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

Dans une première partie, les propriétés cristallographiques et magnétiques de couches minces X/IrMn et X/IrMn/Y (X,Y= Co et/ou Py) sont présentées. Le magnétisme est expliqué à l'aide de modèles micromagnétiques. La différence de couplage d'échange aux interfaces X/IrMn et IrMn/Y est indépendante de la microstructure et uniquement liée à l'ordre d'empilement des couches. Il est démontré que déposer une couche antiferromagnétique sur une couche ferromagnétique est totalement différent d'un point de vue magnétique de l'opération inverse. Dans une seconde partie, la bicouche IrMn/Co est utilisée comme couche de détection dans une jonction tunnel magnétique pour réaliser un capteur de champ magnétique linéaire et réversible dans la gamme –50 et 50 Oe. Un choix judicieux des paramètres de la jonction tunnel a permis de rendre la sensibilité du capteur indépendante de la température. Sur cette base, un démonstrateur de capteur magnétique avec son électronique de traitement est réalisé.

Ces travaux sont dédiés au développement de méthodes numériques à base d'ondelettes pour la résolution d'équations aux dérivées partielles et pour le traitement d'images. La première partie est consacrée à la construction d'une nouvelle méthode couplant ondelettes et domaines fictifs pour la résolution d'équations paraboliques 2D définies sur un domaine quelconque. Une analyse complète de la méthode est fournie; elle montre l'efficacité de cette approche en terme de qualité des résultats (borne d'erreur, raffinement local), d'efficacité numérique (conditonnement, préconditionnement simple) et de flexibilité de l'implémentation (implémentation rapide et efficace). Deux applications numériques à la résolution de l'équation de la chaleur définie sur des domaines non polygonaux ou à frontière mobile (problème de Stefan) sont présentées. La seconde partie est consacrée à la construction d'un nouvel algorithme de compression d'images adapté aux contours. On commence par introduire des analyses multi-échelles 1D du type Harten, dépendant d'une famille de points. Ces analyses conduisent à des décompositions multi-échelles efficaces pour la représentation de signaux discontinus. Cette approche est ensuite généralisée au cas bi-dimensionnel et un algorithme de compression multi-directionnel dépendant des contours de l'image est introduit. Il utilise une carte des contours obtenue préalablement. Plusieurs comparaisons avec d'autres approches sont ensuite présentées.

L'interaction entre la matière et le rayonnement est un domaine bien établi de la physique. Pour un physico-chimiste, cette interaction peut être utilisée comme une sonde (spectroscopie) ou pour provoquer des réactions chimiques (photo-chimie). Les mécanismes des réactions photochimiques sont difficiles à étudier expérimentalement et même les études les plus sophistiquées de spectroscopies femtosecondes peuvent bénéficier énormément des simulations théoriques.Les résultats spectroscopiques d'ailleurs ont souvent besoin des calculs théoriques pour l'analyse de leurs spectres. Les méthodes théoriques pour décrire les processus photochimiques ont été principalement développées en utilisant le concept de la fonction d'onde à N corps et ont eu des succès remarquables. Cependant de telles approches sont généralement limitées à des petites ou moyennes molécules. Heureusement la théorie de la fonctionnelle de la densité dépendant du temps (TD-DFT) a émergé comme une méthode simple de calcul pouvant être appliquée à des molécules plus grandes, avec une précision qui est souvent, mais pas toujours, semblable à la précision provenant des méthodes basés sur la fonction d'onde à N électrons. Une partie de cette thèse consiste à surmonter les difficultés des approximations utilisées de nos jours en TD-DFT. En particulier, nous avons examiné la qualité des intersections coniques quand l'approche du retournement de spin non collinéaire de Ziegler-Wang est utilisée et nous avons montré que l'approche du retournement de spin, parfois ,améliore dans des cas particuliers, mais que c'est n'est pas une solution générale pour mieux décrire les intersections coniques dans les simulations photochimiques basées sur la TD-DFT. La plupart des parties de cette thèse traite d'améliorations algorithmiques, soit pour améliorer l'analyse des résultats de la TD-DFT, soit pour étendre les calculs de TD-DFT à de grandes molécules. L'implémentation de l'analyse automatique des symétries des orbitales moléculaires dans deMon2k est une contribution pour améliorer l'analyse des résultats de la TD-DFT. Cela a aussi servi comme une introduction au projet de programmation majeur. La contribution méthodologique principale dans cette thèse est l'implémentation des équations de Casida dans le code BigDFT fondé sur le formalisme des ondelettes. Cette implémentation a aussi permis une analyse détaillée des arguments positifs et négatifs de l'utilisation de la TD-DFT fondée sur les ondelettes. On montre qu'il est plus facile d'obtenir des orbitales moléculaires précises qu'avec deMon2k. Par contre, la contribution des orbitales inoccupées est plus problématiques qu'avec un code de gaussienne comme deMon2k. Finalement, les équations de base des gradients analytiques des états excités sont dérivées pour la TD-DFT. La thèse se termine avec quelques perspectives de travaux futurs.

Le canal sodium dépendant du potentiel (Nav) est un des principaux partenaires moléculaires de l'excitabilité cellulaire. Il constitue une cible de choix pour les insecticides neurotoxiques utilisés pour la lutte contre les insectes nuisibles. Les insecticides de la famille des phénylpyrazolines interagissent avec la sous-unité principale du canal Nav avec une préférence pour son état conformationnel dit " inactivé ". Or, il a été montré que les sous-unités auxiliaires de Drosophila melanogaster modifient cette conformation. Cependant, le rôle et la régulation de ces sous-unités auxiliaires sont, à ce jour, très peu connus. Les objectifs de cette thèse ont été de caractériser les sous-unités auxiliaires de la blatte Periplaneta americana par des approches moléculaires, électrophysiologiques et pharmacologiques, afin d'en préciser les fonctions. La première partie de ce travail porte sur la sous-unité neuronale TEH1. Deux protéines résultant d'une rétention d'intron modifiant uniquement le C-terminal, PaTEH1A et PaTEH1B, ont été clonées. En utilisant l'ovocyte de xénope comme système d'expression et la technique de la double micro-électrode en potentiel imposé, nous avons mis en évidence l'implication du Cterminal dans la modulation des propriétés électrophysiologiques et pharmacologiques du canal Nav. La deuxième partie porte sur les autres sous-unités pour lesquelles nous avons identifié plusieurs variants résultant de différents types d'épissage alternatif (2 pour PaTipE et 4 pour PaTEH2). Les sous-unités auxiliaires jouent donc un rôle important dans la modulation des courants Na+ et doivent être prises en considération pour améliorer les études pharmacologiques.

L'interaction entre la matière et le rayonnement est un domaine bien établi de la physique. Pour un physico-chimiste, cette interaction peut être utilisée comme une sonde (spectroscopie) ou pour provoquer des réactions chimiques (photo-chimie). Les mécanismes des réactions photochimiques sont difficiles à étudier expérimentalement et même les études les plus sophistiquées de spectroscopies femtosecondes peuvent bénéficier énormément des simulations théoriques.Les résultats spectroscopiques d'ailleurs ont souvent besoin des calculs théoriques pour l'analyse de leurs spectres. Les méthodes théoriques pour décrire les processus photochimiques ont été principalement développées en utilisant le concept de la fonction d'onde à N corps et ont eu des succès remarquables. Cependant de telles approches sont généralement limitées à des petites ou moyennes molécules. Heureusement la théorie de la fonctionnelle de la densité dépendant du temps (TD-DFT) a émergé comme une méthode simple de calcul pouvant être appliquée à des molécules plus grandes, avec une précision qui est souvent, mais pas toujours, semblable à la précision provenant des méthodes basés sur la fonction d'onde à N électrons. Une partie de cette thèse consiste à surmonter les difficultés des approximations utilisées de nos jours en TD-DFT. En particulier, nous avons examiné la qualité des intersections coniques quand l'approche du retournement de spin non collinéaire de Ziegler-Wang est utilisée et nous avons montré que l'approche du retournement de spin, parfois ,améliore dans des cas particuliers, mais que c'est n'est pas une solution générale pour mieux décrire les intersections coniques dans les simulations photochimiques basées sur la TD-DFT. La plupart des parties de cette thèse traite d'améliorations algorithmiques, soit pour améliorer l'analyse des résultats de la TD-DFT, soit pour étendre les calculs de TD-DFT à de grandes molécules. L'implémentation de l'analyse automatique des symétries des orbitales moléculaires dans deMon2k est une contribution pour améliorer l'analyse des résultats de la TD-DFT. Cela a aussi servi comme une introduction au projet de programmation majeur. La contribution méthodologique principale dans cette thèse est l'implémentation des équations de Casida dans le code BigDFT fondé sur le formalisme des ondelettes. Cette implémentation a aussi permis une analyse détaillée des arguments positifs et négatifs de l'utilisation de la TD-DFT fondée sur les ondelettes. On montre qu'il est plus facile d'obtenir des orbitales moléculaires précises qu'avec deMon2k. Par contre, la contribution des orbitales inoccupées est plus problématiques qu'avec un code de gaussienne comme deMon2k. Finalement, les équations de base des gradients analytiques des états excités sont dérivées pour la TD-DFT. La thèse se termine avec quelques perspectives de travaux futurs. / The interaction of light with matter is a well-established domain of physical science. For a chemical physicist, this interaction may be used as a probe (spectroscopy) or to induce chemical reactions (photo- chemistry.) Photochemical reaction mechanisms are difficult to study experimentally and even the most sophisticated modern femtosecond spectroscopic studies can benefit enormously from the light of theoret- ical simulations. Spectroscopic assignments often also require theoreti- cal calculations. Theoretical methods for describing photoprocesses have been developed based upon wave-function theory and show remarkable success when going to sophisticated higher-order approxi- mations. However such approaches are typically limited to small or at best medium-sized molecules. Fortunately time-dependent density- functional theory (TD-DFT) has emerged as a computationally-simpler method which can be applied to larger molecules with an accuracy which is often, but not always, similar to high-quality wave-function calculations. Part of this thesis concerns overcoming difficulties in- volving the approximate functionals used in present-day TD-DFT. In particular, we have examined the quality of conical intersections when the Ziegler-Wang noncollinear spin-flip approach is used and have shown that the spin-flip approach has merit as a particular solution in particular cases but is not a general solution to improving the de- scription of conical intersections in photochemical simulations based upon TD-DFT. Most of this thesis concerns algorithmic improvements aimed at either improving the analysis of TD-DFT results or extending practical TD-DFT calculations to larger molecules. The implementa- tion of automatic molecular orbital symmetry analysis in deMon2k is one contribution to improving the analysis of TD-DFT results. It also served as an introduction to a major programming project. The major methodological contribution in this thesis is the implementation of Casida's equations in the wavelet-based code BigDFT and the subse- quent analysis of the pros and cons of wavelet-based TD-DFT where it is shown that accurate molecular orbitals are more easily obtained in BigDFT than with deMon2k but that handling the contribution of unoccupied orbitals in wavelet-based TD-DFT is potentially more problematic than it is in a gaussian-based TD-DFT code such as de- Mon2k. Finally the basic equations for TD-DFT excited state gradients are derived. The thesis concludes with some perspectives about future work.

Les travaux présentés s’axent autour de 2 chapitres indépendants : - le 1er concerne l’étude rhéologique d’une formulation pour SMC sans fibres. Cette étude permet d’élaborer des lois de comportement rhéologique. Ces lois sont ensuite insérées dans un code de calcul de simulation numérique afin de prédire les efforts mis en jeu lors d’une compression. Ces données simulées sont comparées avec des données de compression obtenues expérimentalement. - le 2ème se penche sur l’étude d’un comportement rhéologique rare : la rhéopexie négative. La viscosité de l’échantillon dépend de l’histoire de cisaillement qui lui est appliquée. Ce comportement est très sensible à la composition du mélange, et fait intervenir 4 constituants. Dès lors que l’un d’eux est retiré, le phénomène disparaît. Le mélange étudié est constitué de produits classiquement utilisés pour la production de SMC. / The research presented is divided into 2 independents chapters: - the 1st one focuses on the rheological study of a fibreless formulation for SMC. This study allows us to write constitutive equations of the formulation. These equations are in turn implemented in a numerical simulation program, in order to predict the forces generated during a compression experiment. These simulated data are eventually compared with experimental data obtained during compression.- the 2nd chapter concerns the study of a rare rheological behaviour: the negative rheopexy. The viscosity of the sample depends on its shear history, in a very different way than a thixotropic sample’s viscosity would. This rheological behaviour is very component sensitive, and results from the interactions between 4 components. As soon as one of them is missing, the negative rheopexy disappears. The mixture studied is constituted of products traditionally used for the production of SMC.

Ce mémoire présente l'implémentation d'un nouveau langage de programmation nommé Typer. Typer est un langage fonctionnel orienté vers la méta programmation. Il a été conçu pour augmenter la productivité du programmeur et lui permettre d'écrire des applications plus fiables grâce à son système de types. Pour arriver à ses fins, Typer utilise l'inférence de types et implémente un puissant système de macros. L'inférence de types permet à l'utilisateur d'omettre certains éléments, le système de macros, quant à lui, permet de compléter le programme pendant la compilation lorsque l'inférence n'est pas suffisante ou pour générer du code. Typer utilise les types dépendants pour permettre à l'utilisateur de créer des types très expressifs pouvant même être utilisés pour représenter des preuves formelles. De plus, l'expressivité des types dépendants permet au compilateur d'effectuer des vérifications plus approfondies pendant la compilation même. Ces mécaniques permettent au code source d'être moins verbeux, plus concis et plus simple à comprendre, rendant, ainsi l'écriture de programmes ou/et de preuves plus plaisante. Ces fonctionnalités sont implémentées dans l'étape que nous appelons l'élaboration, à l'intérieur de laquelle de nombreuses transformations du code source ont lieu. Ces transformations incluent l'élimination des aides syntaxiques, la résolution des identificateurs, l'expansion des macros, la propagation et l'inférence des types. / This dissertation present the implementation of a new programming language named Typer Typer is a functional programming language oriented towards meta programming. It has been created to increase the programmer productivity and enable him to write safer programs thanks to his type system. To achieve his goal, Typer use type inference and a powerful macro system. Type inference enable to user to elide some elements while the macro system enable us to complete the program during compilation. Typer use dependent type which enable the user to create very expressive types which can even be used to represent formal proofs. Furthermore, dependent type's expressivity enable the compiler to perform a in-depth checks during compilation. Those mechanics enable the source code to be less verbose, shorter and easier to understand, making the writing of new programmes more enjoyable. Those functionalities are implemented during the step we call the elaboration in which numerous transformations occur. Those transformations include the removal of syntactic sugar, identifier resolution, macro expansion and the propagation and the inference of types.

Au cours des années récentes, plusieurs auteurs ont prouvé des résultats d'existence en temps grand pour des solutions d'équations de Klein-Gordon non-linéaires sur certaines variétés compactes, telles les sphères, lorsque les données initiales sont assez régulières et assez petites, et qu'un certain paramètre de masse évite un sous-ensemble de mesure nulle de la droite réelle. L'une des hypothèses fondamentales dans ces travaux est une propriété de séparation des valeurs propres du laplacien sur les variétés considérées. L'objet des deux premiers articles constituant cette thèse est d'examiner quels résultats peuvent être obtenus lorsqu'une telle hypothèse de séparation n'est plus vérifiée. Nous étudions le cas d'un opérateur de Klein-Gordon associé à l'oscillateur harmonique sur l'espace euclidien, et celui de l'opérateur de Klein-Gordon usuel sur le tore. Nous obtenons, par des méthodes de formes normales, des solutions existant sur des intervalles plus longs que ceux fournis par la théorie locale. Le dernier article de cette thèse s'intéresse au problème de l'estimation en temps grand des normes Sobolev de solutions d'une équation de Schrödinger linéaire sur le tore, à potentiel dépendant du temps. Nous prouvons des bornes logarithmiques, lorsque le potentiel est Gevrey, généralisant des résultats antérieurs de Bourgain et Wang.

Dans le diabète de type 2 établi, l'hyperglycémie chronique, un taux élevé d'acides gras libres et l'inflammation induisent un stress oxydatif (SO) au niveau de la cellule beta. Le SO, qui apparaît dès le stade de pré-diabète, peut induire un dysfonctionnement précoce de cette cellule. Ainsi, la protection de la cellule β par des molécules anti-oxydantes pourrait ralentir la progression du pré-diabète au diabète.La quercétine, un flavonoïde, a présenté des propriétés antidiabétiques dans plusieurs études in vivo. Cependant, très peu de données traitent de son mécanisme d'action directement au niveau de la cellule beta. Dans ce contexte, nous avons étudié les effets de la quercétine au niveau de la cellule beta dans des conditions physiologiques et des conditions de SO.Nos résultats montrent qu'en présence de concentrations stimulantes de sécrétagogue, la quercétine potentialise la sécrétion d'insuline par un mécanisme impliquant l'augmentation de calcium intracellulaire et la potentialisation de ERK1/2 via l'activation des voies de la PKA et de la CaMK II. De plus, la quercétine protège la cellule beta du SO en sur-activant ERK1/2. Le resvératrol et la NAC, deux antioxydants de référence, sont inactifs dans ces conditions expérimentales.En absence de concentrations stimulantes de sécrétagogue, la quercétine induit une sécrétion d'insuline modérée en augmentant le calcium intracellulaire suite à une activation directe des CaV de type L. Dans ces conditions, l'activation de ERK1/2 induite par la quercétine, qui est indépendante de l'activation des voies de la PKA et de la CaMK II, ne serait pas impliquée dans le mécanisme sécrétoire. Nos résultats indiquent que le mécanisme d'action de la quercétine au niveau de la cellule β ne repose pas uniquement sur ses capacités anti-oxydantes mais fait intervenir des cibles pharmacologiques et la régulation de voies de signalisation intracellulaires. / In type 2 diabetes, chronic hyperglycaemia, elevated free fatty acids and inflammation induce oxidative stress (OS) in pancreatic β cell. SO, which appears at the stage of pre-diabetes, may induce early dysfunction of this cell. Thus, the β cell protection by antioxidant molecules could slow the progression of pre-diabetes to diabetes.Quercetin, a flavonoid, has shown antidiabetic properties in several in vivo studies. However, very few data address its mechanism of action directly at the β cell. In this context, we studied the effects of quercetin at the β cell under physiological conditions and conditions of OS.Our results show that in the presence of stimulating concentrations of secretagogue, quercetin potentiates insulin secretion by a mechanism involving increased intracellular calcium and potentiation of ERK1 / 2 via activation of the PKA and the CaMK II pathways. In addition, quercetin protects beta cell from OS via a suractivation of ERK1/2. Resveratrol and NAC, two antioxidants of reference are inactive under these experimental conditions.In the absence of stimulating concentration of secretagogue, quercetin induced moderate insulin secretion by increasing the intracellular calcium via a direct activation of L-type CaV Under these conditions, the activation of ERK1/2 induced by quercetin, which is independent of the activation pathways of PKA and CaMK II to, would not be involved in the secretory mechanism.Our results indicate that the mechanism of action of quercetin at the β cell not only based on its antioxidant capacity but involves pharmacological targets and the regulation of intracellular signaling pathways.