Le sujet de cette thèse porte sur l'élaboration du nouveau nanomatériau par la gravure électrochimique bipolaire (BEE) -- le Ge mésoporeux et sur l'analyse de ses propriétés physico-chimiques en vue de son utilisation dans des applications photovoltaïques. La formation du Ge mésoporeux par gravure électrochimique a été précédemment rapportée dans la littérature. Cependant, le verrou technologique important des procédés de fabrication existants consistait à obtenir des couches épaisses (supérieure à 500 nm ) du Ge mésoporeux à la morphologie parfaitement contrôlée. En effet, la caractérisation physico-chimique des couches minces est beaucoup plus compliquée et le nombre de leurs applications possibles est fortement limité. Nous avons développé un modèle électrochimique qui décrit les mécanismes principaux de formation des pores ce qui nous a permis de réaliser des structures épaisses du Ge mésoporeux (jusqu'au 10 ?m ) ayant la porosité ajustable dans une large gamme de 15% à 60%. En plus, la formation des nanostructures poreuses aux morphologies variables et bien contrôlées est désormais devenue possible. Enfin, la maîtrise de tous ces paramètres a ouvert la voie extrêmement prometteuse vers la réalisation des structures poreuses à multi-couches à base de Ge pour des nombreuses applications innovantes et multidisciplinaires grâce à la flexibilité technologique actuelle atteinte. En particulier, dans le cadre de cette thèse, les couches du Ge mesoporeux ont été optimisées dans le but de réaliser le procédé de transfert de couches minces d'une cellule solaire à triple jonctions via une couche sacrificielle en Ge poreux.

L'endothéline-1 (ET-1), un peptide de 21 acides aminés, est un puissant vasoconstricteur principalement sécrété par les cellules endothéliales (CEs). Dans les cellules du muscle lisse vasculaire (CMLVs), plusieurs études ont rapporté que les effets de l'ET-1 sont relayés via l'activation du récepteur ET[indice inférieur A]. Par contre, il a récemment été démontré que, tout comme le récepteur ET[indice inférieur A], le récepteur ET[indice inférieur B] est aussi présent dans les CMLVs humaines et qu'il contribue à l'effet de l'ET-1 dans ce type cellulaire. Dans les cellules endothéliales vasculaires (CEVs), il a été rapporté que le récepteur ET[indice inférieur B] est le seul récepteur et que les actions de l'ET-1, dont l'excitation-sécrétion, sont relayées via l'activation du récepteur ET[indice inférieur B]. Cependant, toutes ces études ont été faites sur des CEVs d'origine animale et sur des CEs de la veine ombilicale humaine qui ne constituent pas un modèle représentatif des CEVs humaines adultes. Dans cette étude, nous avons voulu vérifier l'hypothèse que, non seulement le récepteur de l'ET-1 de type ET[indice inférieur B] est présent dans les CEVAhs, mais aussi le récepteur ET[indice inférieur A] et que l'activation de ces récepteurs par l'ET-1 module le niveau basal de [Ca[indice supérieur 2+]][indice inférieur c] et [Ca[indice supérieur 2+]][indice inférieur n]. En utilisant l'immunofluorescence indirecte combinée à la microscopie confocale et des études par immunobuvardage western, nous avons démontré la présence de l'ET-1 et du récepteur ET[indice inférieur B], mais aussi, pour la première fois, la présence du récepteur ET[indice inférieur A] dans les CEVAhs. De plus, la distribution de l'ET-1 et de ses récepteurs s'est avérée hétérogène dans les cellules avec une densité de fluorescence beaucoup plus élevée au niveau nucléaire. De plus, la densité du récepteur ET[indice inférieur A] au niveau cytosolique représente environ 25% de sa densité dans la cellule totale alors que celle d'ET[indice inférieur B] n'est que d'environ 5%. Dans la deuxième partie de notre étude, la mesure du calcium intracellulaire total par l'utilisation de la sonde ratiométrique, le Fura-2, combinée à l'imagerie en 2D, nous a permis de démontrer que l'ET-1 induit une augmentation concentration-dépendante du niveau basal de [Ca[indice supérieur 2+]][indice inférieur i] total avec un EC[indice inférieur 50] de près de 10[indice supérieur -10] M. Nous avons aussi démontré, avec la sonde calcique Fluo-3 combinée à la microscopie confocale en 3D, que l'ET-1 induit une augmentation calcique intracellulaire aux niveaux cytosolique et nucléaire avec des valeurs de EC[indice inférieur 50] entre 10[indice supérieur -12] M et 10[indice supérieur -11] M. Ceci suggère que l'augmentation du [Ca[indice supérieur 2+]][indice inférieur n] est en grande partie responsable de l'augmentation du [Ca[indice supérieur 2+]][indice inférieur c]. Finalement, pour démontrer l'implication des récepteurs dans la modulation calcique, nous avons utilisé des antagonistes non peptidiques spécifiques à chacun des récepteurs soit A-192621 et ABT-627 pour les récepteurs ET[indice inférieur B] et ET[indice inférieur A] respectivement. Ces résultats suggèrent que, dans les CEVAhs, l'augmentation du niveau basal de [Ca[indice supérieur 2+]][indice inférieur i] total induite par l'ET-1 est relayée via le récepteur ET[indice inférieur A] alors que le récepteur ET[indice inférieur B] pourrait agir comme un frein sur le récepteur ET[indice inférieur A], en d'autres termes, comme un antagoniste physiologique. En conclusion, nos résultats ont démontré que le récepteur ET[indice inférieur A] est bien présent au niveau des cellules endothéliales aortiques humaines et que ce récepteur peut jouer un rôle important dans l'excitation-sécrétion dépendant du calcium intracellulaire.

Plusieurs évidences indiquent que de la dérégulation des récepteurs tyrosine kinase (RTK) joue un rôle clé dans l'étiologie et la progression du cancer colorectal (CCR). Notamment, des bénéfices ont été observés en clinique avec des agents ciblant le récepteur de EGF dans le traitement des CCR métastatiques avancés. Considérant l'hétérogénéité des RTK dérégulés dans le CCR, une approche thérapeutique alternative serait de plutôt cibler les protéines effectrices engagées par plusieurs RTK, notamment celles qui régulent des processus essentiels à la progression du CCR. Toutefois, le rôle des protéines de signalisation engagées par les RTK dans le CCR reste encore très peu défini. De récents travaux menés dans notre laboratoire ont démontré que l'activation oncogénique du RTK Met, le récepteur du facteur de croissance d'hépatocyte (HGF), confère aux cellules épithéliales intestinales non cancéreuses IEC-6, des propriétés angiogéniques, tumorigéniques et métastatiques in vitro et in vivo . L'activité biologique des RTK, telle que celle du récepteur Met, s'avère étroitement liée à leur capacité d'initier une variété de voies de signalisation intracellulaire par le biais du recrutement de protéines adaptatrices, dont les protéines Gab1 et Gab2 (Grb2-associated binder). Ainsi, le but de mon projet fut de valider l'hypothèse que le pouvoir oncogénique du récepteur Met dans les cellules épithéliales intestinales serait en partie dépendant de l'engagement des voies de signalisation des protéines Gab. Pour ce faire, nous avons utilisé une approche dominante négative, soit par l'expression du domaine MBD (Met-Binding Domain) de Gab1 dans les cellules IEC-6 transformées par la forme oncogénique du récepteur Met, Tpr-Met (Tpr-Met-IEC-6). Cette stratégie repose sur le fait que la région MBD de Gab1 renferme les deux motifs de liaison, un motif riche en proline qui lie les protéines Gab aux RTK par un mécanisme indirect dépendant, de Grb2, ainsi que le motif MBM (Met-Binding Motif) qui est unique à Gab1, et qui permet une interaction directe entre Gab1 et le récepteur Met. Mes résultats montrent que l'expression du domaine MBD de Gab1 dans les cellules TprMet-IEC-6 diminue la phosphorylation de la protéine Gab1 sur tyrosine, restaure la formation de contacts cellule-cellule et une morphologie épithéliale typique ainsi qu'augmente le niveau protéique du marqueur épithéliale E-cadhérine et sa relocalisation membranaire aux zones de contact cellule-cellule. De plus, les cellules Tpr-Met-IEC-6 qui expriment le MBD de Gab1 affichent en culture une capacité réduite à proliférer au-delà de la confluence et en absence d'ancrage à la matrice extracellulaire, et de migration, ainsi qu'une diminution de leur aptitude à former des tumeurs sous-cutanées in vivo dans les souris nues. L'ensemble de mes résultats démontre pour la première fois que le pouvoir oncogénique du récepteur Met dans les cellules épithéliales intestinales dépend en partie de l'engagement des voies de signalisation de Gab1. En considérant que tous les RTK dérégulés dans le CCR peuvent se lier aux protéines Gab, ou engager leurs voies de signalisation, nos résultats identifient ces dernières comme des cibles prometteuses pour le développement de nouveaux agents thérapeutiques contre le CCR.

L'objet de ces travaux est de se doter d'outils de modélisation qui constituent aujourd'hui un passage incontournable pour maîtriser le procédé R.T.M. Ces outils reposent sur la prédiction de grandeurs macroscopiques caractérisant les renforts. La représentation fidèle du renfort à l'échelle microscopique dans une cellule élémentaire est la clé de voûte de notre travail. Une méthode d'initialisation de fonction caractéristique a ainsi été mise au point permettant de déterminer fidèlement les interfaces entre la résine et les renforts. Cette méthode possède la particularité d'être applicable à des renforts à structure périodique mais aussi aléatoire. La simulation de l'écoulement 3D de la résine dans les pores entre les fibres permet de déterminer la perméabilité de la structure représentée. Le passage de l'échelle microscopique à l'échelle macroscopique est réalisé en homogénéisant les champs de vitesse et de pression obtenus numériquement dans la cellule élémentaire.Une démarche similaire a été développée pour étudier les phénomènes thermiques dans les milieux poreux. Cette approche permet de déterminer des valeurs de conductivité thermique équivalente en considérant dans un premier temps, le fluide au repos et ensuite en couplant les phénomènes thermiques à l'écoulement engendrant des fluctuations thermiques à l'échelle microscopique. Ce phénomène est important et modifie grandement les résultats. Sa prise en compte introduit des termes non linéaires couplant la conductivité thermique équivalente à la vitesse d'écoulement du fluide au travers du renfort.La connaissance précise de ces paramètres permet la réalisation de simulations 3D réalistes du procédé R.T.M.

Cette thèse est divisée en trois parties. La première traite la synthèse de la polyaniline (PANI), un polymère conducteur de trou, utilisé dans plusieurs applications. En variant les quantités du monomère et de l'oxydant tout en fixant leur rapport molaire à 1:1,25, et en ajoutant de l'oxyde de magnésium, des aiguilles et des nouvelles structures semblables aux échinides sont formées. Le mécanisme de formation des structures unidimensionnelles est expliqué à l'aide de la théorie des multicouches. La deuxième partie est consacrée à la fabrication des monocouches photovoltaïques à faible coût en se basant sur le principe de fonctionnement des cellules à pigment photosensible (en anglais DSSC, Dye-Sensitized Solar Cell). En 1991, Grätzel a réintroduit l'effet photo-électrochimique en développant la première DSSC, une des cellules solaire troisième génération, formée d'un film de TiO2 (photo-anode) pigmenté à l'aide d'un colorant et d'un électrolyte qui sert à régénérer le pigment oxydé. Malgré leur faible coût, les DSSCs font face à de nombreux problèmes tels que le coût élevé du pigment, la fuite de l'électrolyte, la sublimation du couple I-/I3- à travers I2, etc. Afin de résoudre ces problèmes, des monocouches photovoltaïques ont été développées. Des composites formés de PANI et TiO2 sont la base de ces dispositifs nouvelle génération. La polymérisation in-situ de l'aniline en présence des nanoparticules de TiO2 conduit à une forte interaction entre la PANI et les particules de TiO2 où une structure " core (TiO2)/shell (PANI) " existe dans le composite. Dans le dispositif photovoltaïque basé sur le composite PANI-TiO2, PANI est considérée comme pigment à la photo-anode et comme poly-électrolyte plus profondément dans le composite. En plus, des textiles fabriqués utilisant ces composites photo-génèrent une tension de 0,6 V et un courant de 1 A/m2 lorsque l'éthanol est injecté dans le dispositif. Une nouvelle architecture a été développée qui sert à améliorer la performance de la cellule et en même temps stocker l'énergie pour des utilisations ultérieures. La dernière partie est consacrée à la fabrication des DSSCs basées sur les pigments naturels. L'anthocyane, un pigment naturel halochromique responsable de la couleur rouge dans les plantes, a été extrait du chou rouge et utilisé pour pigmenter les films de TiO2. Cette propriété se traduit par la fabrication des DSSCs de différentes couleurs et comportement photovoltaïque. Avec un pH égal à 0, une Vco et une Jcc de 520 mV et 185 μA/cm2 sont respectivement obtenues prouvant la possibilité d'utiliser le chou rouge comme source de pigment à très faible coût des DSSCs.

Dans ce travail théorique, nous avons étudié les relations entre l'identité d'une membrane (sa composition chimique et ses propriétés physique), le transport lié à cette membrane, et la structure adoptée par cette membrane. Nous avons d'abord étudié l'entrée de pathogènes dans la cellule. Nous avons montré que ce sont les propriétés physiques et la composition de la membrane qui contrôlent l'entrée des pathogènes dans la cellule en contrôlant leur adhésion sur la membrane et leur aggrégation. Nous nous sommes ensuite tournés vers le transport dans l'appareil de Golgi, où nous montrons qu'une formulation adéquate des processus de transport permet de donner une interprétation précise d'expériences passées. Nous avons montré que des différences d'identité dans les membranes peuvent causer un transport des molécules dans l'appareil de Golgi. Nous nous intéressons ensuite à la maintenance de cette identité dans des organelles qui s'échangent en permanence des molécules. Nous montrons que cet échange doit avoir des propriétés particulières pour permettre la conservation de l'identité. Ces propriétés du transport ont un grand rôle sur la physiologie de l'organelle, et nous montrons qu'ils peuvent augmenter le rendement de l'appareil de Golgi. Enfin, nous montrons que le changement progressif d'identité dans un organelle peut contrôler la structure même de cet organelle.

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Une augmentation de la génération des dérivés réactifs de l’oxygène (DRO), tels que le peroxyde d’hydrogène (H2O2), joue un rôle clé dans la pathophysiologie des maladies cardiovasculaires (MCV). La croissance et la prolifération excessives des cellules musculaires lisses vasculaires (CMLV) ont été suggérées comme étant les mécanismes à la base de la dysfonction vasculaire. Une implication potentielle du facteur de transcription Early growth response protein-1 (Egr-1) dans le développement des dommages vasculaires a été proposée. Des études ont démontré que le H2O2 augmente l’expression de l’Egr-1 dans les CMLV. Cependant, les voies de signalisation intracellulaire menant à l’expression de l’Egr-1 en réponse au H2O2 restent à établir. L’objectif de cette étude vise à examiner les différentes voies de signalisation impliquées dans l’expression de l’Egr-1 induite par le H2O2 dans les CMLV. Le H2O2 augmente l’expression de l’Egr-1 en fonction du temps et de la dose dans les CMLV A10. Le blocage pharmacologique des tyrosines kinases insulin-like growth factor-1 receptor (IGF-1R) et c-Src, par AG1024 et PP2 respectivement, atténue l’expression de l’Egr-1 induite par le H2O2, alors que l’AG1478, un inhibiteur de l’epidermal growth factor receptor (EGFR), et le PP3, l’analogue inactif du PP2, n’ont aucun effet sur l’expression de l’Egr-1. Le blocage pharmacologique de l’extracellular signal-regulated kinase 1/2 (ERK1/2), par UO126, et de la protéine kinase C (PKC), par rottlerin et rö-31-8220, diminue l’expression de l’Egr-1 induite par le H2O2. En résumé, nos résultats suggèrent que le H2O2 déclenche l’expression de l’Egr-1 via l’IGF-1R, la kinase c-Src, l’ERK1/2 et la PKC dans les CMLV. / Increased generation of reactive oxygen species (ROS), such as hydrogen peroxide (H2O2), plays a key role in the pathophysiology of cardiovascular diseases (CVD). Excessive growth and proliferation of vascular smooth muscle cells (VSMCs) has been suggested as an important contributor of vascular dysfunction. A potential involvement of early growth response protein-1 (Egr-1), a zinc-finger transcription factor, in the development of vascular injury has been proposed. Recent studies have shown that H2O2 increases Egr-1 expression in VSMCs. However, signaling events leading to H2O2-induced Egr-1 expression are not fully understood. Therefore, this study aims to examine the signaling pathways implicated in H2O2-induced Egr-1 expression in VSMC. H2O2 increased Egr-1 expression in a time and dose-dependent fashion in A10 VSMC. Pharmacological blockade of tyrosine kinases insulin-like growth factor-1 receptor (IGF-1R) and c-Src, by AG1024 and PP2 respectively, attenuated H2O2-induced Egr-1 expression, while AG1478, an epidermal growth factor receptor (EGFR) inhibitor, and PP3, the inactive analogue of PP2, have no effect on Egr-1 expression. Pharmacological blockade of extracellular signal-regulated kinase 1/2 (ERK1/2), by UO126, and proteine kinase C (PKC), by rottlerin and rö-31-8220, decreased H2O2-induced Egr-1 expression. In summary, our results suggest that H2O2 triggers Egr-1 expression through IGF-1R, c-Src, ERK1/2 and PKC in VSMC.

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.