1C. Par microscopie confocale, nous avons suivi en temps réel le traffickingnucléo-Cytoplasmique du RM couplé à la GFP en réponse à l’aldostérone, démontrant ainsi queles RM cardiaques sont fonctionnels. Le traitement durant 24 heures des cardiomyocytes avec del’aldostérone montre une augmentation dose-Dépendante des protéines et de l’ARN messager duCaV1.2. L’utilisation de la technique du gène rapporteur de la luciférase permet l’analyse del’activité du promoteur du CaCNA1C. Celui-Ci montre une activité transcriptionnelle dose ettemps dépendante en réponse à l’aldostérone. De plus, ces effets sont dépendant des RM carinhibés en présence de RU28318, un antagoniste sélectif du RM, ou par l’utilisation de siRNAdirigés contre le RM. L’analyse in silico de la séquence du promoteur du CaCNA1C nous a permisd’identifier cinq séquences putatives correspondant à des éléments de réponse auxglucocorticoïdes (GRE). La mutation du site le plus lointain du site d’initiation de la transcriptionne révèle aucun changement dans les réponses transcriptionnelles induites par un RM humainconstitutivement actif (hMRΔ5,6) ou dans les réponses doses-Dépendantes de l’aldostérone ou dela déxaméthasone, un glucocorticoïde de synthèse. La mutation des trois sites GRE putatifssuivants provoque une diminution des réponses au hMRΔ5,6 comme à l’aldostérone, alors que lesréponses à la déxaméthasone sont soit inchangées, soit augmentées. En contraste, la mutation dusite le plus proximal du promoteur augmente de façon importante l’activité transcriptionnelle dupromoteur en réponse au hMRΔ5,6, à l’aldostérone comme à la déxaméthasone.Ces résultats démontrent que le LTCC cardiaque constitue une cible directe del’aldostérone et du RM, et apportent de nouvelles perspectives quant aux conséquencesmoléculaires et fonctionnelles engendrées par l’activation délétère du système minéralocorticoïdedans la défaillance cardiaque. / During the past decades, major novel pathogenic roles of the steroid hormone,aldosterone, via the Mineralocorticoid Receptor (MR) have been identified in heart. Collectively,experimental studies and clinical trials, suggest a detrimental association between aldosteroneand life threatening arrhythmias that may be prevented by MR blockade. However, the signalingpathways and underlying mechanisms still remain elusive. We have accumulated evidence thatmodulation of Ca2+ signaling, especially Ca2+ influx via L-Type Ca2+ channel (LTCC), might bethe primary aldosterone/MR target in ventricular cardiomyocytes. Yet, the molecularmechanisms by which MR regulates expression of LTCC remain to be defined. Here, weinvestigated, in primary cultures of neonatal rat ventricular myocytes, the molecular eventscritical for aldosterone-Mediated cardiac effects on CaV1.2, the pore-Forming main subunit ofLTCC, which is encoded by the CaCNA1C gene.We showed that cardiac MR are functional as demonstrated by aldosterone-Induced MRnucleocytoplasmic trafficking observed by time-Lapse imaging of transfected GFP-Labeled MRusing confocal microscopy. Aldosterone exposure for 24 hours, induced a dose-Dependentincrease in CaV1.2 expression at both mRNA and protein levels. Analysis of the CaCNA1Cpromoter activity using luciferase reporter assays, revealed a dose- and time-Dependent activationby aldosterone. These effects were inhibited in the presence of either RU28318, a selective MRantagonist, or MR siRNA. In silico analyze enabled us to identify five putative GlucocorticoidResponse Elements (GRE) within the CaCNA1C promoter sequence. The mutation of the mostdistal GRE from Transcription Start Site (TSS) did not altered responses either elicited by theconstitutively active human MR (hMRΔ5,6) or dose-Dependent effects of aldosterone anddexamethasone (a synthetic glucocorticoïd with minimal MR effect). Mutations of the three nextones decreased responses to hMRΔ5,6 and aldosterone, whereas dexamethasone responses wereeither unchanged or increased. In sharp contrast, the mutation of the most proximal GRE fromTSS, increased responses to hMRΔ5,6, aldosterone and dexamethasone.These results provide new insights into the molecular mechanisms associated with cardiacMR activation, and suggest that LTCC is a primary MR target, with subsequent molecular andfunctional consequences that could lead to MR-Related cardiac dysfunction.

L'état d'art concernant l'élaboration des matériaux inorganiques multifonctionnels, à l'échelle nanométrique, a fait l'objet de nombreuses recherches depuis vingt ans. Les réseaux de coordination tridimensionnels d'analogues de bleu de Prusse présentent des propriétés magnétiques modulables par l'application d'un stimulus extérieur (champ magnétique, irradiation lumineuse, pression ou variation de température etc...) qui mènent à une variété d'applications notamment pour le stockage de l'information et pour l'imagerie médicale. C'est dans ce cadre que s'inscrit ce travail de thèse.L'objectif principal porte sur la synthèse, la caractérisation chimique et structurale et l'étude des propriétés magnétiques, photomagnétiques et de relaxivité de nano-objets multicouches de ces réseaux. Dans une première partie, nous avons cherché à élaborer des nanoparticules de l'analogue CsCoFe(CN)6 du bleu de Prusse photomagnétique de tailles bien contrôlées. La synthèse met en jeu plusieurs facteurs qui influent la taille et l’homogénéité des particules. Ainsi une croissance contrôlée de la taille a été obtenue permettant de sonder l’effet de la taille sur la réponse photomagnétique. L’assemblage de ces particules sur un substrat de graphite orienté HOPG a permet d’obtenir une monocouche compacte sur plusieurs microns qui conduit à une croissance de films d’épaisseurs contrôlées. Le comportement photomagnétique a été étudié sur ces films. Dans la deuxième partie, nous nous sommes également intéressés à combiner, toujours à l’échelle nanométrique, cet analogue photomagnétique à un autre réseau ferromagnétique CsNiCr(CN)6 dans le but de créer une réponse exaltée sous lumière à plus haute température. Un comportement synergique est observé dans de telles hétérostructures et se manifeste par (i) une aimantation présentant un renversement uniforme des deux composantes et (ii) une augmentation photo-induite de l'aimantation qui persiste jusqu’à la température d’ordre du ferromagnétique.La dernière partie est consacrée à la synthèse d’agents de contraste nanométriques de réseaux de coordination. D'une part, des nanoparticules de bleu de Prusse KFeFe(CN)6 de tailles différentes ont été synthétisées avec un excellent contrôle de la taille. Les valeurs de relaxivité de la composante longitudinale T1 du temps de relaxation montrent une dépendence de la taille et du taux d’atomes paramagnétiques en surface. D'autre part, nous avons élaboré un alliage MnxIn1-xFe(CN)6 avec différentes proportions en manganèse, différentes tailles ont été obtenues en fonction du taux de manganèse inséré. Nous avons démontré que les ions MnII sont localisés en surface dans une structure proche de la structure cœur-coquille qui explique les valeurs élevées observées. Les valeurs élevées de la relaxivité de ces particules en font d’excellents candidats en tant qu’agents de contraste pour l‘imagerie à résonance magnétique (IRM). Afin d’explorer leurs potentialités, les particules de KFeFe(CN)6 de 6 nm et de Mn0.3In0.7Fe(CN)6, présentant la plus grande valeur de relaxivité, ont été enrobées par un polymère fluorescent biocompatible et internalisées au sein des cellules vivantes. Des tests de toxicité ont été aussi effectués. / Designing new objects in the perspective of creating useful functionalities at the nanoscale has been the subject of intense research efforts during the last 20 years. In the field of molecular magnetism, coordination nanoparticles (CNP) are among the most fascinating materials in the field of molecular magnetism because they may show bistability at room temperature under the effect of different external stimuli such as light, temperature, pressure, electrical field, etc…. The new and elegant route to stabilize negatively charged surfactant-free nanoparticles in water permitting an epitaxial growth of successive the layers of the same or of different Prussian Blue Analogues described by some of us was used in this work to design core-multi-shell nanocrystals with a fine tuning of their thickness. These network structures may be useful for several applications such as data storage and medical imaging.In the first part, we describe the synthesis of well controlled photomagnetic CsCoFe(CN)6 nanoparticles. The synthesis involves several factors that influence the size and homogeneity of the particles. The controlled growth of the size objects was also performed to investigate the effect of the size on the photomagnetic response. The assembly of these particles on oriented graphite (HOPG) substrates leads to a compact monolayer of several microns. The compact monolayers were used as template for the controlled growth of photomagnetic films. In the second part, we report the synthesis of sub-50 nm heterostructured nano-objects in which a ferromagnetic network of CsNiCr(CN)6 is combined to a photo magnetic CsCoFe(CN)6 layer in order to achieve synergy between the two components. The synergistic behavior is observed in such heterostructures and manifested by (i) a uniform reversal of the magnetization and (ii) a persistent increase of the photo-induced magnetization up to the “ordering” temperature (60 K) of the ferromagnetic component.The last part is devoted to the synthesis of nanosized coordination networks contrast agents. First, Prussian blue nanoparticles KFeFe(CN)6 with different sizes were prepared with excellent size control. Relaxivity values of the longitudinal component T1 of the relaxation time were found to depend on the size and the rate of the paramagnetic atoms present on the surface. On the other hand, we describe the synthesis of MnxIn1-xFe(CN)6 nanoparticles with different proportions of Mn. Different sizes were obtained, which depend on the rate of inserted Mn ions. We have demonstrated that the MnII ions are located on the surface in a sub-core-shell structure, which explains the high relaxivity values. The high relaxivity values of these particles show that they are excellent candidates as contrast agents for magnetic resonance imaging (MRI).

Depuis une décennie, dans le domaine de la nanomédecine, les recherches s’orientent de plus en plus vers l’élaboration de nanomatériaux multifonctionnels avec l’espoir d’améliorer la précision des diagnostics ou encore l’efficacité des traitements à mettre en place. Dans ce contexte, notre travail visait à mettre en œuvre des nanoparticules hybrides Au@SiO2 de type cœur-coquille associant les propriétés photothermiques de la phase métallique à la fonction délivrance de médicaments du réseau inorganique poreux. Avec le greffage d’obturateurs organiques à l’entrée des pores de la silice, ces assemblages deviennent dès lors de véritables nanosystèmes « mécanisés ». La première partie du travail a donc concerné la synthèse du cœur du nanomatériau (nanoparticules d’or creuses appelées « nanoshells ») réalisée par un procédé de remplacement galvanique. L’influence des paramètres de synthèse sur la morphologie et la structure, sur l’état de surface ainsi que sur les propriétés optiques des nanoparticules a été largement discutée ici. Après la coupe transverse des nanoshells ainsi élaborées, les techniques d’analyse de surface (XPS, AES) ont permis de préciser la formation d’un alliage Ag-Au de composition hétérogène. L’élaboration d’une coquille de silice mésoporeuse autour des cœurs métalliques a ensuite été réalisée. Après avoir démontré le potentiel de ces nanoparticules pour le confinement moléculaire, les nano-objets Au@SiO2 ont finalement été fonctionnalisés par des assemblages supramoléculaires constitués d’un diaminoalcoxysilane (greffé à la surface) en interaction avec un macrocycle. Le couplage spécifique des techniques XPS et RMN a permis de caractériser précisément la fonctionnalisation. Une ouverture à ce travail a été initiée vers des systèmes davantage biocompatibles avec l’élaboration cette fois-ci d’une coquille hybride polymère/silice. Une première série de tests in vitro a permis d’explorer l’impact et l’interaction des nanoparticules avec des cellules de type HaCaT et a montré tout le potentiel de la poly-L-lysine dans cette approche. Cette étude originale propose de nouvelles informations dans l’étude des systèmes nanostructurés avec une caractérisation physico-chimique appropriée qui signale l’importance des phénomènes aux interfaces au sein de l’architecture hybride. Les perspectives visent maintenant à une optimisation fonctionnelle de ces nano-objets pour des applications en nanomédecine. / Nowadays, in the field of nanomedecine, the major challenge is to design multifunctional nanomaterials in order to improve diagnosis and treatment efficiency. In this context, our work has concerned the conception of hybrid Au@SiO2 core-shell nanoparticles combining the photothermal properties of the gold core and the drug delivery function associated with the inorganic porous network. The entrance pore functionalization with gatekeepers leads finally to mecanized nanosystems. The first part of the work has concerned the core material synthesis (hollow gold nanoparticles called « nanoshells ») which has been achieved by a galvanic replacement reaction. The influence of synthesis parameters on the structure, the morphology and on the optical properties has been studied. Moreover, the analysis of a nanoparticle cross-section by XPS and AES has evidenced the formation of a heterogeneous Ag-Au alloy. Then, the growth of a mesoporous silica shell on the metal cores has been conducted leading to Au@SiO2 nanomaterials. After demonstrating the potential of these core-shell nanoparticles for hosting molecules, the nano-objects have been functionalized with supramolecular nanovalves based on a diaminoalkoxysilane (grafted on the silica surface) interacting with a macrocycle. The combination of XPS and NMR allowed us to characterize precisely the functionalization. In a last section, we have been interested in the design of biocompatible systems with the elaboration of a hybrid polymer/silica shell. The in vitro effect and interaction of nanoparticles with HaCaT cells have been studied; the first results have demonstrated a real interest for using poly-L-lysine in these systems. This original study offers new details about the physico-chemical characterization of nanostructured systems which highlights the important role of interfaces in hybrid materials. The perspectives will concern the optimization of the synthesized nanosystems for direct nanomedicine applications.

Le procédé adopté par COMURHEX pour le traitement des effluents très chargés en fluor est basé sur l’addition d’un composé alcalin Ca(OH)2 (portlandite) pour faire précipiter de la fluorine (CaF2). Mis en œuvre par le passé dans un décanteur le développement d’un nouveau procédé en lit fluidisé a été envisagé pour augmenter l’efficacité du traitement des effluents. Des essais concluants ont été réalisés sur une installation pilote qui ont démontré l’efficacité de la précipitation en lit fluidisé à assurer une réduction satisfaisante de la concentration du fluor. Cependant, les phénomènes mis en jeu dans le réacteur sont mal connus.Notre objectif principal est la maîtrise de la précipitation de la fluorine dans le réacteur à lit fluidisé ainsi qu’une meilleure compréhension des mécanismes mis en jeu. Pour ce faire, il a été nécessaire de reprendre l’étude thermodynamique du système KOH-portlandite-calcite-fluorine, de manière à étendre les données existantes aux fortes concentrations de KOH en solution. Un modèle thermodynamique capable de prédire la solubilité des solides en présence de variations de la concentration de la potasse et de la température du système a été établi.La deuxième partie du travail a été focalisée sur la compréhension des mécanismes mis en jeu pendant la formation de la fluorine. Les expériences réalisées au laboratoire ont conduit à l’obtention d’une fluorine issue d’une conversion de la portlandite. Ce mécanisme a été modélisé en considérant que le remplacement de la portlandite par la fluorine s’explique par un modèle à cœur rétrécissant contrôlé par la limitation diffusionnelle du fluorure dans la couche de fluorine formée. La dernière partie expérimentale de ce travail a été réalisée sur le pilote à lit fluidisé. Les expériences effectuées n’ont pas donné de résultats satisfaisants. Il n’a pas été possible de faire faire fonctionner le pilote de façon cohérente avec les objectifs de son dimensionnement. En particulier, compte-tenu de la très petite taille des particules, les débits de fonctionnement conduisent à l’envolement de celles-ci, mais pas à l’établissement de l’état fluidisé. / The method used by COMURHEX for the treatment of fluorine-rich effluents relies on the addition of solid Ca(OH)2 (portlandite) to precipitate fluorite (CaF2) in strongly alkaline solutions. This method is effective in a settler, and the development of a new fluidized bed process has been proposed to increase its efficiency. Successful assays were conducted on a pilot scale and they demonstrated that precipitation in a fluidized bed reactor actually ensures a satisfactory defluorination. However, the phenomena involved remained poorly known, and the main goal of the present work was to elucidate the mechanisms, their kinetics, and to control the crystallization.Our first contribution is a thermodynamic reappraisal of the KOH–portlandite–calcite system that extends existing solubility data to higher KOH concentrations in solution and incorporates new solubility data for fluorite. The outcome is an aqueous speciation model (Pitzer type) accounting for the solids solubility as a function of the KOH concentration and the temperature, and allowing portlandite undersaturation and fluorine supersaturation to be evaluated in process solutions.Our second contribution focuses on the kinetics and the mechanisms involved during the formation of fluorite, using various mixing designs in batch reactors. Reaction rates are fast, except in experiments involving dilute reactants. Microprobe and granulometric data both indicate that much of the fluorine results from the conversion of the portlandite grains. A shrinking core model controlled by diffusive transfer of fluoride in the porous fluorite corona successfully fits the kinetics of fluorine uptake and the particle grain size.The last part of the experimental work was carried out on a small fluidized bed pilot. These experiments were poorly conclusive. The very small particle size and the large flow rates lead to particle blow off, but not to fluidization. As a consequence, the capacity of the fluidized bed to promote an increase of the particle grain size remains largely unknown.

Aujourd'hui, les progrès expérimentaux en physique nucléaire nécessitent le développement d'accélérateurs susceptibles de produire des faisceaux d'ions radioactif. Dans cette optique, la méthode « Isotopic Separation On-Line » combinée à l'utilisation du mécanisme de fission permet de produire des ions radioactif riches en neutrons. L'Institut de Physique Nucléaire d'Orsay participe à ce développement avec la construction du projet ALTO (Accélérateur Linéaire et Tandem d'Orsay). Cette installation de type ISOL utilise un faisceau d'électron pour induire la photofission de l'uranium. En juillet 2006, dans le cadre de mesure des taux de production, la viabilité de cette méthode a été démontrée. De plus, les résultats ont mis en évidence un ensemble de modifications capables d'améliorer la méthode de production. <br />L'installation ALTO ne se limite pas à la fabrication de fragments de fission riches en neutrons. Au cours d'un test de radioprotection, un système de détection a été installé pour permettre l'étude de la décroissance radioactive de l'isotope 84Ga. L'analyse des données acquises au cours de cette mesure nous a permis d'apporter des indications sur la structure des noyaux de 84Ga, 84Ge, 84As et 83Ge. Pour 84Ga, nous avons identifié un état isomérique et proposé une configuration pour cet état et l'état fondamental du noyau. Pour 84Ge, nous avons observé les premiers états 2+ et 4+ dont le rapport des énergies nous a permis de conclure sur l'apparition de la collectivité attendue au-delà de N=50. L'étude de cette collectivité semble indiquer un affaiblissement du gap Z=28 à l'approche de 78Ni. Nous avons proposé le premier schéma de niveau de 84As. Nous avons aussi proposé une configuration pour les états observés de ce noyau. Enfin, pour interpréter le schéma de niveau de 83Ge, un modèle permettant de caractériser le couplage en un neutron et un cœur a été employé. Ce dernier a été appliqué à l'ensemble de la chaîne isotonique N=51 pour tester sa validité. Puis, son application au noyau de 83Ge a confirmé l'existence de ce type de structure dans ce noyau. Les résultats obtenus avec ce modèle ont été extrapolés afin de proposer une prédiction du schéma de niveau de 81Zn.