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

La bêta lactoglobuline (βlg) est une protéine globulaire qui forme le constituant majoritaire du sérum du lait ou petit lait. Par chauffage la protéine se dénature irréversiblement, puis s’assemble pour former des agrégats ou gels présentant des structures très différentes selon les conditions environnementales, en particulier de pH et de force ionique. Des travaux récents ont montré la possibilité de créer des agrégats stables de βlg de forme sphérique, de 100 à 400 nm de diamètre dans une plage de pH bien spécifique. Ces particules sphériques que nous appelons microgels, sont potentiellement très intéressantes pour des applications dans l’agroalimentaire (blanchissement, stabilisation d’interfaces et encapsulation). L’objectif de la thèse est d’étudier le mécanisme de formation de ces microgels et leurs propriétés structurales dans différentes conditions environnementales afin de pouvoir créer de nouvelles fonctionnalités. La première partie de la thèse a consisté à étudier l’influence du pH sur la formation des microgels. Les suspensions stables de microgels sont formées par chauffage de la solution de βlg en absence de sel jusqu’à 50 g.L-1 de protéine si le pH est placé dans une gamme très étroite entre 5,75 et 6,1. La densité de ces particules sphériques est environ 150 g.L-1 et leur rayon hydrodynamique diminue de 200 nm à 75 nm en augmentant le pH. La formation de ces microgels entraine une augmentation de pH, qui est nécessaire pour obtenir une suspension stable. L’augmentation spontanée du pH pendant la formation des microgels entraine une augmentation de leur densité de charge à la surface qui a pour conséquence d'empêcher leur agrégation. Ce mécanisme d’auto-stabilisation n’est plus suffisant si le pH initial est inférieur à 5,75 et on observe alors la précipitation des microgels. Les microgels ne sont plus formés au-delà d’une valeur critique du pH initial. Dans ce cas, les agrégats fibrillaires sont formés avec un rayon hydrodynamique d’environ 15 à 20 nm. La seconde partie de ce travail traite de la formation des microgels induite par l’ajout des ions calcium. Nous avons montré que des suspensions stables de microgels peuvent être obtenues en chauffant les solutions de βlg en présence des ions calcium. Les conditions de formation des microgels ont été étudiées à différents pH entre 5.8 et 7.5 et différentes concentrations de protéine entre 5 et 100 g.L-1. Il existe un rapport molaire critique calcium/protéine (R) pour former des microgels qui est indépendant de la concentration de protéine. R diminue en diminuant le pH. Les microgels ont un rayon hydrodynamique qui varie entre 100 et 300 nm et leur densité est comprise entre 200 et 450 g.L-1. La détermination de quantité de calcium lié aux microgels indique que le paramètre crucial pour la formation des microgels est la densité des charges nettes des protéines natives. Les suspensions de microgels sont stables dans certaines gammes étroites de R mais s’agrègent et précipitent ou gélifient à des concentrations de calcium plus élevées. Dans la troisième partie, nous avons continué à étudier la formation des microgels dans les étapes initiales et observer leur croissance en présence des ions calcium. On a proposé un mécanisme de formation des microgels de βlg, qui commence par un processus de nucléation et croissance. Des nucléi de tailles bien définies sont formés à la première étape, puis ils continuent à grossir jusqu’à la taille finale des microgels. A des faibles concentrations de calcium les microgels sont stables. A des concentrations plus élevées, les microgels peuvent s’agréger pour former des agrégats plus grands et finalement un gel. La structure des gels de microgels est hétérogène à l’échelle de la microscopie confocale et similaire à celle formée en présence de NaCl 0.3M. Pourtant le processus de formation de ces gels n’est pas le même... / Beta lactoglobulin (βlg) is a major whey protein in the bovine milk. Upon heating above its denaturation temperature (which is pH-dependent), this globular protein undergoes molecular changes leading to the irreversible aggregation. Depending on the pH and ionic strength, either protein aggregates or gels exhibiting various structures and morphologies have been described. Very recently, it was found that in a narrow range of the pH close to iso-electric point, stable suspensions of rather monodisperse spherical particles with a radius of about a hundred nanometers were formed. These spherical particles which were called microgels might be of special interest for the production of liquid dispersions of β-lactoglobulin aggregates exhibiting various functionalities for food applications. The project on which I report here was a collaboration with the Nestlé Reseach Center (Lausanne, Switzerland) and its objective was to study the formation and structural properties of the microgels in different environmental conditions. The first part of the project is to study the influence of the pH on the formation of microgels. Stable suspensions of protein microgels are formed by heating salt free βlg solutions at concentrations up to about C = 50 g.L-1 if the pH is set within a narrow range between 5.75 and 6.1. The internal protein concentration of these spherical particles is about 150 g.L-1 and the average hydrodynamic radius decreases with increasing pH from 200 nm to 75 nm. The formation of the microgels leads to an increase of the pH, which is a necessary condition to obtain stable suspensions. The spontaneous increase of the pH during microgel formation leads to an increase of their surface charge density and inhibits secondary aggregation. This self-stabilization mechanism is not sufficient if the initial pH is below 5.75 in which case secondary aggregation leads to precipitation. Microgels are no longer formed above a critical initial pH, but instead short curved protein strands are obtained with a hydrodynamic radius of about 15-20 nm. The second part of the work is about the formation of microgels driven by the addition of calcium ions. We found that stable suspensions of spherical protein particles (microgels) can be formed by heating βlg solutions in the presence of calcium ions. The conditions for the calcium induced microgel formation were studied at different pH between 5.8 and 7.5 and different protein concentrations between 5 – 100 g.L-1. The results showed that a critical molar ratio of calcium to proteins (R) is needed to form microgels independent of the protein concentration. R decreases with decreasing pH. The microgels have a hydrodynamic radius ranging from 100 to 300 nm and their internal protein concentration ranges from 0.2 to 0.45 g.mL-1. The determination of calcium bound to the microgels suggests that the crucial parameter for microgel formation is the net charge density of the native proteins. The microgel suspensions are stable in a narrow range of R but aggregate at higher Ca2+ concentrations. In the third part, we continued to investigate the formation of microgels at initial step and how it is growing in the presence of calcium ions. We have proposed a mechanism of formation of blg microgels which follows a nucleation and growing process. The nucleus with define size are formed at the initial state and that is growing in size to reach final size of aggregates. At low calcium concentration it stabilizes and then we obtain a stable suspension of microgels. But at high concentrations, the microgels here can jump to form big aggregates and finally a gel. The structure of gel from microgels is heterogenous at the scale of confocal microscopy and similar to those formed in the presence of NaCl 0.3 M. However the process of formation of these gels is not the same...

Les plasmas de type MIG-MAG n'étaient pas, jusqu'à présent, examinés en détail et exploités en laboratoire. En raison des applications techniques de ce type d'arc électrique, la plupart des expériences et des calculs théoriques se limitaient à l'étude des processus provenant des régions des électrodes. Des l'année 1948, au cours de laquelle les premiers brevets ont été déposés pour des arcs sous argon, les procédés de soudage MIG-MAG ont été exploités avec succès comme une des plus populaires méthodes d'assemblage de métaux. Et pourtant, malgré plus de cinquante ans d'histoire et de développement de cette méthode, la plupart des phénomènes fondamentaux qui y prennent naissance, n'ont pas trouvé d'explications. En 1953 Lubawski et Nowosilow ont présenté, pour la première fois, un arc avec une électrode fusible fonctionnant sous protection de dioxyde de carbone. On peut admettre, que à partir de ce moment, on a cherché à savoir de quelle manière le type du gaz appliqué influait sur le transfert du métal dans l'arc. En particulier, il s'agissait de déterminer comment des différences de propriétés physiques du plasma pouvaient intervenir sur les procédés intervenants dans la région de l'électrode supérieure, et pourquoi dans les mélanges gazeux riches en dioxyde de carbone on ne pouvait pas obtenir un régime de fonctionnement d'arc de type pulvérisation axiale ? Malheureusement, toutes les tentatives pour répondre à ces questions, par exemple un postulat selon lequel une modification de la distribution du courant dans l'extrémité d'électrode provoquerait une constriction de l'arc et une inversion de la force de Lorentz [83], restent toujours et uniquement seulement des hypothèses. Les travaux présentés dans cette thèse avaient pour but de comprendre l'influence du gaz utilisé sur le transfert du métal dans l'arc, et plus spécifiquement pourquoi une augmentation de la proportion de dioxyde de carbone dans le mélange gazeux provoquait un changement de son régime de fonctionnement. Les mesures réalisées ont toutes été financées par Air Liquide Welding, dans le but d'améliorer le procédé. Un motif supplémentaire de mener des recherches sur l'arc MIG-MAG, est la quasi-absence de données expérimentales concernant les distributions de température et de densité électronique dans ce type de plasma. Les données disponibles dans la littérature sont généralement le fruit de simulation numériques sans réelle validation expérimentale. Ainsi, par exemple, les valeurs de température présentées par Haidar semblent trop élevées pour un plasma dominé par les vapeurs métalliques. Le caractère particulier de l'arc de soudage, dont le spectre d'émission consiste en de nombreuses raies spectrales fortement élargies par effet Stark, a également permis de mesurer, parfois pour la première fois, les paramètres Stark des raies d'éléments métalliques. Une telle possibilité est très intéressante, car pour déterminer les élargissement et déplacement Stark de raies métalliques, il est nécessaire d'introduire les vapeurs de ce métal dans la région de décharge. En général, dans le cas des plasmas utilisés en laboratoire, cela n'est pas simple et induit de gros problèmes de demixing difficiles à résoudre, comme le montre la relativement faible quantité de données expérimentales disponibles jusqu'à présent. Ce sont pourtant des données essentielles pour la connaissance des milieux plasmagènes, notamment ceux étudiés en astrophysique.

Les observations XMM-Newton et Chandra en X de trois amas globulaires galactiques (NGC 2808, NGC 4372 et M 22) sont présentées et analysées. Elles sont complétées par des observations dans le visible, l'ultraviolet, l'infrarouge et le domaine radio afin d'identifier les sources X liées à ces amas globulaires. Les observations X ont permis de détecter 16 sources liées à NGC 2808 et 18 sources liées à M 22 qui sont principalement des binaires serrées. Cette population élevée de binaires aurait un rôle important à jouer dans le ralentissement de l'effondrement du cœur de ces amas globulaires. Une binaire X de faible masse en quiescence contenant une étoile à neutrons a été détectée dans NGC 2808 et aucune source de ce type n'est détectée dans M 22 et NGC 4372. Ces résultats sont en accord avec la corrélation déjà observée entre le nombre de ces objets et le taux de rencontre d'étoiles dans le cœur des amas globulaires. Un déficit possible de sources X dans NGC 2808 semble indiquer que le taux de rencontre n'est pas le seul paramètre intervenant dans la production des sources X et la métallicité de l'amas pourrait aussi avoir une influence. À partir des rapports X/UV et d'observations spectroscopiques, nous proposons différentes approches afin de résoudre le problème du déficit d'éruptions de variables cataclysmiques déjà observé dans les amas globulaires. Ces approches consistent à déterminer si les variables cataclysmiques des amas globulaires sont en majorité magnétiques ou si elles ont un taux d'accrétion faible. Enfin, les observations permettent d'apporter une limite supérieure d'environ 400 masses solaires si un trou noir de masse intermédiaire se trouvait dans NGC 2808.

Les accidents sont la cause la plus fréquente de décès chez l’enfant, la plupart du temps à cause d’un traumatisme cranio-cérébrale (TCC) sévère ou d’un choc hémorragique. Malgré cela, la prise en charge de ces patients est souvent basée sur la littérature adulte. Le mannitol et le salin hypertonique (3%) sont des traitements standards dans la gestion de l’hypertension intracrânienne, mais il existe très peu d’évidence sur leur utilité en pédiatrie. Nous avons entrepris une revue rétrospective des traumatismes crâniens sévères admis dans les sept dernières années, pour décrire l’utilisation de ces agents hyperosmolaires et leurs effets sur la pression intracrânienne. Nous avons établi que le salin hypertonique est plus fréquemment utilisé que le mannitol, qu’il ne semble pas y avoir de facteurs associés à l’utilisation de l’un ou l’autre, et que l’effet sur la pression intracrânienne est difficile à évaluer en raison de multiples co-interventions. Il faudra mettre en place un protocole de gestion du patient avec TCC sévère avant d’entreprendre des études prospectives. La transfusion sanguine est employée de façon courante dans la prise en charge du patient traumatisé. De nombreuses études soulignent les effets néfastes des transfusions sanguines suggérant des seuils transfusionnels plus restrictifs. Malgré cela, il n’y a pas de données sur les transfusions chez l’enfant atteint de traumatismes graves. Nous avons donc entrepris une analyse post-hoc d’une grosse étude prospective multicentrique sur les pratiques transfusionnelles des enfants traumatisés. Nous avons conclu que les enfants traumatisés sont transfusés de manière importante avant et après l’admission aux soins intensifs. Un jeune âge, un PELOD élevé et le recours à la ventilation mécanique sont des facteurs associés à recevoir une transfusion sanguine aux soins intensifs. Le facteur le plus prédicteur, demeure le fait de recevoir une transfusion avant l’admission aux soins, élément qui suggère probablement un saignement continu. Il demeure qu’une étude prospective spécifique des patients traumatisés doit être effectuée pour évaluer si une prise en charge basée sur un seuil transfusionnel restrictif serait sécuritaire dans cette population. / Trauma is the leading cause of death of children, with the burden of mortality related both to traumatic brain injury and hemorrhagic shock. Despite the frequency of trauma in the pediatric population, the management of these patients is often based on adult literature due the sparse amount of literature in pediatric trauma. The studies presented below were intended to establish current practice, and prepare for future prospective studies in pediatric trauma. The management of raised intracranial pressure (ICP) following traumatic brain injury (TBI) involves intracranial monitoring and the escalation of care to prevent secondary insults to the brain. Hyperosmolar therapy with mannitol (20%) and hypertonic saline (3%) are standard of care for the reduction of ICP, despite little evidence for their use. Our retrospective, single center study aimed to describe the clinical practice of hyperosmolar therapy in pediatric severe TBI, and its effect on ICP. We found that both mannitol and hypertonic saline are frequently used without a clear indication for one agent over another. There was insufficient power to confirm an effect on ICP, and multiple co-interventions given after boluses of hyperosmolar therapy may have contributed this lack of effect. In order to prospectively evaluate the effect of hyperosmolar therapy on ICP, a standardized approach to TBI care and hyperosmolar agents is necessary. Red blood cell transfusion is a key component of the management of the unstable trauma patient. Literature now suggests that transfusion is associated with increased mortality, and practices have shifted toward restrictive transfusion strategies in many clinical populations. We sought to describe the transfusion practices in pediatric trauma patients based on a secondary analysis of a large prospective study on blood loss in pediatric intensive care unit (PICU) patients. Compared to non-trauma patients, trauma patients were more likely to be transfused and transfused early in their course of stay. Younger age, higher PELOD and mechanical ventilation were associated with receiving a red blood cell transfusion in the PICU. Receiving a blood transfusion prior to PICU admission was most strongly associated with receiving a transfusion after PICU admission, suggesting ongoing bleeding in those transfused early. Future prospective studies geared specifically for trauma patients are necessary to determine whether osmotherapy for high ICP, and restrictive transfusion strategies can be applied to them, in order to improve the quality of the evidence based care provided to children.

Le réseau d'imageurs Cherenkov atmosphériques HESS (High Energy Stereoscopic System) est présenté. La simulation des gerbes atmosphériques et de l'instrument est détaillée et comparée aux données obtenues pendant les six premiers mois de fonctionnement. Après la présentation des méthodes d'étalonnage et d'extraction du signal gamma, ces techniques sont appliquées aux données prises sur la nébuleuse du Crabe. On obtient un signal significatif permettant d'estimer un flux différentiel à 1 TeV en accord avec les résultats obtenus par d'autres expériences dans le même domaine en énergie. Ces résultats sont exploités pour estimer le potentiel de détection de HESS au signal gamma d'annihilation de neutralinos en provenance du centre galactique et de l'amas globulaire Omega du Centaure. Dans cette étude, une modélisation des halos de matière noire est confrontée aux observations astrophysiques.

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