Dans l'aéronautique, l'alimentation d'un système embarqué contribue largement à augmenter le coût récurrent, l'efficacité globale et le volume de l'équipement. De plus, les alimentations sont installées dans un environnement sévère avec une large plage de tension d'entrée et un milieu confiné. Dans ces conditions, les pertes du convertisseur influent fortement sur le volume et le poids du système qui doit s'efforcer de limiter les échauffements. Ainsi, la réduction des pertes du convertisseur est l'un des leviers les plus efficaces pour augmenter la densité de puissance des convertisseurs. Parmi les techniques connues, la commutation douce peut être une solution pour réduire les pertes du convertisseur tout en augmentant sa fréquence de découpage. La sélection d'une topologie à commutation douce se fait selon 3 critères; un faible nombre de composants, une fonction de transfert et des commutations douces qui couvrent toute la plage de fonctionnement. En prenant tout cela en considération, la meilleure candidate semble être la topologie Flyback active-clamp. Avec seulement une capacité et un transistor supplémentaires, cette topologie possède une fonction abaisseuse et élévatrice et réalise des commutations en ZVS au primaire.Un travail technologique doit également être réalisé afin d'améliorer davantage l'efficacité du convertisseur. Les technologies qui ont été sélectionnées sont les transistors GaN pour leurs performances en commutation et le transformateur planar pour son intégration dans le PCB. Par ailleurs, une intégration verticale du convertisseur qui est à présent sur deux cartes superposées, une pour les fonctions BF et l'autre pour les fonctions HF, a permis de minimiser l'empreinte du convertisseur.Les technologies émergentes vont faire un important saut technologique, en particulier dans les systèmes où l'alimentation représente une part significative de l'équipement. Le succès des transistors GaN met clairement en lumière que l'électronique de puissance devient plus performante. Dans ce contexte, réduire les éléments parasites est une priorité. En se projetant dans le futur, l'intérêt porté aux alimentations intégrées va accélérer le développement des techniques de packaging telles que l'enfouissement des composants dans le PCB et les modules sur céramique / The power supply system in an onboard aeronautical application represents an important contribution to the recurring cost, global efficiency and the volume of the system. Moreover, power supplies are installed in a harsh environment with a wide input voltage range and a confined area. In these conditions, power supply losses impact the converter volume and weight to prevent the system from overheating. Therefore, a gain in efficiency is the main purposes, since it has a significant impact on the reduction of weight and volume of the equipment.Soft-switching is a reasonable technique to increase the switching frequency and limit the power losses. The selection of the topology should take into account 3 considerations: a low number of components, an efficient control, which allows to cover the wide input voltage range and a soft-switching validity over a large input voltage range. Regarding all the considerations, the Flyback active-Clamp topology seems to be the best candidate which has a step-up and down transfer function and ZVS at the primary with only ones additional capacitor and transistor.A technological work is also done to further increase the power supply efficiency. The technologies which have been selected are the GaN transistors for its good switching performances and a planar transformer for its integration into the PCB. Also, the vertical integration of the converter which is actually on two stackable boards, one for the low frequency functions and the other one for the high frequency functions, minimizes the footprint of the converter. The new technologies will make a huge technological leap, especially in the systems where the power supply represents a significant proportion of the equipment. The success of GaN transistor highlights that the power electronics is currently driving by the performance and reducing the parasitic elements is becoming the priority. Looking forward into the future, the interest in 3D packaging and PCB integration will grow rapidly to provide a fully embedded power supply

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

Les cours d’eau des îles tropicales abritent des organismes qui ont développé un cycle de vie diadrome, partagé entre une phase adulte en eau douce et une phase larvaire marine : l’amphidromie. Parmi ces organismes, dans la zone Indo-Pacifique, on trouve les crevettes du genre Caridina H. Milne Edwards, 1837. Avec plus de 300 espèces décrites, il s’agit du genre le plus diversifié de l’infra-ordre des Caridea, avec une systématique extrêmement confuse et compliquée. Au sein de ce genre, deux complexes d’espèces sont particulièrement bien représentés dans les systèmes insulaires de l’Indo-Pacifique, le complexe Caridina nilotica et le complexe C. weberi. Grâce au développement de nouvelles techniques de séquençage de nouvelles méthodes de taxonomie dite intégrative sont apparues, permettant de résoudre une partie des problèmes taxonomiques de ces groupes. L’objectif de la thèse était d’appliquer une approche de taxonomie intégrative aux espèces des complexes C. nilotica et C. weberi afin de clarifier leur systématique et, de fait, mieux appréhender leur biologie et fournir les outils aux gestionnaires pour mettre en place une meilleure conservation de ces espèces et de leurs milieux. Après avoir montré que certains caractères morphologiques traditionnellement utilisés pour décrire les espèces étaient influencés par l’environnement et donc fortement variables, l’étude de taxonomie intégrative a été conduite sur 92 espèces, permettant d’obtenir 1682 séquences auxquelles s’ajoutent 32 génomes mitochondriaux complets et 97 partiels, mettant en évidence 43 espèces nouvelles, certaines décrites au cours de la thèse. Les relations phylogénétiques entre les espèces des deux complexes ont été reconstruites à partir d’un grand jeu de données moléculaires, permettant de montrer que les complexes sont des groupes monophylétiques avec des différences en terme d’habitats occupés. Enfin, la faisabilité de l’étude sclérochronologique de l’amphidromie chez une espèce du complexe C. weberi (C. multidentata) a été testée sur la cuticule du pédoncule oculaire, avec une étude de l’ultrastructure de la cuticule, décrite pour la première fois chez cette espèce. / Rivers of tropical islands harbor organisms that have developped a diadromous lifecycle, shared between a freshwater adult phase and a marine larval phase: amphidromy. Among these organisms, in the Indo-Pacific area are found shrimps of the genus Caridina H. Milne Edwards, 1837. With more than 300 described species it is the most speciose genus of the infra-order Caridea, with a most confused and complicated taxonomy. Within this genus, two species complexes are particularly well-represented in insular systems of the Indo-Pacific, the C. nilotica complex and the C. weberi complex. Thanks to the development of new sequencing techniques, new methods of integrative taxonomy appeared, allowing to resolve part of the taxonomic complexity of these taxa. The aim of the thesis was to apply an integrative taxonomy approach to species belonging to C. nilotica and C. weberi complexes in order to clarify their taxonomy and have a better understanding of their biology and provide tools to managers for establishing a better conservation of these species and their environments. After showing that some morphological characters traditionally used to describe species were influenced by the environment and so, highly variable, the integrative taxonomy was led on 92 species, allowing to obtain 1,682 sequences to which are added 32 complete and 97 partial mitochondrial genomes, highlighting 43 new species, some of them described during the thesis. Phylogenetic relationships among the species of the two complexes were reconstructed from a large molecular dataset, allowing to show that the complexes are monophyletic groups, with habitat differences. Finally, the feasibility of a sclerochronological study of amphidromy in a species of the C. weberi complex (C. multidentata) was tested on the eyestalk cuticle, with a study of the ultrastructure of the cuticle, described for the first time in this species.

Le dioxyde de titane, connu pour ses applications dans les domaines de la photoactivité et du photovoltaïque, est aussi un candidat d'électrode négative pour batteries lithium-ion. Les variétés anatase et TiO2(B) sont les plus prometteuses. Leurs capacités sont respectivement de 0,50 et 0,75 Li+ par motif de TiO2. Sous forme nanométrique, elles présentent des densités d'énergie et de puissance accrues. L'objet de ce travail de thèse concerne la synthèse par chimie douce de dioxydes de titane nanométriques selon la méthode développée initialement par Kasuga et al. et leur caractérisation. La méthode en trois étapes génère successivement deux intermédiaires tels que (i) le titanate (NaOH)xTiO2(H2O)y (x = 0,3-0,5 et y = 0,4-0,7) par reflux, et (ii) l'acide titanique TiO2(H2O)z (z = 0,7-0,8) après échange ionique, et finalement, après recuit, (iii) le TiO2 de morphologie proche de celle du titanate précurseur. Quatre titanates de sodium ont été identifiés, trois structures lamellaires, se différenciant par leur morphologie (nanotubes, semi-nanotubes et nanorubans) et une structure amorphe s'apparentant à des nanosphères. Après échange ionique et recuit, les nanotubes et les nanosphères se transforment en anatase, les semi-nanotubes en un mélange d'anatase et de TiO2(B), et les nanorubans en TiO2(B) exclusivement. La quantification par spectroscopie Raman du ratio anatase/TiO2(B) a été développée en calibrant les intensités avec les résultats d'électrochimie. Enfin, les nanorubans de TiO2(B) ont été testés au sein de demi-batterie lithium métal. Les performances sont prometteuses avec une capacité réversible de 200 mAh.g-1 à C/3 (soit 0,6 Li+ par TiO2) et de 100 mAh.g-1 à 15C.

En raison de l'eutrophisation croissante des eaux douces, les proliférations de cyanobactéries sont de plus en plus fréquentes à l'échelle mondiale. Dans 40 à 75% des cas, les cyanobactéries produisent des hépatotoxines [e.g. microcystines (MCs)], endotoxines qui sont libérées dans le milieu lors de la lyse cellulaire et qui constituent un réel danger pour les organismes cibles, dont font partie les mollusques gastéropodes (intoxication par ingestion de cyanobactéries toxiques ou par exposition aux toxines dissoutes dans l'eau). Les MCs s'accumulent principalement dans le foie des vertébrés où elles interagissent de manière réversible (MCs libres) ou irréversible (MCs liées) avec des protéines phosphatases et conduisent à la destruction des tissus. Au travers d'expositions chroniques à faibles doses en laboratoire, nous avons démontré la consommation de cyanobactéries toxiques (Planktothrix agardhii) par 2 espèces de gastéropodes, le pulmoné Lymnaea stagnalis et le prosobranche Potamopyrgus antipodarum. Cette consommation entraîne une baisse de croissance et de fécondité, et l'accumulation de MCs dans les tissus des gastéropodes. D'autre part, les effets histopathologiques sont beaucoup plus marqués chez le pulmoné intoxiqué par ingestion de cyanobactéries toxiques que par exposition à la MC dissoute dans le milieu, suggérant une moindre pénétration de la toxine dissoute (voie orale ou tégumentaire) dans le mollusque. Les deux voies d'intoxication engendrent un impact négatif sur la descendance de L. stagnalis, en termes de taux d'éclosion des œufs, de développement embryonnaire et de survie des néonates. Ces résultats prédisent un impact sur la structure des communautés de gastéropodes (e.g., baisse d'abondance et de diversité, disparition d'espèces sensibles) et un risque de contamination du réseau trophique à travers l'accumulation de MCs par les gastéropodes. Ces prédictions ont toutes deux été démontrées lors d'un suivi mensuel d'un an des communautés de gastéropodes du Lac de Grand Lieu (Loire Atlantique). De plus, le risque de transfert des MCs des gastéropodes à leurs consommateurs a été vérifié au laboratoire à travers : 1) la persistance des MCs liées dans les tissus du pulmoné même après 3 semaines de dépuration, et 2) l'accumulation de MCs dans les organes de l'épinoche Gasterosteus aculeatus (principalement dans le foie et les muscles) après consommation de glandes digestives de L. stagnalis intoxiquées par des MCs.

L'amélioration des biopuces et de leurs lecteurs est un enjeu crucial dans l'industrie actuelle qui réclame des méthodes d'analyses moléculaires plus sensibles et moins onéreuses. Dans ce but, plusieurs points doivent être revus : sensibilité du lecteur, densité des puces, marquage en fluorescence des biomolécules. Nous avons mis en place et développé différentes techniques de dépôt de molécules basées sur la lithographie douce ainsi qu'une technique de détection d'interaction biologique par diffraction afin de créer une plateforme biopuce complète, sans marquage et à bas coût. A travers ce mémoire de thèse, la structuration de diverses molécules à l'échelle nanométrique sur un substrat sera étudiée : structuration de dendrimères, de polymères à empreintes moléculaires (MIP), d'ADN. Nous verrons des techniques pour structurer des couches à l'échelle nanométrique par lithographie douce, mais sans avoir recours préalablement à la lithographie électronique pour créer les moules. De même, nous étudierons le " macrotimbre " qui permet le dépôt de plusieurs molécules différentes en une seule étape (multiplexage) par lithographie douce. Une technique de détection par diffraction de la lumière sera développée afin de passer outre l'étape de marquage qui porte le risque d'endommager la molécule et donc de dénaturer ses fonctions. Ce travail se place dans le cadre d'un projet de développement industriel en partenariat avec la société INNOPSYS et dont l'objectif est de démocratiser l'analyse biopuce en une solution financièrement accessible aux hôpitaux et aux laboratoires d'analyses et non plus seulement aux seuls organismes de recherche.

La vapeur d'eau atmosphérique est une ressource en eau sous exploitée. Les matériaux à forte émissivité infrarouge (rayonnement thermique) sont utilisés en climatisation passive de jour. De nuit, ils se refroidissent et sont une technologie bon marché, robuste et efficace pour condenser cette ressource renouvelable avec des rendements mesurés supérieurs à 0,6 L m-2 par nuit. L'enjeu de ces travaux de recherches était d'avancer la compréhension de ces systèmes, de mettre au point les outils et de développer les techniques permettant la réalisation de condenseurs de grandes dimensions.<br /> Des matériaux (films polymères et peintures) originaux et innovants ont été développés pour ces applications : ils conjuguent une grande émissivité IR et un état de surface optimisé pour un coût inférieur à 1 € m-². Des simulations numériques CFD (Phoenics) ont été programmées dans le but d'optimiser la mise en œuvre des condenseurs de rosée sur des systèmes réels complexes et de grande superficie. De nouvelles méthodes d'estimation (mesure de volume ou estimation indirecte) de la ressource potentielle en eau de rosée sont discutées en fonction de l'influence des paramètres météorologiques pour les îles de Biševo (Croatie), Tahiti et Tikehau (P. Française) et les sites de Panandhro et Yellagiri Hills (Inde). <br />Enfin, deux systèmes réels novateurs ont été réalisés : une toiture pérenne de démonstration de <br />15,1 m² installée à Biševo (rendements moyens de 0,181 mm pour un maximum de 0,526 mm). Le second est la première usine à rosée, réalisée avec l'IIMA, dans l'état du Gujarat (Inde). La surface actuelle est de 850 m² et sera étendue à 15 000 m² pour produire jusqu'à 5 m3 d'eau pure par nuit.

Un échange vigoureux au travers des frontières de la biologie et de la physique se développe autour de nouvelles méthodes et outils, et autour de nouveaux phénomènes. Les objets d'étude au coeur de ce recouvrement multidisciplinaire sont très divers. De manière non exhaustive, il s'agit de nanoparticules, de cellules ou encore d'objets encore plus petits et élémentaires tels que les molécules. Aussi bien pour des applications dans le domaine de la microélectronique que pour l'étude de mécanismes biologiques fondamentaux, l'intégration des objets d'intérêt à l'échelle de l'objet unique est essentielle. Dans le cadre de cette thèse, l'objectif que nous nous sommes fixés est de développer un volet technologique qui permette l'assemblage d'objets micro- ou nanométriques uniques à des endroits bien définis d'une surface solide de façon simple, fiable, bas-coût et parallèle. Pour ce développement, nous nous sommes intéressés tout particulièrement aux nanoparticules d'Au de 100 nm de diamètre, aux bactéries, puis aux molécules d'ADN. Nous décrirons les stratégies développées reposant sur la lithographie douce puis leurs potentialités pour différentes applications dans les domaines de l'analyse médicale et de la détection.

Les « Éléments de la Structure des Metacommunautés » (EMS) est un outil analytique puissant pour l'évaluation des patrons de distributions d'espèces dans l'espace géographique ou environnementale; par contre, cette technique est encore sous-utilisée parmi les études écologiques. L'objectif de cette étude est d'évaluer les mécanismes structurants les patrons de distributions d'espèces de poissons de lacs boréaux à des multiples échelles en appliquant la technique EMS sur la Ontario Fish Distribution Database, une base de données contenant des informations sur la présence-absence des espèces de poissons de plus de 9000 lacs de l'Ontario ainsi que leurs positions géographiques. Pour chaque lac, l'information sur les variables environnementales on été obtenue grâce au Lake lnventory Database (LINY) et des indices spatiaux, comme la connectivité entre les lacs et leur distance aux refuges postglaciaires, ont été calculés à partir d'informations géographiques. Puis, la relation phylogénétique des espèces et leurs niches B on été estimés pour comprendre le rôle des espèces dans l'assemblage des communautés et formation des metacommunautés. Dans le premier chapitre, la technique EMS a indiqué que nestedness et Clementsian gradients sont les patrons de distributions les plus courants parmi les bassins versants. La pluparts des patrons nestedness se situent dans des bassins de faible énergie contenant des grands lacs et localisés dans de hautes latitudes tandis que les patrons Clementsian gradients sont rencontrés dans des conditions opposés. À l'échelle des bassins, les variables environnementales expliquent en moyenne 9.1% de la variation dans la distribution des espèces pour les deux type de patrons contre moins de 3.5% pour les variables spatiales. À l'échelle provinciale, la variation dans la distribution des espèces est expliquée principalement par les variables environnementales structurées spatialement (29,26%) suivit des variables environnementales indépendantes de l'espace (10.80%). Des tests statistiques suggèrent que le taux de changement dans la composition des communautés, la caractéristique qui mieux distingue les deux patrons, augmente du nord vers le sud, influencé principalement par la latitude et les variables associées (e.g., température). Dans le second chapitre, les résultats indiquent que, à l'échelle du bassin versant, la sous-dispersion phylogénétique prédomine tandis que la sur-dispersion phylogénétique est plus observée à l'échelle locale. La structure phylogénétique et de niche des communautés sont principalement influencés par la taille des lacs, les variables liées à l'énergie (e.g., température, degré-jour de croissance) et la latitude. Dans les régions du Nord, il y a des taux élevés de chevauchement des niches et de plus grande distance phylogénétique entre les espèces qui cohabitent alors que dans les bassins versants du Sud on rencontre le patron inverse. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : EMS, analyse de correspondance, Clementsian gradients, distribution d'espèces, nestedness, species turnover, structure phylogénétique, niche, gradient environnemental

Les bactéries jouent un rôle important dans le fonctionnement d'un écosystème aquatique et sont les joueurs clés de la boucle microbienne et du cycle du carbone. Le bactérioplancton est très abondant dans les lacs et les rivières et les récentes découvertes en biologie moléculaire ont démontré que ces communautés sont très diverses. Une question primordiale dans le domaine de l'écologie microbienne est comment la diversité de ces microorganismes est connectée à leur capacité métabolique et à leur activité dans l'environnement. Dans une communauté bactérienne, ce ne sont pas toutes les bactéries qui sont actives également et il y a une gamme continue d'activités des cellules mortes aux cellules hautement actives. Il est encore imprécis de dire que les différents états physiologiques sont associés à des taxa spécifiques ou si l'activité est distribuée de façon homogène à travers tous les taxa. Cette étude explore la connexion entre les états physiologiques et la composition taxonomique dans les communautés bactériennes de lacs. Dans cette étude, nous nous sommes concentrés sur les cellules avec un contenu élevé et bas d'acides nucléiques et les cellules avec une membrane intacte ou endommagée. Dans le premier cas, le colorant nucléique Syto 13 permettra de différencier les cellules à haut et bas taux d'acides nucléiques. Pour l'intégrité des membranes cellulaires, celles-ci seront étudiées avec Baclight, un produit composé de deux colorants. Nous avons analysé les fractions en utilisant la cytométrie en flux et le triage cellulaire pour séparer physiquement les fractions bactériennes. Les échantillons ont été ensuite concentrés et l'ADN résultant a été extrait, amplifié et analysé en utilisant la DGGE. Les résultats montrent qu'il y a une différence entre la composition taxonomique et les différents états physiologiques, i.e. ce ne sont pas les mêmes espèces que l'on retrouve entre les cellules avec une membrane intacte et endommagée et entre les bactéries à haut taux ou bas taux d'acides nucléiques. Ces différences sont observées par la présence ou l'absence de bandes (DGGE) et plus souvent dans l'intensité des bandes. Ces résultats tentent de montrer qu'une connexion existe entre les états physiologiques et la composition taxonomique des communautés bactériennes, ce qui pourrait avoir des implications au niveau du fonctionnement et de la régulation de ces communautés. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Triage cellulaire, composition bactérienne, lacs, état physiologique, DGGE, bactérioplancton