The in ovo sexing of chicken eggs is a current task and a prerequisite to overcome the mass killing of male day-old chicks from laying lines. Although various methods have been developed and tested in recent years, practicable methods for sex determination are still missing which can be applicated in poultry hatcheries before the chicken embryo is capable of nociception and pain sensation. Optical spectroscopic methods enable an early determination of the sex. In this study, a novel method based on two-wavelength in ovo fluorescence excitation is described. More than 1600 eggs were examined. In ovo fluorescence was sequentially excited at 532 nm and 785 nm. The fluorescence intensities of the spectral regions behave inversely with respect to sex. It is shown that the observed sex-related differences in the fluorescence intensities are based on the embryonic hemoglobin synthesis. The accuracy of sex determination is 96% for both sexes. The hatching rate is not reduced compared to an equivalent reference group.

La structure spécifique des nanotubes rend ce matériau très intéressant dans l’élaboration de nanohybrides. La cavité interne des nanotubes permet l’encapsulation de molécule laissant la paroi externe libre pour une fonctionnalisation. Les nanotubes de carbone sont déjà bien connus pour l’élaboration de nanosondes Raman. Les molécules de colorants encapsulé dans leurs cavité interne sont protégées de l’irradiation du laser. Les propriétés électroniques de cette structure en carbone permettent le transfert d’énergie entre le colorant et le nanotube engendrant ainsi une extinction de la fluorescence du colorant. La surface du nanotube de carbone est libre pour réaliser des fonctionnalisations permettant de modifier certaines propriétés de la nanosonde. L’élaboration de nanohybride à partir de cette structure permet les analyses de « multiplexage » en changeant simplement le colorant encapsulé dans la cavité interne du nanotube et la fonctionnalisation en surface. La structure des nanotubes de nitrure de bore (BNNTs) est très similaire à celle de leurs homologues en carbone. La cavité interne permet également l’encapsulation de colorant cependant les propriétés électroniques résultantes de cette structure ne permet pas le transfert d’énergie. Les molécules de colorant encapsulé dans les BNNTs conservent donc leurs fluorescences. Des études précédentes démontrent qu’après encapsulation, le spectre de fluorescence du colorant α-sexithiophène (6T) est élargi et décalé vers les longueurs d’ondes plus grandes, c.-à-d. vers le rouge. L’hypothèse la plus probable, quant à la raison de ce phénomène, est que la grande distribution de taille de diamètre de l’échantillon de BNNTs permet différentes agglomérations de 6T. Les nanosondes résultantes sont composées d’un mélange d’agglomération de colorant absorbant à différentes longueurs d’onde. Afin de confirmer cette hypothèse, nous allons procéder au triage en taille de diamètre des BNNTs. Pour cela, plusieurs étapes sont nécessaires, comme la fonctionnalisation de la surface des BNNTs pour les rendre dispersible dans l’eau, l’encapsulation du colorant de 6T selon un protocole déjà connus dans la littérature et enfin le test d’une méthode de triage de nanotubes en fonction de leurs diamètres et donc de leurs densités. La méthode de triage sélectionnée parmi les méthodes découvertes dans la littérature, a démontré son efficacité sur les nanotubes de carbone mais n’a cependant jamais été testée sur les BNNTs. Ce mémoire présente les premiers résultats d’une séparation de nanosondes fluorescentes en fonction de leurs tailles de diamètre. / The specific structure of nanotubes is interesting for the synthesis of nanohybrides. Molecules are encapsulated in the internal cavity of the tube while the external wall remain free for further manipulation. Carbon nanotubes are already known for synthesizing Raman nanoprobes. Dyes encapsulated inside the nanotube are protected from irradiation. The electronic properties of the carbon structure lead to energy transfer between the dyes and the nanotubes, this result by the the extinction of the dye’s fluorescence. The carbon nanotube’s surface is free for functionalisation that can add some properties to the nanoprobe. The preparation process of nanohybrides with that structures permit some analyse in « multiplexing » by easily change the dye encapsulated or the functionalisation on the surface of the nanotube. The structure of boron nitride nanotubes (BNNTs) is similar to the carbon one. The internal cavity can encapsulate dyes but the electronic properties don’t permit the energy exchange. Encapsulated dyes inside BNNTs emit some fluorescence. Previous studies show some changes in the fluorescence spectrum of α-sexithiophene (6T) after encapsulation inside BNNTs. The spectrum shows larger bands and a red shift. This caracteristic can come from a large distribution of diameter sizes in the BNNT sample. Différent diameter sizes of nanotubes results in different agglomeration of dyes inside their internal cavities, and these differents nanoprobes are absorbing at different wavelengths. To confirm this hypothesis, we will separate BNNTs into their diameter sizes. Before that some manipulation is necesary, like the functionnalisation of the nanotubes’ surfaces for a better dispersion in water, the encapsulation of 6T realized with the process already known and the experience of a new method to separate nanotubes by size. This separating method is chose from all the method of separating carbon nanotubes but has never been tested on BNNTs. This document shows the first results of separating fluorescents nanoprobes by diameter size.

This thesis broadly describes the construction of two kinds of spectroscopic set-ups to analyze properties of various materials. In the first part, construction of a Raman spectrometer and a high-throughput in-vivo detection for early plant abiotic stress responses is described. Following which, the set-up is modified into a microscope employed to study Murine blood components with samples varying in age. Initial Raman set-up is also improvised using a polarizer in order to gain deeper understanding of the vibrational and rotational bonds in water. The second part of the thesis explains the construction of a laser-induced fluorescence (LIF) sensor module. Performance testing and experiments were carried out with the sensor module to monitor stress in vegetation and fruits and also detect toxins found in corn and carcinogenic compounds in gasoline. The module was further mounted to an unmanned aerial vehicle for field surveys and preliminary testing in flight is described.

No description available.

In der gartenbaulichen Forschung gewinnen zerstörungsfreie Produktmonitoringverfahren im Hinblick auf ein verbessertes Prozessmanagement an Bedeutung. Optische Methoden werden bereits in mobilen Systemen und Sortieranlagen zur Produktbewertung in Nachernteprozessen eingesetzt. In der vorliegenden Arbeit wurde ein Beitrag zur quantitativen Bestimmung ernährungsphysiologisch bedeutender Fruchtpolyphenole auf der Basis laser-induzierter Fluoreszenzspektroskopie geleistet. An gelagerten Äpfeln und Möhren wurde die Varianz der Produktfluoreszenz bei verschiedenen Lagerbedingungen mit Hilfe der Hauptkomponentenanalyse ausgewertet, um die Produktentwicklung zerstörungsfrei aufzuzeigen. Für eine angepasste Methode der Datenauswertung wurden hierbei verschiedene Signalvorverarbeitungsmethoden getestet. Die quantitative Bestimmung einzelner Inhaltsstoffe wird in der komplexen pflanzlichen Matrix sowohl beeinflusst durch die Fluoreszenzquantenausbeute als auch Reabsorptions- und Löschungseffekten. Aufbauend auf Untersuchungen an Phenolstandards, Fruchtextrakten und geschnittenem Fruchtgewebe zu Einflussparametern und fluoreszenzspektrokopisch messbaren Konzentrationsbereichen wurden neuere Datenvorverarbeitungsmethoden zur Korrektur angewendet. Kalibriermodelle wurden auf der Basis der fluorimetrisch und chromatographisch ermittelten Werte von Hydroxyzimtsäurederivaten bei Apfel und Erdbeere erarbeitetet und hinsichtlich der Messungenauigkeit in der Kalibrierung und Kreuzvalidierung verglichen. Aufgrund der hohen Variabilität gartenbaulicher Produkte wurden diese Modelle auf einem unabhängigen Datensatz getestet. Mit Hilfe mathematischer orthogonaler Signalkorrektur konnte die für den Polyphenolgehalt nicht relevante Varianz aus den spektralen Daten entfernt und verringerte Kalibrierungs- und Validierungsfehler erzielt werden. Der in der Fluoreszenzanalyse übliche empirische Ansatz mit reflexionskorrigierten Fluoreszenzspektren zu arbeiten führten hingegen zu keiner Fehlerverminderung. / During recent years several research groups focussed on the development of non-destructive product monitoring methods to improve the process management for horticultural products in the entire supply chain. Optical methods have been applied for fruit monitoring in production and postharvest processes using mobile measuring systems or NIR sorting lines. The aim of the present study was to quantitatively determine health promoting native fruit polyphenols by means of laser-induced fluorescence spectroscopy. The variance in the fluorescence signal was detected on apples and carrots stored under different conditions. With the help of principal component analysis the fluorescence spectra were evaluated to visualize senescence effects during storage. Different data pre-processing methods were tested for a descriptive factor analysis regarding the wavelength-dependent intensities as variables. However, in a complex fruit matrix the quantitative determination of fruit compounds is influenced by its fluorescence quantum yield as well as reabsorption and quenching effects. The influence of side-effects was studied in phenol standards, fruit extracts and sliced fruit tissue and spectral data was corrected using new data pre-processing methods.. Calibration models for the polyphenol analyses were built on the fruit fluorescence spectra (apples, strawberries) using the chromatographically analysis of hydroxycinnamic acids as a reference. The uncertainty of the models was evaluated by their root mean squares errors of calibration and cross-validation. The feasibility of the non-destructive analysis in practice is influenced by the high variability of horticultural products. Therefore, the models were validated on an independent test set. The mathematical data pre-processing method of direct orthogonal signal correction removed the non relevant information in the spectral data and resulted in the lowest errors. In comparison, the often applied empirical approach in fluorescence spectroscopy to correct with simultaneously recorded reflectance spectra did not improve the calibration models.

Thèse numérisée par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal.

L'infection par le virus de l'hépatite C (VHC) est un problème de santé publique majeur car en absence de vaccin et de thérapie suffisamment efficace, l’infection peut dégénérer en carcinome hépatocellulaire. Il est alors important d’identifier de nouvelles cibles thérapeutiques et de développer de nouveaux antiviraux. Ainsi, nous avons étudié l'activité anti-VHC de différents composés : l'arbidol (Arb), la silymarine (SM) et les molécules la composant, notamment la silibinine (SbN). Ces composés ont l'avantage d'être déjà utilisés en médecine humaine depuis de nombreuses années et ont ainsi prouvé leur innocuité. Ils présentent un large spectre antiviral et inhibent plusieurs étapes du cycle viral, dont la fusion membranaire. Cette étape du cycle est intéressante à cibler car le virus serait bloqué précocement, avant de provoquer des dommages cellulaires.Nous avons approfondi notre connaissance du mécanisme d'inhibition de la fusion par Arb en montrant par différentes stratégies qu'il s'associe avec les phospholipides à l'interface membranaire et interagit avec des résidus aromatiques. Cela suggère que Arb pourrait former durant le processus de fusion un complexe entre glycoprotéine virale et membrane, permettant d'inhiber les changements conformationnels de la glycoprotéine, nécessaires à la fusion. De même SM et ses composés inhibent la fusion de pseudoparticules de HCV, probablement en stabilisant les membranes impliquées dans le processus. Enfin, nous avons observé une activité antivirale et anti-inflammatoire très différente entre deux formulations de SbN. Tous ces résultats sont discutés dans le contexte actuel d'un arsenal thérapeutique anti-HCV qui reste limité. / Infection by the hepatitis C virus (HCV) is a major public health problem since the infection can lead to hepatocellular carcinoma in the current absence of vaccine and effective treatment. It is therefore important to identify new therapeutic targets and to develop novel antiviral drugs. Here we studied the anti-HCV activity of two compounds : arbidol (Arb), the herbal extract silymarin (SM) and molecules therein, including silibinin (SbN). These compounds are already in use in human medicine for several years and have proven safety. They display a broad antiviral spectrum and inhibit several steps of the virus life cycle, including membrane fusion. This step is very interesting to target, since the virus could be blocked upstream the cellular damages it could induce. Using different biophysical strategies, we showed that Arb associates with phospholipids at the membrane interface and interacts with aromatic residues. This suggests that Arb could form during the fusion process a complex between viral glycoprotein(s) and membrane, leading to the inhibition of the conformational changes within the glycoprotein that are required during the fusion process. SM and its components inhibit fusion of HCV pseudoparticles, probably by stabilizing the membranes involved in this process. Finally, we observed different antiviral and anti-inflammatory activities between two different formulations of SbN. Knowledge of these antiviral mechanisms should lead to innovative therapeutic strategies against HCV.

Mitochondrial processing peptidase (MPP) is a heterodimeric enzyme which belongs to M16B subfamily of metaloendopeptidases. A universal function of this enzyme is in recognition and cleavage of great number of mitochondrial preprotein presequences, which differ in length and amino acid sequence. MPP consists of catalytical β-MPP and probably recognizing α-MPP. The most conservative region in α-MPP is GRL - glycine-rich loop. Its function is supposed in primary interaction with preprotein presequence. It is possible to study conformational change of GRL after binding the substrate by fluorescence experiments. In this diploma thesis the constructs coding the α-MPP with the single reporter tryptophan residue in the position 289 or 299 were prepared using site-directed mutagenesis. These forms of α-MPP were produced in E. coli BL21(DE3)+pGroESL. Activities of MPP dimer containing α-MPP with the single tryptophan residue in the reporter position were compared with MPP from wild type of S. cerevisiae. Used substrate was yeast malate dehydrogenase precursor with fused presequence (pMDH) from three organisms (yeast, mouse and melon). These presequences differ in their length. Activities of MPP dimer containing α-MPP with the single reporter tryptophan residue in the position 289 were about 70 % while...

Dans cette thèse, nous nous focalisons sur le problème de la décomposition polyadique minimale de tenseurs de dimension trois, problème auquel on se réfère généralement sous différentes terminologies : « Polyadique Canonique » (CP en anglais), « CanDecomp », ou encore « Parafac ». Cette décomposition s'avère très utile dans un très large panel d'applications. Cependant, nous nous concentrons ici sur la spectroscopie de fluorescence appliquée à des données environnementales particulières de type échantillons d'eau qui pourront avoir été collectés en divers endroits ou différents moments. Ils contiennent un mélange de plusieurs molécules organiques et l'objectif des traitements numériques mis en œuvre est de parvenir à séparer et à ré-estimer ces composés présents dans les échantillons étudiés. Par ailleurs, dans plusieurs applications comme l'imagerie hyperspectrale ou justement, la chimiométrie, il est intéressant de contraindre les matrices de facteurs recherchées à être réelles et non négatives car elles sont représentatives de quantités physiques réelles non négatives (spectres, fractions d'abondance, concentrations, ...etc.). C'est pourquoi tous les algorithmes développés durant cette thèse l'ont été dans ce cadre (l'avantage majeur de cette contrainte étant de rendre le problème d'approximation considéré bien posé). Certains de ces algorithmes reposent sur l'utilisation de méthodes proches des fonctions barrières, d'autres approches consistent à paramétrer directement les matrices de facteurs recherchées par des carrés. / In this manuscript, we focus on the minimal polyadic decomposition of third order tensors, which is often referred to: “Canonical Polyadic” (CP), “CanDecomp”, or “Parafac”. This decomposition is useful in a very wide panel of applications. However, here, we only address the problem of fluorescence spectroscopy applied to environment data collected in different locations or times. They contain a mixing of several organic components and the goal of the used processing is to separate and estimate these components present in the considered samples. Moreover, in some applications like hyperspectral unmixing or chemometrics, it is useful to constrain the wanted loading matrices to be real and nonnegative, because they represent nonnegative physical data (spectra, abundance fractions, concentrations, etc...). That is the reason why all the algorithms developed here take into account this constraint (the main advantage is to turn the approximation problem into a well-posed one). Some of them rely on methods close to barrier functions, others consist in a parameterization of the loading matrices with the help of squares. Many optimization algorithms were considered: gradient approaches, nonlinear conjugate gradient, that fits well with big dimension problems, Quasi-Newton (BGFS and DFP) and finally Levenberg-Marquardt. Two versions of these algorithms have been considered: “Enhanced Line Search” version (ELS, enabling to escape from local minima) and the “backtracking” version (alternating with ELS).

La cucurbitacine E et l'érythrodiol sont des triterpènes naturels oxygénés ayant respectivement un squelette tétra et pentacyclique. Ils sont reconnus pour leurs diverses propriétés biologiques. Dans ce travail de thèse, nous étudions leur interaction avec les membranes des vésicules lipidiques dans le but de mieux comprendre leur pharmacodynamie. Nous avons préparé des liposomes en absence et en présence de la cucurbitacine E et de l'érythrodiol par les techniques d'évaporation en phase inverse suivie d'une extrusion, d'hydratation du film lipidique et d'injection d'éthanol. Les caractéristiques physicochimiques des vésicules lipidiques incorporant ou non la molécule triterpénique ont été étudiées par des techniques adéquates. Les analyses de la cucurbitacine E et de l'érythrodiol par la chromatographie liquide à haute performance ont montré que leurs taux d'incorporation dans les liposomes sont élevés. Les mesures de taille obtenues par la diffusion dynamique de la lumière ont démontré que les liposomes incorporant les triterpènes présentent une taille moyenne inférieure à celle des liposomes témoins. Les images obtenues par la microscopie électronique à transmission ont confirmé la formation de vésicules sphériques. Les mesures des dimensions des vésicules observées par la microscopie à force atomique (AFM), ont révélé que les liposomes incorporant la cucurbitacine E sont plus hauts et résistent mieux à la force exercée par la pointe AFM que les liposomes témoins. Par ailleurs, les liposomes incorporant l'érythrodiol sont plus fragiles que les liposomes témoins et ont tendance à éclater en bicouches lipidiques à la surface du support. Les courbes thermiques obtenues par la calorimétrie différentielle à balayage ont permis de conclure que la cucurbitacine E est localisée à l'interface polaire-apolaire de la membrane liposomiale alors que l'érythrodiol s'insère entre les chaînes acyles des phospholipides et aboutit à la formation des domaines hétérogènes au niveau de la membrane. La cinétique de libération de la sulforhodamine B, mesurée par la spectroscopie de fluorescence, a révélé que la membrane liposomiale devient, en présence de la cucurbitacine E, plus perméable à la sulforhodamine B incorporée dans la phase aqueuse interne. L'ensemble des résultats suggère que la cucurbitacine E et l'érythrodiol interagissent avec la membrane lipidique et affectent ses propriétés physico-chimiques. Leur effet sur la membrane ne semble pas être similaire. Des études ultérieures impliquant d'autres triterpènes sont envisagées pour identifier le (s) motif (s) structural (aux) et les paramètres physico-chimiques régissant leur interaction et localisation membranaire / Cucurbitacin E and erythrodiol are natural oxygenated triterpenes having respectively, a tetra and pentacyclic skeleton. They are known for their numerous biological properties. In this thesis, we studied their interaction with the membranes of lipid vesicles to better understand their pharmacodynamics. We have prepared liposomes in the absence and presence of cucurbitacin E and erythrodiol using the reverse phase evaporation technique followed by extrusion, the hydration of lipid film and the ethanol injection techniques. The physicochemical characteristics of lipid vesicles incorporating or not the triterpenic molecules were investigated by appropriate techniques. The determination of cucurbitacin E and erythrodiol in the vesicles by high performance liquid chromatography showed high incorporation efficiencies of both triterpenes. Size measurements obtained by dynamic light scattering showed that liposomes incorporating triterpenes were smaller than empty liposomes. The images obtained by transmission electron microscopy confirmed the formation of spherical vesicles. Measurements of vesicles dimensions by atomic force microscopy (AFM) demonstrated that liposomes incorporating cucurbitacin E were higher and more resistant to the force exerted by the AFM tip than the blank liposomes. Liposomes incorporating erythrodiol were more fragile and tend to break up into lipid bilayers on the mica surface. Results obtained by differential scanning calorimetry suggested that cucurbitacin E is localized at the polar-apolar interface of the liposomal membrane while erythrodiol is inserted between the acyl chains of the phospholipids leading to the formation of heterogeneous lipid domains. The release kinetics of the sulforhodamin B encapsulated into the aqueous phase and measured by fluorescence spectroscopy revealed that the liposomal membrane becomes in the presence of cucurbitacin E, more permeable to this probe. The overall results suggest that cucurbitacin E and erythrodiol affect differently