The design and manufacture of a sentry gun turret capable of accurately and rapidly tracking and shooting moving targets was a challenging task that required delving into various engineering disciplines. This bachelor's thesis explores this challenge by presenting the process of construction, as well as the performance results of a turret created using a combination of 3D printing, laser cutting, and metal workshop manufacturing. The subject was chosen to include different aspects of the engineering fields relating to mechatronics, and for the challenge of implementing and designing multiple systems that interconnect to effectively engage with a target. The turret was created as a two-axis robot driven by stepper motors, with a gun driven by compressed air firing 6 mm plastic airsoft pellets using a clocked timing mechanism for rapid automatic firing. It was controlled by a system separated into two parts: a PC running facial recognition and colour identification software as well as performing movement calculations through python and an Arduino micro-computer running C++ controlling stepper motors and other hardware. The turret can accurately identify a target within five meters and with great speed home in and fire at the target with significant power. / Utvecklingen av ett autonomt vakttorn som med god precision och upprepbarhet kan hitta och följa ett mål var en utmanande uppgift som krävde användning av många delar av olika ingenjörsmässiga områden. Denna kandidatexamensuppsats utforskar utmaningen genom att presentera design och framtagningsprocessen samt redovisa prestandan av ett vakttorn tillverkat med 3D-utskrift, metallverkstadsmaskiner, och laserskärning. Ämnet valdes för att inkludera olika fält i nära relation till mekatronik samt för utmaningen i att implementera och integrera elektriska och mekaniska system och på så sätt effektivt hitta och hantera ett mål. Vakttornet är en tvåaxlig robot styrd med stegmotorer som har ett mekaniskt indexerad lufttrycksvapen som helautomatiskt avfyrar 6 mm airsoftkulor. Det mekaniska systemet kontrolleras av ett tvådelat kontrollsystem: en PC som kör ansiktsigenkänning och färgidentifiering i Python samt utför beräkningar för förflyttning utifrån kameradatan, samt en Arduino mikrodator med programvara i C++ som driver stegmotorerna utifrån förflyttningsinstruktionerna. Tornet kan med god precision identifiera, sikta mot och skjuta ett mål inom fem meter med en projektil av noterbar styrka.

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Contexte : La surveillance de la charge virale (CV) et les dépistages des infections sexuellement transmissibles et par le sang (ITSS) sont indispensables à la prise en charge du VIH. L’utilisation de ces soins pendant la pandémie de la Covid-19 au Québec reste largement inconnue. Objectif : Mesurer et comparer les taux de surveillance de la CV et des dépistages des ITSS en période pré et per-pandémique chez les personnes vivant avec le VIH (PVVIH) à Montréal. Méthodes : Dans une étude de cohorte avec devis pré-post, 1702 PVVIH ont été retenues. Des modèles de régression de Poisson avec effet aléatoire sur l'individu ont estimé les taux, les ratios de taux d'incidence (IRR), leurs intervalles de confiance à 95 % (IC95%) ainsi que des termes d’interaction entre la variable de la période et les covariables. Résultats : La période pré-pandémique était associée à une diminution du taux de surveillance de la CV (IRR=0,58, IC95% 0,55-0,60) et du taux de dépistage des ITSS (IRR=0,65, IC95% 0,62-0,68). La diminution de la surveillance de la CV pendant la période per-pandémique était plus importante avec l’utilisation de drogues par injection, une augmentation de la distance et une CV détectable au début de l’étude. La diminution de dépistage des ITSS était plus importante avec une augmentation d’âge et de la distance. La suppression virologique et les pourcentages de positivité des ITSS sont demeurés constants au cours des périodes. Les taux d'incidence des ITSS ont diminué en période per-pandémique. Conclusion : Une diminution du suivi a été observée en période per-pandémique. Nos résultats suggèrent que ces réductions n'ont pas eu d'impact sur la suppression virologique ou l’incidence des ITSS. / Context: Routine viral load (VL) monitoring and sexually transmitted infections (STI) screenings are integral parts of HIV care. In Québec, the effects of the Covid-19 pandemic on accessibility to care and resulting inequalities remain widely unknown. Objective: We aimed to measure and compare rates of VL monitoring and STI screenings before and during the COVID-19 pandemic amongst people living with HIV (PLWHIV) in Montréal. Methods: A cohort study with pre-post design followed 1702 PLWHIV. Poisson regression models with individual clustering were used to estimate testing rates, incidence rate ratios (IRR), their 95 % confidence intervals (95%CI) and interaction terms between the period variable and other covariates. Results: The per-pandemic period was associated with a decrease in VL monitoring (IRR=0.58, 95%CI 0.55-0.60) and STI screening (IRR=0.65, 95%CI 0.62-0.68). The per-pandemic period intensified VL monitoring gaps with intravenous drug use, distance from the testing center and a detectable VL at the beginning of the study. STI screening gaps were amplified during the per-pandemic period by an increase in age and in distance. VL suppression and STI positivity percentages remained unchanged while STI incidence rates decreased. Conclusion: A significant decline in VL monitoring and STI screening was observed during the per-pandemic period. Our findings suggest that these reductions had no impact on the virological suppression or STI incidence in PLWHIV.

Introduction : La période post-partum est une période fragile pour la cascade de soins VIH regroupant la liaison aux soins, la rétention aux soins, la prise de la thérapie antirétrovirale (TAR) et le maintien d’une charge virale du VIH supprimée. Aucune étude n’a exploré ces aspects pendant la période post-partum au Canada. Objectifs : L’objectif de cette étude est de déterminer la proportion de femmes liées aux soins VIH, retenus dans les soins VIH et sous TAR en post-partum en Ontario. Méthodologie : Une étude rétrospective a été réalisée en combinant des données provenant de bases de données administratives fournies par l’Institute for Clinical Evaluative Sciences. L'étude a inclus toutes les femmes adultes vivant avec le VIH ayant accouchées en Ontario de 2013 - 2021. Les proportions de femmes dans les trois premières étapes de la cascade ont été évaluées et des analyses de régression logistique ont été réalisées afin d'identifier les facteurs influençant chaque étape. Résultats: Sur 705 grossesses (527 femmes), 42,0% étaient liées aux soins, 28,1% étaient retenues, et parmi les femmes couvertes par l’Ontario Drug Benefit, 81,8% étaient sous TAR. Cette cohorte affichait un pourcentage de jours couvert par une TAR de 60% durant la première année post-partum, et 11% des cas répondaient aux critères d'adhésion optimale à la TAR. Un âge plus jeune (<25 ans) et vivre dans le second quintile de précarité économique étaient associés à un risque de ne pas prendre de TAR, tandis qu'avoir déjà eu un enfant avait l’effet inverse (rapport de cotes ajusté [aRC]: 1,61). Résider dans un quartier avec une forte concentration ethnique était un facteur protecteur pour la liaison aux soins (aRC : 2,71) et pour la rétention dans les soins (aRC : 3,32). Conclusions: Nos résultats indiquent de faibles pourcentages pour la liaison aux soins et la rétention dans les soins VIH en post-partum. De plus, la prise de la TAR n’atteint pas l’objectif international de 95%. Les facteurs sociodémographiques, identifiés comme des obstacles, nécessitent des recherches qualitatives afin de développer des interventions ciblées. / Introduction: The postpartum period is a critical phase for the HIV care cascade, defined as the following four stages in individuals already diagnosed with HIV: 1) linkage to care, 2) retention in care, 3) initiation of antiretroviral therapy (ART), and 4) maintenance of viral suppression. Unfortunately, no study to date has addressed these themes in the postpartum period in Canada. Objective: This study aims to determine the proportion of women linked to HIV care, retained in HIV care, and on ART during the postpartum period in Ontario. Methods: A retrospective cohort study was conducted by combining data from various administrative databases provided by the Institute for Clinical Evaluative Sciences. The study included all adult women living with HIV who gave birth in Ontario from 2013 to 2021. Proportions of women in the first three stages of the cascade were assessed, and logistic regression analyses were performed to identify factors influencing each stage. Results: A total of 705 pregnancies from 527 women were included in our cohort. Two hundred ninety-six (42.0%) pregnancies were in women linked to care, 198 (28.1%) were in women retained in care, and among women covered by the Ontario Drug Benefit, 414 (81.8%) pregnancies were associated with women taking ART in the postpartum period. This cohort had an ART percentage of days covered of 60%, with 11% of pregnancies in women meeting optimal adherence criteria to ART. Importantly, a younger age (<25 years) and living in the second quintile of economic precariousness were associated with an increased risk of not taking ART, while having had a child before had the opposite effect (adjusted odds ratio [aOR]: 1.61). Residing in a neighborhood with a high ethnic concentration was a protective factor for both linkage to care (aOR: 2.71) and retention in care (aOR: 3.32). Conclusions: Our results indicate low percentages for linkage to care and retention in care in the HIV care cascade. The ART uptake falls short of the international goal of 95%. Numerous sociodemographic factors identified as barriers require in-depth exploration through qualitative research. This nuanced understanding can guide targeted interventions to address the unique needs of those facing the most significant challenges in the cascade.

L'objet de ce travail de thèse concerne la synthèse par réaction cascade pallado-catalysé d'une nouvelle famille de chromophores pentacycliques azotés dont les propriétés de fluorescence peuvent être modulées en fonction des groupements fonctionnels présents dans la molécule. Ces chromophores sont obtenus par réaction one-pot entre des acides 2-formyl boroniques et des 2,5-dihalopyridines. Le processus cascade est initié par un couplage de Suzuki suivi par deux cyclisations successives. La première se fait sur l'azote de la pyridine et la seconde se produit de façon régio-sélective sur le carbone adjacent à l'azote. Les structures cristallines et le calcul théorique DFT ont montré la régio et la stéréo-sélectivité de la réaction. De plus, des études préliminaires ont montré que ces composés polycycliques possèdent d'excellentes propriétés de fluorescence ainsi qu'une activité biologique qui devraient nous permettre d'étendre le champ d'application de ces nouveaux chromophores vers le domaine médical et l'électronique moléculaire / The aim of this work concerns the synthesis of a new family of aza-pentacyclic chromophore whose fluorescence properties can be modulated according to the functional groups present in the molecule. These chromophores were obtained through a cascade process between 2-formylbenzene boronic acid and 2,5-dihalopyridines. The cascade process is initiated by a palladium-catalyzed cross-coupling reaction and is followed by two successive nucleophilic cyclizations; the first cyclization performed on the pyridine nitrogen and the second occurred regioselectively on the adjacent carbon atom. This new cascade reaction allowed the formation of a pentacycle as a single regioisomer with four new bonds and two contiguous stereocenters with trans relationships. In addition, preliminary studies have shown that these polycyclic compounds have excellent fluorescence properties as well as biological properties that should enable us to extend the scope of these new chromophores to the medical field and molecular electronics

L'objectif principal de ces travaux de thèse est de développer des modèles membranaires biomimétiques pour la reconstitution et l'étude d'interactions protéine/membrane. Dans ce but, deux approches sont adoptées : l'une mettant en œuvre une plateforme basée sur des nanoparticules de silice/Au recouvertes de lipides et l'autre comprenant la formation de bicouches lipidiques découplées d'un support solide d'or. Dans la première approche, nous avons synthétisé des particules de silice de taille nanométrique contenant des grains d'or inclus dans la matrice silicique. Ces nanoparticules sont ensuite recouvertes par différents phospholipides. Les propriétés plasmoniques acquises grâce aux grains d'or sont caractérisées puis utilisées pour suivre l'interaction avec les lipides et/ou les protéines. Le suivi de ces interactions est également visualisé par analyse de la mobilité électrophorétique des particules. La deuxième stratégie développée, consiste à assembler un système membranaire sur une surface solide d'or. Dans un premier temps, une couche de calmoduline est liée à la surface de manière stable. Dans un deuxième temps, une bicouche est formée au-dessus de la couche de calmoduline par deux méthodes. La première méthode consiste à ancrer la bicouche directement sur la couche de protéine par un mécanisme faisant intervenir des lipides chélateurs. Alors que dans la deuxième méthode les lipides sont liés à la surface et découplés grâce à l'utilisation d'une surface d'or modifiée par de la cystéamine et à des lipides fonctionnalisés. L'ancrage est assuré par des groupements succinimidyl et le découplage par des polymères de polyéthylène glycol porté sur un même lipide. Dans les deux stratégies, un réservoir sub-membranaire est créé entre la bicouche étanche et le support. Le suivi des constructions moléculaires est réalisé par résonance plasmonique de surface et analyse du retour de fluorescence. De plus le système est implémenté par des électrodes afin d'étudier l'effet d'application de potentiel sur la bicouche. Après caractérisation, le modèle membranaire est validé par la reconstitution de la translocation de la toxine CyaA de Bordetella pertussis. Cette protéine dispose en effet d'un mécanisme d'internalisation singulier qui permet d'explorer tout le potentiel de notre modèle membranaire. / The main objective of this work is to develop biomimetic membrane models for the reconstitution and study of protein/membrane interaction. Two devices were designed: one operate a nanometric platform composed of phospholipids coated lipid silica/Au nanoparticles, while the other including tethered lipid bilayer reconstitution on a gold surface. The first approach needs the synthesis of nanometer sized gold/silica particles and that are subsequently coated with different phospholipids. The plasmonic properties provided by gold seeds are characterized and they are of utility to follow the interaction between lipids and/or proteins at the surface. Following of these interactions was also realized with electrophoretic mobility analysis. The second biomimetic device involves a membrane assembly on a gold surface. In a first time, a calmodulin layer is bound on the surface. In a second time, a lipid bilayer is assembled above the calmodulin layer by two approaches. In the first approach the lipid bilayer is anchored on the protein layer with chelators lipid and His-Tag bearing by the proteins. While, in the second approach, lipids are bound on the surface and tethered with the use of a cysteamin modified gold surface and functionalized lipids. The anchorage is realized by succinimidyl group and the tethering by polyethylene glycol group wearing by one kind of lipid. A sub-membrane reservoir is created under the lipid bilayer. The biomimetic model formation was followed by plasmonic resonance and fluorescence recovery after photobleaching. After their characterization the tethered model is validated by reconstitution of a particular mechanism: the CyaA toxin from Bordetella pertussis translocation.

Alors que l'étude de l'atmosphère a une importance croissante pour répondre aux problématiques environnementales, les exigences en terme de sources laser pour la spectrométrie de molécules complexes nécessitent de développer des sources largement accordables. Le travail de thèse présenté dans ce manuscrit est centré sur la mise en œuvre de lasers à cascade quantique en cavité étendue (EC-QCL). Une partie de ce travail concerne la caractérisation d'une source EC-QCL commerciale ainsi que son application à la détection de gaz par spectrométrie photoacoustique. Des mesures ont été réalisées sur le dioxyde de carbone dans l'air expiré et sur le butane. La partie centrale de ce travail de thèse réside dans le développement de sources EC-QCL à partir de puces laser à cascade quantique développées par le III-V Lab. L'objectif est d'obtenir des sources largement accordables qui puissent être utilisées pour la détection de molécules complexes. Cela comprend la simulation, la conception et la mise en œuvre de systèmes en cavité étendue. Deux sources EC-QCL ont été réalisées. La première est une source impulsionnelle émettant autour de 4,5μm. La seconde émet autour de 7,5μm et fonctionne en continu à température ambiante. Ce laser a été utilisé pour réaliser des enregistrements sur l'acétone et le trichlorure de phosphoryle. / As the study of the atmosphere is growing strongly in response to environmental issues, the needs in terms of laser sources for spectroscopy of complex molecules require the development of widely tunable sources. The PhD work presented in this manuscript is focused on the implementation of quantum cascade lasers in external cavity (EC-QCL). Part of this work deals with the characterization of a commercial EC-QCL source and its application to gas detection by photoacoustic spectrometry. Measurements were performed on carbon dioxide in exhaled air and butane. The central part of this thesis consists in the development of ECQCL sources based on quantum cascade laser chips from III-V Lab. The aim is to obtain widely tunable sources that can be used for the detection of complex molecules. This includes simulation, design and implementation of external cavity systems. Two EC-QCL sources were implemented. The first one is a pulsed laser emitting around 4,5μm. The second one emits around 7,5μm and is operated at room temperature in continuous wave mode. This laser was used to record the spectra of acetone and phosphoryl chloride.

Ces travaux de thèse portent sur la possibilité de combiner la catalyse hétérogène et la catalyse enzymatique dans une réaction en cascade de transformation de la cellulose en produits d’intérêt. Le prétraitement enzymatique (Celluclast, un cocktail de cellulases) a été choisi comme première étape de transformation de la cellulose en vue de la fragiliser; elle est réalisée dans une solution tampon d’acide acétique et d’acétate de sodium à pH 4,75, à 50°C. Cette étape produit principalement du glucose et modifie structurellement la cellulose résiduelle en diminuant seulement son degré de polymérisation (DP), fournissant de nouvelles extrémités réductrices sans toucher sa cristallinité. L’identification des verrous de la deuxième étape de catalyse hétérogène, réalisée en autoclave à une température supérieure ou égale à 190°C, a consisté à trouver un catalyseur hétérogène qui peut tolérer le milieu réactionnel enzymatique tamponné, qui peut avoir une activité catalytique favorisée sur les celluloses de DP inferieurs et qui peut valoriser le glucose obtenu dans des conditions identiques à la cellulose. Parmi les différentes familles de catalyseurs testés, le catalyseur métallique à base de Pt/charbon, s’est révélé plus efficace que les catalyseurs acides de Lewis et de Brønsted en raison de sa résistance au milieu tamponné et de sa capacité à convertir la cellulose et le glucose dans des conditions identiques malgré l’insensibilité de ce type de catalyseur de la diminution du DP de la cellulose prétraitée. Il a permis de convertir sélectivement la cellulose en propylène et éthylène glycols à 240°C dans une transformation cascade incluant une étape enzymatique suivie d’une étape catalytique hétérogène / This thesis deals with the possibility of combining heterogeneous catalysis and enzymatic catalysis in a cascade reaction for cellulose transformation into value-added products. The enzymatic pretreatment was chosen as the first cellulose transformation step to weaken the cellulose structure which is carried out in a buffer solution of acetic acid and sodium acetate at a pH 4.75, at 50°C. This step is selective, producing mainly glucose, and it has structurally modified the residual cellulose by only decreasing its degree of polymerization (DP) by providing new reducing ends without affecting its crystallinity. The challenges of the second step, heterogeneous catalysis, which is done in a closed autoclave at a temperature greater than or equal to 190°C, were then to find a heterogeneous catalyst that can tolerate the buffered enzyme reaction medium, that can have a favored activity on lower DP celluloses and that can valorize the obtained glucose and cellulose in identical conditions. Among the different families of catalysts tested, the metallic catalyst based on Pt/carbon was shown to be more efficient than the other Lewis and Brønsted acid catalysts due to its resistance to the buffer medium and its abilities to valorize glucose and cellulose in equivalent conditions despite the independence of this type of catalyst to the reduction of the DP of the pretreated cellulose. It allowed to selectively convert cellulose into propylene and ethylene glycols at 240°C in a cascade reaction including an enzymatic catalytic step and a heterogeneously catalyzed one

Au cours des dix dernières années, les performances des lasers à cascade quantique dans le moyen infrarouge ont connu une progression rapide: Les rendements ont atteint des valeurs supérieures à 20% avec une puissance d’émission de 5W en régime continu, à température ambiante. Ces valeurs ont été atteintes notamment grâce à la diminution de la sensibilité des lasers à l’échauffement, avec des températures caractéristiques T0 s’approchant de 300K. Les performances sont donc actuellement limitées par la puissance injectée, qui est proportionnelle à la taille de la zone de gain. Les travaux de cette thèse présentent une solution innovante, consistant à combiner un réseau d’émetteurs de petites tailles de façon monolithique. Nous démontrons expérimentalement pour la première fois, des dispositifs jusqu’à 32 émetteurs de 2µm de larges, émettant en phase par couplage évanescent. De plus, nous mettons en évidences des résistances thermiques record. Ces résultats mettent en évidence la possibilité de fabriquer des sources de hautes puissances (supérieures à 10W) dans le moyen-infrarouge avec une très bonne qualité de faisceau. / During the last 10 years, the quantum cascade lasers performances in the mid-infrared have been considerably improved: the wall plug efficiency has reached values superior to 20%, with output power up to 5W in continuous wave operation, at room temperature. Those values have been achieved due to the reduction of the temperature sensibility of the lasers, with characteristic temperature T0 reaching 300K. The output power is now limited to the injected power, which is proportional to the gain region size. This thesis reports an innovating solution consisting on beam combining an array of narrow emitters, monolithically. We experimentally demonstrate for the first time devices of up to 32 emitters of 2µm width emitting in phase by evanescent coupling. Moreover, we show record thermal resistance. Those results highlight the possibility to fabricate high power sources (superior to 10 W) in the mid-infrared, with a good beam quality.

Les transitions intersousbandes dans les hétérostructures de nitrure d’éléments III ont été intensément étudiées dans le proche infrarouge pour des applications télécoms. L’accordabilité dans le proche infrarouge est rendu possible grâce à la discontinuité de potentiel en bande de conduction qui peut atteindre 1.75 eV pour le système GaN/AlN. Les matériaux nitrures suscitent actuellement un grand intérêt à plus grande longueur d'onde infrarouge. C'est par exemple le développement de détecteurs et d'imageurs rapides à cascade quantique dans la gamme 2-5 µm. C'est aussi l'extension des dispositifs intersousbandes dans le domaine de fréquences THz. Ce travail de thèse porte sur l’étude des transitions intersousbandes dans les puits quantiques GaN/Al(Ga)N épitaxiés par jets moléculaires. Le but est d’accorder ces transitions dans une gamme spectrale très large allant du proche au lointain infrarouge. Je montre que les transitions ISB peuvent être accordées dans la gamme 1-12 µm dans les puits quantiques GaN/AlGaN en phase hexagonale synthétisés selon l'axe polaire c [0001]. Ceci impose l'ingénierie du champ électrique interne, dont la valeur peut atteindre dans le GaN 10 MV/cm. Une solution alternative consiste à utiliser une orientation particulière, dite semipolaire, qui conduit à une réduction du champ électrique interne le long de l'axe de croissance [11-22]. J’ai montré que cette réduction du champ interne permet d’accorder les résonances intersousbandes des puits quantiques GaN/AlN dans le proche infrarouge et j’ai pu estimer le champ en comparant les résultats de spectroscopie et simulations. J’ai d’autre part étudié les propriétés interbandes et intersousbandes des puits quantiques de symétrie cubique, qui par raison de symétrie, ne présentent pas de champ électrique interne. Finalement j’ai mis en évidence les premières transitions intersousbandes aux fréquences THz dans les puits quantiques GaN/AlGaN polaires mais aussi cubiques. / Most of the research on GaN-based intersubband transitions has been focused on near-infrared applications, benefiting from the large conduction band offset between GaN and AlN1.75 eV. Devices such as all-optical switches, electro-optical modulators, quantum cascadedetectors, or light emitters have been demonstrated at short infrared wavelengths. Nitridematerials are currently attracting a great interest at longer infrared wavelengths, for example, forthe development of high-speed quantum cascade detectors and imagers in the range 2-5 µm. Inaddition, there is a great interest to extend the operation of nitride intersubband devices to theTHz frequency range especially for the development of quantum cascade lasers operating at non-cryogenic temperature.This work is focused on the study of intersubband transitions in GaN/Al(Ga)N quantumwells grown by molecular beam epitaxy. The goal is to tune these transitions in a broad spectralrange, from near to far infrared. I show that intersubband transitions may be tuned withinthe range 1-12 µm in the polar GaN/AlGaN quantum wells. This requires the engineering of theinternal electric fields, which can be as high as 10 MV/cm in GaN/AlN quantum wells. Analternative approach is to use a particular orientation, known as semipolar, which leads toa reduction of the internal electric field along the growth axis [11-22]. I show that this reductionof the internal field induces a redshift of the intersubband energy allowing to reach the mid-infrared domain. I was able to estimate the electric field in semi-polar structures by comparingthe results of spectroscopy and simulations. I also investigate interband andintersubband optical properties of cubic GaN/AlN quantum wells, for which the internal field isabsent due to the high symmetry of the cubic crystal. Finally, I report the first observation of theintersubband absorption at terahertz frequencies in polar GaN/AlGaN step quantum wells andin cubic quantum wells.