La thérapie cellulaire utilisant une greffe d’hépatocytes est une stratégie prometteuse pour traiter les maladies du foie. Cependant, plusieurs limitations freinent leur transfert pour des applications cliniques, comprenant la production à haut débit d'hépatocytes fonctionnels, leur survie en culture, l’âge du donneur et la source des cellules souches hépatiques (CS). Les avancées scientifiques réalisées à ce jour ont permis d’identifier de nouveaux marqueurs moléculaires et les voies de signalisation impliquées dans la différenciation des CS en hépatocytes fonctionnels. En effet, la voie de signalisation Wnt a montré être importante pour réguler de nombreux processus biologiques des CS permettant de contrôler leur différenciation hépatique dont l’activation des GTPases et les gènes ciblant la voie de signalisation de Lgr5. Récemment, des études ont montré que le marqueur Lgr5 (récepteur 5 couplé à la protéine G contenant une répétition d’acides aminés riche en leucine) est décisif pour maintenir une expansion à long terme des CS hépatiques in vitro. En outre, Lgr5 fonctionne principalement comme un effecteur de la Cdc42 (cycle de division cellulaire 42) qui est un membre de la famille des Rho-GTPase. Une forte expression de la Cdc42 a montré être corrélée avec le vieillissement des SCs hématopoïétiques. Néanmoins, cette corrélation n'a jamais été étudiée à ce jour dans les cellules souches mésenchymateuses dérivées du tissu adipeux humain (hADSCs).Au cours de nos travaux de thèse, nous nous sommes intéressés (i) à proposer une nouvelle technologie de reprogrammation d’hépatocytes matures murins en progéniteurs endodermiques (mEndoPCs) exprimant Lgr5 capables de générer des organoïdes spécifiques du foie et de se différencier en hépatocytes et cholangiocytes in vitro et en des structures biliaires et hépatiques in vivo (ii) à étudier l’activité de Cdc42 dans les hADSCs âgées et l'impact de son inhibition sélective par le ML141 sur leur potentiel de différenciation hépatique in vitro.Nous montrons qu’il a été possible de générer des mEndoPCs et à améliorer la différenciation hépatique des hADSCs âgés. Nous montrons également que Lgr5 et Cdc42 sont régulés de façon distincte par la voie de signalisation Wnt. De plus, nos résultats ont révélé que les voies LIFR/STAT3 et Lgr5/WNT sont essentielles pour l’auto renouvellement des mEndoPCs permettant leur expansion illimitée in vitro en présence d’activateur de STAT3. Les voies MAPK/PKA, WNT/ β-caténine et la production d'exosomes ont montré avoir rôle majeur dans l’âge des hADSCs. Nous montrons qu’une transition mésenchymato-épithéliale était nécessaire pour différencier les hADSCs en hépatocytes fonctionnels. D’autre part, ML141 est proposé comme un nouvel outil pharmacologique permettant de reverser l’âge des hADSC âgés et d’amplifier le taux de prolifération, d’adhésion et de fonctionnalité hépatique à un niveau équivalent aux hADSCs jeunes. Enfin, le transfert de ces méthodologies à l’homme pourrait servir pour la médecine régénératrice du foie, comme outil pour évaluer la toxicité hépatique des médicaments et pour l'ingénierie et la reconstitution d’un foie entier par des approches de « bio printing ». / Hepatocytes cell-based transplantation is a promising strategy for treating liver diseases. However, there are still several limitations for their use in clinical applications among them the generation of highthrouput of functional hepatocytes, their life span in culture, the age of the donor age and the source of hepatic stem cells (SCs). At present, the challenge lies to develop approaches aiming the identification of the new molecular markers signaling pathways involved in the differentiation of SCs toward functional hepatocytes. In fact, Wnt(s) pathways governs multiple biological processes controlling the differentiation fate of SCs into hepatocytes, some of them result in the activation of small GTPase and the Lgr5 pathway regulators. Indeed, Lgr5 (a target gene of Wnt, the Leucine-rich-repeat-containing G protein-coupled Receptor 5) was shown to be crucial for maintaining long-term expansion of hepatic SC in vitro. In addition, Lgr5 primarily functions as an effector of the Cdc42 GTPases (a RhoGTPase protein, the cell division cycle 42). Higher activity of Cdc42 was reported to be correlated to hematopoietic SCs aging. However, this correlation has never been studied before in adipose tissue Mesenchymal Stem Cells (ADSCs) which were proposed recently as a promising tool for liver regeneration.In this study, we were interested (i) to propose a novel method of reprogramming mouse mature hepatocytes into murine endodermic progenitors (mEndoPCs) that express Lgr5, generate liver-specific organoids and can differentiate into hepatocytes and cholangiocytes in vitro and give arise to bile duct structures and into functional hepatocytes in vivo, and (ii) to study the activity of Cdc42 in human aged-derived hADSCs and the impact of its selective inhibition by ML141 on their hepatic differentiation potential in vitro.In our study we succeeded to generate mEndoPCs and to improve the functionality of the aged-hADSCs derived-hepatocytes. We showed that both Lgr5 and Cdc42 are regulated distinctly by Wnt signaling pathways. In addition, our results revealed that LIFR/STAT3 and LGR5/WNT pathways are important to maintain the unlimited expansion of mEndoPCs in vitro when STAT3 pathway is activated. MAPK/PKA, WNT/ β-catenin pathways and the exosome’s production were shown to be deregulated with hADSCs aging. We showed also that a mesenchymal to epithelial transition was crucial to transdifferentiate hADSCs into functional hepatocytes. On the other side, ML141 is proposed as a new pharmacological tool to rejuvenate aged-hADSCs toward functionally younger-like cells thus by promoting cell proliferation, doubling and cell adherence. Finally, the transfer of these methodologies to human could serve the regenerative medicine of the liver as a good tool for hepatocyte-based drug toxicity screening systems and for the liver engineering using a « bio printing » approach.

Les hétérojonctions formées de deux matériaux, un donneur et un accepteur (D/A), sont la base de la majorité des mélanges photovoltaïques organiques. Les mécanismes de séparation des charges dans ces systèmes représentent aujourd'hui l'un des sujets les plus chauds et les plus débattus dans ce domaine. Nous entrons au coeur de ce débat en choisissant un système D/A à base de phtalocyanine de cuivre (CuPc) et de fullerène (C60). Pour sonder les états excités de nos molécules et obtenir de l'information sur les phénomènes à l'interface D/A, nous réalisons une expérience pompe-sonde, appelée absorption photoinduite (PIA). Nous y mesurons le changement fractionnaire de transmission au travers de l'échantillon. Les mesures de PIA sont réalisées à l'état de quasi équilibre, à T=10K. Nous observons une modulation prononcée dans la région du photoblanchiment de l'état fondamental qui nous indique que la pompe induit un décalage du spectre d'absorption de l'état fondamental. Ce décalage peut être expliqué par deux processus : soit l'échantillon est chauffé par la pompe (effet thermique) ou bien des charges sont créées à l'interface entre les deux matériaux (effet Stark). La dépendance en température du spectre d'absorption entre 10K et 290K montre une signature thermique pour un changement de température de 80K. Grâce au ratio des raies Raman anti-Stokes et Stokes, nous démontrons que la pompe chauffe l'échantillon de 34 K, température insuffisante pour attribuer notre signal à un effet thermique. Nous évaporons ensuite la bicouche CuPc/C60 sur de l'ITO et du saphir, substrats qui possèdent des conductivités thermiques différentes et nous observons le même signal de PIA, excluant par le fait même l'hypothèse de l'effet thermique. Puisque notre étude est comparable à la spectroscopie à effet Stark, nous procédons à une analyse similaire en comparant notre signal de PIA au spectre de la transmittance et à ses dérivés première et seconde. Nous observons alors que notre signal reproduit presque parfaitement la dérivée seconde de la transmittance. Ces résultats sont conformes à une signature optique d'effet Stark due à la création de charges à l'interface D/A. / Nowadays, the donor/acceptor (D/A) structure is one of the most popular configuration for organic solar cells. The charge separation mechanisms in this type of systems is now a hot topic of debate in this field of research. To adress this debate, we choose a D/A system made of copper phthalocyanine (CuPc) and fullerene (C60). In this work, we perform quasi-steady-state photoinduced absorption (PIA) measurements which consist of a pump-probe experiment where we measure the fractional change in transmission through the sample. This experiment probes the excited states of our molecules and gives us informations about the photophysics near the interface between the two materials. The measurements were mainly done at T=10K. We observe a strong modulation of the ground state photobleaching that indicates that the laser excitation induces a shift of the ground state absorption spectrum. This shift can be ascribed to two processes: either the pump is heating the sample (heat transfer) or charge are being created at the interface between the two materials (Stark effect). The temperature dependence of the absorption spectrum between T=10K and T=290K shows a thermal signature for a change in temperature of 80K. By calculating the ratio of the Raman Stokes and anti-Stokes peaks, we establish that the pump heat up the sample of 34K, an insufficient temperature to assign the change of transmittance to a thermal effect. We then evaporate our CuPc/C60 bilayer on ITO and sapphire, two substrates with different thermal conductivities and we observe the same signal thereby excluding the assumption of the thermal effect. Since our study bears a resemblance to Stark spectroscopy, we justify the use of a similar analysis by comparing our PIA signal to the transmittance spectrum of our molecules and its first and second derivative. We find that the signal reproduces almost perfectly the second derivative. Thus, we attribute the aforementioned results to an optical signature of Stark effect due to the creation of charges at the heterojunction.

Ce travail a pour but de comprendre l’effet de la compensation du dopage sur les performances des cellules photovoltaïques à base de silicium de qualité solaire purifié par voie métallurgique. Après avoir développé la physique des matériaux compensés, l’influence de la compensation a été étudiée à l’échelle de la plaquette. Nous avons mis en évidence une forte réduction non prédite de la mobilité des porteurs. Au contraire, la compensation du dopage s’est avérée bénéfique à la durée de vie volumique. Nous avons précisé les propriétés recombinantes des dopants. L’étude a été transposée à l’échelle de la cellule. Des rendements de 16% ont été obtenus sur des cellules fortement dopées et compensées. La présence de nombreuses associations entre impuretés dopantes et défauts nous a conduits à l’élaboration d’un algorithme permettant de simuler la cinétique de ce type d’association. Enfin, deux techniques innovantes de mesure des teneurs en dopants et en oxygène interstitiel ont été présentées. / This study aims at understanding the influence of the dopant compensation on the performances of solar cells based on solar-grade silicon purified via metallurgical routes. We first detailed the physics of compensated semiconductors. The compensation effects were then studied at the wafer level. We found a sharp unpredicted reduction in carrier mobility at high compensation level. Conversely, the dopant compensation was shown to be very beneficial to the carrier lifetime. We specified the recombination properties of dopants. We then focused on the compensation effects at the solar cell level. We obtained conversion efficiencies of 16% on highly doped and compensated solar cells, revealing the photovoltaic potential of solar-grade silicon. Since numerous association reactions occur between dopants and defects, we built an algorithm in order to simulate the association kinetics of such reactions. Eventually, we presented two innovative characterisation techniques that allow the concentrations of dopants and light elements to be measured.

Nous voulons déterminer les solitons spatiaux dans les bres optiques présentant un effet non-linéaire de type Kerr optique. Pour cela, nous proposons une nouvelle approche numérique basée sur la Méthode des Éléments Finis qui est particulièrement bien adaptée à l'étude de milieux inhomogènes. Un modèle scalaire du champ électrique dans les bres optiques est utilisé pour mettre en ÷uvre et valider notre méthode et comprendre la signication physique des nouvelles solutions dans un cas simple. Le champ est supposé harmonique en temps et suivant la direction d'invariance de la bre mais inhomogène selon sa section transverse. Plusieurs exemples dans les bres à saut d'indice et dans les bres optiques microstructurées (FOMs) à c÷ur plein de dimension transverse nie sont décrits. Pour chaque géométrie, une étude complète est réalisée pour obtenir et prouver numériquement l'existence d'une unique solution non-linéaire auto-cohérente ou soliton spatial de plus haute énergie atteignable avant l'autofocalisation instable. Le soliton spatial dépend du prol transverse ni de la structure, correspond au soliton de Townes dans le cas du milieu homogène mais est différent de celui-ci dans les bres optiques étudiées. Notre nouvelle approche de l'étude numérique de l'effet Kerr dans les bres optiques permet ainsi de généraliser le soliton de Townes. Cependant, le prol de l'indice de réfraction induit par l'effet Kerr optique montre que l'approximation du guidage faible n'est plus respectée et donc que les caractéristiques de la solution non-linéaire sont mal évalu ées dans le modèle scalaire. L'implémentation du cas vectoriel sans approximation est donc réalisée. La même étude que dans le cas scalaire est alors menée en consid érant toutes les composantes du champ électrique. Enn, pour étendre le champ d'application de notre méthode numérique, les solutions non-linéaires sont étudiées dans des FOMs avec un défaut creux au centre. Par analogie avec la physique du solide, les congurations donneur/accepteur sont dénies et les solutions non-linéaires sont analysées selon la taille du défaut. L'étude des effets Kerr positif et négatif à travers ces congurations nous permet de découvrir de nouveaux comportements non-linéaires dans ces structures.

Cette thèse présente une étude du transport électronique à basse température dans des transistors à effet de champ nanométriques en silicium sur isolant. Leur comportement électrique dépend notamment de la constitution des jonctions entre les réservoirs et le canal, qui est déterminée lors de la fabrication par l'utilisation d'espaceurs de part et d'autre de la grille. Cette différence de comportement est exacerbée à basse température. Dans des transistors très courts, de longueur de grille typique égale à 30 nm, compte tenu de la diffusion des dopants lors du recuit d'activation, il est possible d'obtenir sous la grille un unique donneur bien couplé aux deux réservoirs. Sa présence est révélée par de l'effet tunnel résonant à travers les niveaux d'énergie associés à ses orbitales, observé à basse température à des tensions de grille inférieures au seuil du transistor. L'estimation de l'énergie d'ionisation de ce donneur donne une valeur supérieure à la valeur attendue pour un donneur dans du silicium massif, ce qui est attribué à l'effet du confinement diélectrique du donneur. À l'inverse, il est possible de définir des résistances d'accès au canal suffisantes pour y confiner les électrons. Un transistor se comporte alors comme un transistor mono-électronique à basse température, dont l'îlot est situé sous la grille. Ce moyen de créer un transistor mono-électronique est étendu à des systèmes d'îlots couplés, en déposant plusieurs grilles entre la source et le drain. Plusieurs comportements sont obtenus selon l'écart entre les grilles et la longueur des espaceurs. Ces systèmes sont utilisés pour réaliser le transfert d'un électron unique.

Les cellules photovoltaïques (PV) basées sur les semi-conducteurs organiques font l'objet de<br />recherches motivées par la possibilité de réaliser des cellules solaires de grand surface, flexibles,<br />légères et bon marché, en profitant de la grande processabilité des matériaux organiques. Face aux<br />contraintes environnementales et à l'épuisement des ressources d'énergie fossile, le fort regain<br />d'intérêt pour la conversion PV organique est en grande partie due à la formidable amélioration de<br />l'efficacité de conversion de cellules solaires organiques accomplies ces dix dernières années.<br />Dans une première partie de ce travail, nous avons élaboré un protocole expérimental fiable<br />permettant l'évaluation de nouveaux matériaux semi-conducteurs organiques donneurs et accepteurs<br />en cellules solaires de type hétérojonction. La réalisation de cellules à base de phthalocyanine de<br />cuivre (CuPc) et de C60, par ailleurs déjà décrites dans la littérature, nous a permis de valider un<br />ensemble de protocoles d'élaboration et de caractérisation des cellules.<br />Ces procédures ont été ensuite appliquées à l'évaluation d'une série d'accepteurs dérivés du<br />pérylène dans des cellules comportant la CuPc comme donneur. Cette seconde étape nous a ainsi<br />permis de sélectionner deux composés accepteurs modèles que nous avons utilisés pour la suite de<br />ce travail.<br />La troisième et dernière partie de ce travail a porté sur la réalisation d'hétérojonctions à base<br />de nouveaux oligomères conjugués hybrides dérivés de trois structures de base : terthiophène,<br />quaterthiophène et quinquethiophène.Tout d'abord, nous avons cherché à établir de premières<br />corrélations entre la structure chimique des donneurs et certaines des caractéristiques électriques des<br />cellules. Enfin, les acquis de cette étude systématique ont contribué à la conception et à la synthèse<br />de nouveaux donneurs issus d'oligothiophènes à structure ramifiée à l‘aide desquels nous avons pu<br />réaliser des cellules de type hétérojonction qui figurent parmi les plus efficaces obtenues jusqu'à<br />présent à partir d'oligo- et de polythiophènes.

Les travaux présentés dans ce mémoire de thèse portent sur la synthèse et l'étude des propriétés spectroscopiques et électrochimiques de systèmes donneur-accepteur conçus pour des applications variées telles que l'électrofluorochromisme, l'absorption à deux photons et le photovoltaïque. La s-tétrazine a été choisie comme accepteur pour sa forte affinité électronique, ses propriétés émissives remarquables et sa capacité à s'organiser via des interactions intermoléculaires de type &#61552--stacking. La triphénylamine a été sélectionnée comme donneur pour son faible potentiel d'ionisation, ses propriétés spectroscopiques (fortes absorption et émission) et la modulation facile de ses propriétés par changement de substituants. Sept dérivés de triphénylamine ont été synthétisés ainsi que dix-huit nouveaux composés multichromophoriques à base de tétrazine et de triphénylamine présentant cinq liens différents et des substituants variés. Ils ont été caractérisés par électrochimie et spectroscopie (stationnaire et résolue en temps). L'étude de la modulation de leurs propriétés photophysiques par le changement de l'état rédox a ensuite été réalisée. Dix composés présentant un lien permettant la conjugaison entre la triphénylamine et la tétrazine ont été synthétisés et caractérisés par électrochimie et spectroscopie. Compte-tenu de leurs propriétés, six d'entre eux ont été testés en absorption à deux photons et deux ont étés retenus pour être utilisés comme donneurs dans une cellule photovoltaïque organique. Par ailleurs, deux réactions ont été étudiées en détail pour expliquer la formation des produits obtenus, inattendus à un premier abord.

Le contrôle de la morphologie de la couche active en optoélectronique organique représente un objectif majeur du fait de son impact sur la stabilité et les performances des dispositifs. En particulier, le degré d'autoorganisation d'un mélange de deux composés à caractère donneur (D) et accepteur (A) d'électrons, ainsi que leurs orientations sont déterminants pour obtenir à la fois un de transfert de charges efficace et des chemins de percolation continus jusqu'aux électrodes. Durant ce travail de thèse, nous avons synthétisé plusieurs séries de co-oligomères à blocs donneur-accepteur capables de s'auto-organiser pour former des lamelles alternées D/A à longue distance. Les co-oligomères présentent une architecture moléculaire de type diade (DA) ou triade (DAD ou ADA), et sont constitués d'une longueur de bloc D variable. Les molécules sont toutes composées d'un bloc A à base de perylène diimide et d'un bloc D contenant les motifs thiophène, fluorène et benzothiadiazole. Une attention particulière a été portée sur l'étude des propriétés optiques, électrochimiques, photophysiques, structurales ou encore opto-électroniques de nos matériaux. En particulier, nous nous avons montré que l'organisation lamellaire était très fortement dépendante de l'architecture moléculaire, puisque seuls les systèmes AD et ADA conduisent à une structuration à longue distance. Par ailleurs, en ajustant la densité électronique au sein du bloc D, nous avons montré qu'il était possible de contrôler à la fois le temps de formation et la durée de vie des états à transfert de charges. Enfin,les premiers résultats de caractérisation du transport de charges et des propriétés photovoltaïques démontrent l'intérêt de ces matériaux dans la réalisation de dispositifs photovoltaïques organiques mono-composants.

Ce travail porte sur l'élaboration et la caractérisation de cellules solaires organiques à base de nouvelles classes de matériaux donneurs dérivés de petites molécules solubles. Une première phase de ce travail a été consacrée à l'étude des cellules de type hétérojonction volumique à base de poly(3-hexylthiophène) et d'un dérivé soluble du fullerène C60, le PCBM. Le nombre considérable de travaux déjà publiés sur ces dispositifs en ont fait un système modèle particulièrement approprié à l'étude des différents paramètres expérimentaux impliqués dans la fabrication de ce type de cellules et à leur optimisation. Les protocoles expérimentaux définis sur la base de ces études ont été ensuite appliquées à l'évaluation de deux nouvelles classes de donneurs moléculaires à base du dicétopyrrolopyrrole (DPP) et de dipyrrométhène de bore (BODIPY). Les travaux sur les donneurs dérivés du DPP ont porté sur la réalisation de différentes séries de cellules solaires à hétérojonction planaire et volumique et les résultats obtenus ont permis à la fois d'atteindre des performances intéressantes et de progresser dans la compréhension des relations structure-propriétés dans cette famille de donneurs moléculaires. La dernière partie de ce travail concerne la réalisation et l'étude de cellules solaires à partir d'une classe originale de donneurs moléculaires dérivés du BODIPY. La caractérisation des propriétés électroniques de différentes familles de bodipys ainsi que la fabrication et l'étude de plusieurs séries de cellules solaires ont conduit à des avancées importantes et des rendements parmi les plus élevés obtenus jusqu'à présent sur des BHJ moléculaires à base d'accepteur dérivé du C60 ont été obtenus. Par ailleurs ces travaux ont permis de mettre pour la première fois en évidence des effets coopératifs dans des BHJ moléculaires utilisant des donneurs multiples.

Le but de cette thèse était d’auto-assembler des entités triarylamines donneurs d’électrons et capables de s’empiler en fibres conductrices sous l’action de la lumière, avec des entités accepteurs d’électrons de manière à obtenir des hétérojunctions supramoléculaires. Ces objectifs ont été atteints dans des versions dites statiques (distances constantes entre canauxdonneur et accepteur d’électrons) mais aussi dans une version dynamique ou la distance entre unités électroactives change grâce à l’action contrôlée d’un muscle moléculaire intégré. Ces systèmes auto-assemblés fonctionnels ont montré des changements très importants de leurs propriétés optoélectroniques en réponse à des stimuli orthogonaux comme la lumière et le pH. / The aim of this thesis was to self-assemble electron-donating triarylamine units, capable of aggregation into conducting fibers triggered by light, with electron-accepting entities to obtain supramolecular heterojunctions. These objectives were attained, that is in static versions (with constant distances between electron-donating and -accepting channels) and in a dynamicversion wherein the distance between the electroactive units changes owing to the controlled action of an integrated molecular muscle. These functional self-assembled systems showed very important changes in their optoelectronic properties in response to orthogonal stimuli such as light and pH.