Il a été démontré auparavant qu'il est possible d'incorporer quelques monomères polaires tels que les acrylates à même la chaîne de polyéthylène à l'aide d'un système catalytique en utilisant des complexes neutres de palladium de type Pd[P^O]MeL ayant un ligand phosphine sulfonate bidentate et un groupement labile (pyridine, lutidine). Cependant, ce système n'a jamais été exploité afin de fabriquer des matériaux fonctionnels à base de polyoléfines pour des applications ciblées. Il est présenté ici une série de polyoléfines fonctionnelles ayant été fabriquées avec ce système catalytique. Le premier objectif de cette thèse est d'étudier la stéréochimie de l'étape d'insertion lors de la polymérisation des monomères de type allyle et acrylate. Pour cela, il a été préparé des cyclopolymères obtenus par copolymérisation de l'éthylène et de l'acrylate d'allyle. La structure du copolymère qui en résulte, analysée par FTIR et RMN 1D et 2D, contient deux types de lactones, la δ-valerolactone et la γ-butyrolactone. Ces cycles apportent la preuve de l'insertion préférentielle 2,1 de l'acrylate et 1,2 de l'allyle. Le second objectif de cette thèse vise la préparation de polyoléfines fonctionnelles sans faire intervenir une étape de greffage postpolymérisation. Ainsi, pour la première fois, une série de polymères portant des fonctions acides carboxylique ou anhydride a été élaborée par la copolymérisation directe de l'éthylène avec l'acide acrylique, l'anhydride carbique ou l'anhydride maléique. L'acide acrylique a été incorporé dans la chaîne dans une proportion variant entre 1,5 et 6 % molaire, l'anhydride carbique dans une proportion variant entre 7 et 11 % molaire, et l'anhydride maléique entre 2 et 9 % molaire. Le troisième objectif de cette thèse vise la préparation d'un polyéthylène réticulable de manière réversible et ayant une cristallinité modulable. Pour la première fois, l'éthylène a été copolymérisé avec un monomère acrylamide spécifique portant une fonction cétone. Une fois le polymère isolé, la fonction cétone a été réticulée à l'aide de l'hydrazine pour former une hydrazone. Ce procédé innovateur a pour avantage de pouvoir réticuler le polymère à basse température et sans affecter la cristallinité du polymère. De plus, il est réversible, les hydrazones pouvant être clivées par l'action de l'ozone. Une fois réticulé, le polymère peut être fondu et se trouver piégé dans un état amorphe et insoluble. Cette étude démontre que la cristallinité du polyéthylène peut être alternativement activée ou éliminée par l'action d'un stimulus chimique externe. Enfin, le dernier aspect de cette thèse illustre l'utilisation de polyéthylène fonctionnalisé pour la réalisation d'une membrane de pile à combustible. Dans cette étude, des films constitués de terpolymères d'éthylène, de norbornène et d'exo-norbornène-méthyle acide sulfonique ont été synthétisés et caractérisés. Pour cela, une méthode douce de sulfonation ne requérant aucun solvant toxique ou corrosif a été mise au point. Les terpolymères ayant des taux d'insertion entre 15 et 22 % molaire d'exo-norbornène-méthyle acide sulfonique ont pu être utilisés pour fabriquer des films de 70-100 µm d'épaisseur. Le film contenant 22 % molaire en acide sulfonique a une conductivité protonique longitudinale à 25 °C de 2,0 mS/cm. Avec une cellule transversale de mesure de conductivité, il a été possible de dresser une courbe d'Arrhénius et de calculer ainsi une énergie d'activation pour la conduction protonique de 0,14 eV. Cette valeur indique que la conduction des protons se produit dans une phase de canaux sulfoniques hydratés séparée de la phase polyoléfinique hydrophobe. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : polyoléfines, catalyse, matériaux fonctionnels, monomère polaire

Les propriétés électrocinétiques de cellules ou de complexes colloïde-cellule visant leur manipulation individuelle dans une puce microfluidique devrait permettre de proposer de nouveaux types d'application dans le domaine des laboratoires-sur-puce et de la recherche biomédicale. Les travaux présentés dans ce manuscrit visent à créer une nouvelle technologie de puce microfluidique permettant la manipulation électrocinétique tridimensionnelle sans contact de particules colloïdales. Cette technologie innovante associée à la réalisation de particules colloïdales multifonctionnelles (Janus) permet d'étudier et de contrôler les interactions d'un complexe colloïde-cellule. Une technologie originale de puce microfluidique tridimensionnelle transparente présentant des niveaux d'électrodes biplanaires est développée sans couche résiduelle classiquement présente dans les technologies de scellement microfluidique. Parallèlement, de nouveaux types de colloïdes anisotropes (Janus) et multifonctionnels (fluorescents, fonctionnalisés avec des protéines…) sont fabriqués en associant la synthèse colloïdale aux techniques de la microélectronique et à la fonctionnalisation de surface. La compréhension et l'exploitation des forces électrocinétiques créées par un champ électrique alternatif et non-uniforme sur la solution colloïdale confinée dans cette puce permettent de proposer une nouvelle méthode de détermination du facteur de Clausius-Mossotti. Ce facteur est un paramètre intrinsèque à la solution colloïdale qui régit la force diélectrophorétique. La détermination expérimentale de ce facteur, combinée à une analyse théorique pour les solutions colloïdales étudiées, définit les paramètres du champ électrique à appliquer (fréquence, tension) pour localiser, séparer ou manipuler en trois dimensions des particules micrométriques de tout type (particules nu, fonctionnalisées, disymétriques…). Le mélange de ces particules dans des milieux de culture cellulaire contenant des cellules de lignées humaines crée des complexes colloïde-cellule. En fonction du type cellulaire, ces complexes se caractérisent par une cellule ayant internalisé des colloïdes ou une cellule décoré par des colloïdes attachés sur sa membrane. Soumis à des forces électrocinétiques déterminées, ces complexes démontrent des réponses duales des particules et des cellules contrôlables indépendamment. En combinant l'ingénierie des particules colloïdales et la technologie microfluidique de manipulation électrocinétique sans contact, des forces locales peuvent être exercées sur les cellules par l'intermédiaire des particules. / The electrokinetics properties of cells or a particles-cell complex for their individual handling in a microfluidic chip open the way to new applications for lab-on-chip or biomedical research fields. The work presented in this thesis aims to create a new technology of microfluidic chips able to perform 3D electrokinetic contactless handling of colloidal particles. Combined with the microfabrication of multifunctional (Janus) colloidal particles this technological breakthrough allows the study and the control of colloidal particles and cells. An innovative technology of a 3D transparent microfluidic chip that integrates two levels of bi-planar electrodes is developed without any residual layer commonly stacked in microfluidic sealing technology. At the same time, a new type of anisotropic particles (Janus) and multifunctional (fluorescence, functionalized with proteins) are microfabricated by combining colloidal synthesis, microelectronics process and surface functionalization techniques. The understanding and the use of electrokinetic forces that are created by a non-uniform electric field in a colloidal solution confined in this chip enable the access to a new method of determination of the Claussius-Mossotti factor. It is an intrinsic parameter of a colloidal solution that rules the dielectrophoretic force. Its experimental determination, combined with a theoretical analysis of the colloidal solution, defines the parameters of the electric field to apply (frequency, applied voltage) in order to localize, separate or handle in 3D all types of micrometer sized particles (plain, functionalized, dissymmetric). The mixing of particles in cell culture mediums that contain human lines cells creates a particle-cell complex. According to the cellular type, those complexes are characterized by a cell that has internalized particles or is decorated by particles attached on its membrane. Submitted to determined electrokinetic forces, those complexes show dual responses that are controllable on both particles or cell independently. By associating the engineering of colloidal particles and this electrokinetic contactless handling microfluidic technology, local forces can be exerted on cells via those particles.

Les herbivores invertébrés sont présents dans presque tous les habitats de la planète et peuvent grandement affecter la performance des plantes en nature. Que ce soit en communautés naturelles ou artificielles, une grande variation des taux d'herbivorie entre différentes espèces de plante [i.e. plantes] peut être observée. Ceci s'explique par le fait que les caractéristiques fonctionnelles des plantes, aussi appelées « traits », affectent les préférences des herbivores. Une espèce de plante, de par ces traits physiologiques, morphologiques ou phénologiques, peut donc décourager et/ou éviter l'herbivorie. La compréhension des relations entre les herbivores invertébrés et les traits des plantes est donc indispensable à la compréhension de l'assemblage des communautés herbivores-plantes. Cependant, les connaissances sur les liens entre les différents traits des plantes et la préférence des herbivores sont diffuses et incomplètes. Ce mémoire vise donc à quantifier et caractériser les effets de plusieurs traits fonctionnels de plantes herbacées sur la quantité de dommage foliaire faite par des herbivores invertébrés et à comparer ces effets entre monocultures et polycultures. Pour ce faire, j'ai participé au projet du Jena Experiment , une prairie expérimentale située en Allemagne visant à étudier la biodiversité. Cette prairie est exposée aux herbivores invertébrés naturels se trouvant sur le site de l'étude. Pour réaliser mon projet, les degrés d'herbivorie causés par les invertébrés ainsi que les valeurs de plusieurs traits fonctionnels des plantes ont été mesurés pour chacune de 51 espèces de plante [i.e. plantes] se trouvant sur le site d'étude. Travaillant d'abord avec des monocultures, sept traits sur 42 mesurés ont été sélectionnés dans une régression multiple en tant que prédicteurs importants de l'herbivorie. Le modèle est robuste et explique 63% de la variation en dommage subi par les espèces à l'étude. Parmi ces sept traits, deux sont physiologiques (concentration de lignine et d' azote dans les feuilles), deux sont morphologiques (architecture des racines et érection de la tige), un est phénologique (durée de vie du feuillage) et deux sont reliés aux herbivores (nombre d'espèces de coléoptère et d'hémiptère pouvant potentiellement prédater les plantes). Dans une seconde étape, à partir de l'herbivorie mesurée en monoculture et des sept traits sélectionnés dans le premier volet, trois modèles ont été développés pour prédire l'herbivorie dans des communautés formant un gradient de biodiversité de une à 60 espèces de plantes. Pour les trois différents modèles, le pouvoir de prédiction était faible; de 6 à 32% de variance en dommage foliaire expliquée. De plus, la déviation entre valeurs observées et valeurs prédites de l'herbivorie augmentait significativement avec l'augmentation du niveau de biodiversité dans les communautés. Les résultats de ce mémoire suggèrent que des patrons complexes de corrélation entre les différents traits des plantes existent et qu'il est donc nécessaire de travailler avec le plus de traits possibles pour identifier ceux qui contrôlent vraiment l'herbivorie. De plus, des interactions entre les différentes espèces de plante [i.e. plantes] d'une communauté semblent affecter de façon importante, directement ou pas, les dommages foliaires infligés par les herbivores invertébrés.Les conclusions de ce mémoire remettent en question l'importance relative des traits agrégés pour prédire des processus écologiques à facteur biotique tel que l'herbivorie et soulignent la complexité des relations entre deux niveaux trophiques.

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

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

L'analyse de l'activité électromyographique (EMG) corrélative de l'imagerie motrice (IM) et l'effet de l'entraînement mental sur l'amélioration et le recouvrement de la force musculaire permettent de mieux comprendre les mécanismes nerveux de l'IM et l'importance du contenu de l'image mentale. Une activité EMG subliminale a en effet été enregistrée lors de l'IM, validant l'hypothèse d'une inhibition incomplète de la commande motrice. Elle était modulée selon l'intensité de l'effort mental et le régime de contraction, comme lors d'une contraction physique. Ces données renforcent l'équivalence physiologique entre IM et exécution réelle. Les programmes d'entraînement et de réhabilitation intégrant l'IM s'appuient sur ces données théoriques. L'amélioration de la force musculaire était significativement plus importante suite à un entraînement combinant répétitions physiques et mentales, comparativement à une pratique physique seule, même si l'effet ne concernait que certains groupes musculaires. Ce travail démontre également l'efficacité d'un entraînement par IM, lorsqu'il est associé à des soins de kinésithérapie, après rupture du ligament croisé antérieur ou brûlure de la main. L'IM jouerait un rôle prépondérant dans l'activation des programmes moteurs et faciliterait la récupération fonctionnelle. L'IM peut donc être considérée comme un complément bénéfique aux programmes d'entraînement et de réhabilitation dans le développement et le recouvrement des fonctions motrices

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

La survie des, populations humaines est directement reliée à la préservation de leur environnement, principalement par le maintien des services écosystémiques. Cependant, depuis les débuts de l'industrialisation, plusieurs actions anthropiques ont fortement modifié les écosystèmes et les services écosystémiques en découlant, sur une échelle temporelle relativement courte. Cette situation est d'autant plus préoccupante pour les milieux arides dédiés au pastoralisme. Un surpâturage des terres de parcours combiné à des précipitations faibles et erratiques menacent la pérennité de la végétation et la sécurité alimentaire des populations locales qui dépendent de ces milieux pour leur survie. Pour ces raisons, il est primordial d'acquérir des connaissances sur le fonctionnement écologique des milieux arides et de s'attarder à leur devenir. Au cours de mon projet de doctorat, je me suis penché sur les relations entre les conditions environnementales et l'écologie fonctionnelle des communautés de plantes et de fourmis des steppes de l'Oriental marocain. Dans un premier temps, je me suis intéressé au changement dans la composition fonctionnelle de la végétation en fonction de l'aridité et du pâturage. Une approche fonctionnelle permet de suggérer des mécanismes explicites de l'assemblage des communautés en plus de pouvoir être utilisée peu importe les espèces et le type de milieu considérés. Les résultats ont mis en évidence trois groupes de traits fonctionnels qui rappellent la théorie C-S-R de Grime. La végétation a montré une stratégie d'évitement du pâturage plutôt qu'une réponse de résistance au pâturage en favorisant les espèces annuelles à croissance rapide, de petite taille et avec des graines de faible masse. L'aridité a sélectionné une végétation composée d'espèces ligneuses avec des feuilles succulentes et une teneur élevée en carbone isotopique 13. Malgré l'existence de corrélations significatives entre les traits fonctionnels et l'environnement, la force de ces corrélations était relativement faible. Le gradient d'aridité et le temps de mise en défens des exclos considérés n'étaient probablement pas suffisamment contrastés afin d'observer un filtrage environnemental net. Dans un deuxième temps, j'ai utilisé un modèle statistique novateur (MaxEnt) pour prédire les abondances relatives des espèces des communautés de plantes actuelles dans un contexte de changements climatiques. On prévoit une augmentation de l'aridité dans l'Oriental marocain pour la période 2080-2099. Le modèle MaxEnt s'appuie sur un principe clé de l'écologie fonctionnelle, soit le filtrage environnemental par les traits, et sur des outils empruntés à la mécanique statistique et à la théorie de l'information pour faire de telles prédictions. Les résultats ont montré que les prédictions d'abondances relatives des communautés actuelles sont plus précises lorsque les traits agrégés observés sont utilisés. Pour la période 2080-2099, le modèle MaxEnt suggère que les communautés passeront d'une dominance d'espèces annuelles à des espèces ligneuses tolérantes au stress. Ceci suggère un processus de désertification. Les prochaines études devront se pencher sur la définition du pool d'espèces et sur l'évolution des activités pastorales. Finalement, j'ai intégré les traits fonctionnels de fourmis à l'étude des communautés de plantes afin de suggérer une approche multitrophique à l'assemblage des communautés. Les résultats ont montré que la végétation a un effet direct sur la structure des communautés de fourmis et que l'environnement a un effet indirect sur ces mêmes communautés via la végétation. Ce modèle était supporté autant par les données de composition taxonomique que par les données de composition fonctionnelle des plantes et des fourmis. Ceci constitue un développement pour l'écologie des communautés, car ce type d'approche fonctionnelle est encore peu utilisé en écologie animale. Le développement d'un cadre conceptuel similaire à celui de la théorie C-S-R de Grime pourrait être très utile pour mieux comprendre les mécanismes d'assemblage des communautés animales.

Afin d'étudier les processus biogéochimiques de l'Océan Austral, des balises posées sur des éléphants de mer ont permis de récolter en 2009-2010 des profils de variables océanographiques (Chlorophylle a (Chl a), température, salinité, lumière) dans une zone s'étalant du sud des îles Kerguelen jusqu'au continent Antarctique. Cette thèse se penche en particulier sur les données de Chl a, car celle-ci est contenue dans les organismes photosynthétiques qui jouent un rôle essentiel de pompe à carbone. Mais les profils verticaux de Chl a, récoltés peu fréquemment, ne permettent pas d'obtenir une cartographie de cette variable dans cette zone de l'océan. Cependant, nous disposons de profils de lumière, échantillonnés plus souvent. L'objectif était alors de développer une méthodologie permettant de reconstruire de manière indirecte les profils de Chl a à partir des profils de lumière, et qui prenne en compte les caractéristiques de ce type de données qui se présentent naturellement comme des données fonctionnelles. Pour cela, nous avons abordé la décomposition des profils à reconstruire ou explicatifs sur une base de splines, ainsi que les questions d'ajustement associées. Un modèle linéaire fonctionnel a été utilisé, permettant de prédire des profils de Chl a à partir des dérivées des profils de lumière. Il est montré que l'utilisation d'un tel modèle permet d'obtenir une bonne qualité de reconstruction pour accéder aux variations hautes fréquences des profils de Chl a à fine échelle. Enfin, une interpolation par krigeage fonctionnel permet de prédire la concentration en Chl a de nuit, car les mesures de lumière acquises à ce moment-là ne peuvent pas être exploitées. / To study biogeochemical processes in the Southern Ocean, tags placed on elephant seals allowed to collect during 2009-2010 oceanographic variables profiles (Chlorophyll a (Chl a), temperature, salinity, light) in an area ranging from southern Kerguelen until the Antarctic continent. This thesis focuses on Chl a data as it is contained in photosynthetic organisms and these ones play an essential role in the oceanic carbon cycle. The infrequently collected vertical Chl a profiles don't provide a mapping of this variable in this area of the ocean. However, we have light profiles sampled more often. The aim of this thesis was then to develop a methodology for reconstructing indirectly Chl a profiles from light profiles, and that takes into account characteristics of this kind of data that naturally occur as functional data. For this, we adressed the profiles decomposition to rebuild or explanations on splines basis, as well as issues related adjustment. A functional linear model was used to predict Chl a profiles from light profiles derivatives. It was shown that the use of such a model provides a good quality of reconstruction to access high frequency variations of Chl a profiles at fine scale. Finally, a functional kriging interpolation predicted the Chl a concentration during night, as light measurements acquired at that time can't be exploited. In the future, the methodology aims to be applied to any type of functional data.

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