L’hétérogénéité cellulaire au sein d’une même population cellulaire a été observée chez des organismes procaryotes, chez des organismes plus complexes tels que les mammifères et chez les cellules cancéreuses. L’expression des gènes est un phénomène stochastique ou « bruité ». La connaissance, à l’échelle d’une cellule isolée, des variations stochastiques de l’expression génique, ses oscillations dans le temps et en fonction des fluctuations extérieures constitue un enjeu majeur. Elle permettrait de connaitre les mécanismes de croissance, de différenciation et de migration cellulaire et par voie de conséquence de développer de nouveaux outils thérapeutiques. Par ailleurs, les techniques actuelles d’analyses sur cellule unique nécessitent des protocoles longs et laborieux. Cependant, l’avènement des microcircuits dans les années 80, puis celle de la microfluidique dans les années qui ont suivi, ont ouvert les portes des analyses (chimiques, biologiques et biochimiques) à haut débit, sur de très petits volumes (pl à fl). Nous avons développé un microsystème fluidique, permettant la génération de micro gouttelettes ultrastables et facilement manipulables ; et ce, en utilisant les qualités de changement de phase de l’agarose. Par ailleurs, nous avons conçu un system innovant de génération de microgouttelettes le système « push-pull » qui permet de réduire les volumes morts. Le très petit volume des microgouttelettes font d’elles des microréacteurs dans lesquels nous avons pu encapsuler des suspensions d’ADN, puis des cellules isolées, réaliser des réactions biochimiques, et analyser leur transcriptome ; et améliorer encore l’efficacité et l’intérêt des microémulsions, une technique à très haut débit, et en plein essor.L’hétérogénéité cellulaire au sein d’une même population cellulaire a été observée chez des organismes procaryotes, chez des organismes plus complexes tels que les mammifères et chez les cellules cancéreuses. L’expression des gènes est un phénomène stochastique ou « bruité ». La connaissance, à l’échelle d’une cellule isolée, des variations stochastiques de l’expression génique, ses oscillations dans le temps et en fonction des fluctuations extérieures constitue un enjeu majeur. Elle permettrait de connaitre les mécanismes de croissance, de différenciation et de migration cellulaire et par voie de conséquence de développer de nouveaux outils thérapeutiques. Par ailleurs, les techniques actuelles d’analyses sur cellule unique nécessitent des protocoles longs et laborieux. Cependant, l’avènement des microcircuits dans les années 80, puis celle de la microfluidique dans les années qui ont suivi, ont ouvert les portes des analyses (chimiques, biologiques et biochimiques) à haut débit, sur de très petits volumes (pl à fl). Nous avons développé un microsystème fluidique, permettant la génération de micro gouttelettes ultrastables et facilement manipulables ; et ce, en utilisant les qualités de changement de phase de l’agarose. Par ailleurs, nous avons conçu un system innovant de génération de microgouttelettes le système « push-pull » qui permet de réduire les volumes morts. Le très petit volume des microgouttelettes font d’elles des microréacteurs dans lesquels nous avons pu encapsuler des suspensions d’ADN, puis des cellules isolées, réaliser des réactions biochimiques, et analyser leur transcriptome ; et améliorer encore l’efficacité et l’intérêt des microémulsions, une technique à très haut débit, et en plein essor. / In the post-genomic era, it is now critical to characterize living organisms at the singlecell level. CAGE (Cap Analysis of Gene Expression) is a technology developed by agroup of RIKEN instituteto get genome-wide profile of gene expression. It can beused for profiling of gene expression and identifying the TSS (transcription start site)to analyze promoters architecture. By using the CAGE technology, it could be foundthat different tissues and families of genes differentially use distinct types ofpromoters. Applying CAGE technology against single cells is an ideal way tounderstand life phenomenon based on genome and will have a major impact inbiology. To address this, a novel platform to manipulate single cell and analyze itsown transcriptome with higher precision and efficiency is required.This project aims to develop a microfluidic platform to realize the protocol of CAGEtechnology against single cells with higher-throughput and sensitivity overconventional microtube-based way. For this, we encapsulated single cells inmicrodroplets, lysed them, and performed RT reaction in order to sequence andanalyze their transcriptome.

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Introduction : Le TNF-a, impliqué dans l'inflammation et la défense de l'hôte, aaussi des propriétés anti-tumorales et est utilisé dans le traitement local des sarcomesdes membres. P53 est un anti-oncogène dont la mutation est associée audéveloppement de tumeurs. Des données expérimentales ont démontré une relationentre activité anti-tumorale de TNF-a et le statut de p53. Matériel et méthodes : Notre objectif a été d'étudier en immunohistochimie lestatut de p53 chez 110 patients atteints de sarcomes et traités par TNF-a. Ensuite,dans 8 sarcomes cultivés ex-vivo, nous avons étudié la localisation de l'apoptoseinduite par le TNF-a par microscopie confocale. Puis, dans 9 lignées de sarcomeshumains, nous avons testé la relation p53/TNF-a en abrogeant p53 grâce à un sh-RNA, ou en utilisant des petites molécules telles que CP-31398 ou Nutlin-3a aptes àrestaurer p53. Enfin, pour mieux comprendre les mécanismes de résistance au TNF-a,nous avons mesuré par méthode EMSA la liaison de NF-kB à l'ADN et recherché parRT-PCR quels gènes de l'apoptose étaient différentiellement régulés.Résultats : Le statut muté de p53 corrèle avec la réponse histologique autraitement par TNF-a chez l'homme. L'apoptose induite par le TNF-a est trouvée aussibien au niveau de la cellule endothéliale que de la cellule tumorale. De plus, laréponse au TNF-a est modulée par le statut de p53 puisque dans les lignées étudiées,l'abrogation de p53 supprime celle-ci alors que la réparation d'une activité p53 permetde l'augmenter. Enfin, une potentialisation de l'apoptose induite par TNF-a estobservée lorsqu'il est associé avec CP-31398 ou Nutlin-3a et elle corrèle avec ladiminution de la liaison du NF-kB à l'ADN. Une augmentation de l'expression desgènes RIPK2, TP53BP2 et GADD45 et une diminution de l'expression de TGF-b1 etFAIM est observée lorsque l'association de Nutlin-3a et TNF-a est synergique sur lamort cellulaire.Conclusions : Ces résultats suggèrent que l'utilisation de molécules capablesde restaurer l'activité de p53 peut inverser la résistance des sarcomes des tissusmous au traitement par TNF-a. Dans ce contexte, des études cliniques pourraientexploiter cette approche pour l'utiliser dans le cadre des sarcomes particulièrementrésistants aux traitements conventionnels ainsi que dans d'autres tumeurs.

Ce travail est dédié au développement d'une méthode numérique pour la simulation des écoulements liquide-bulles. La présence des bulles dans l'écoulement visqueux et incompressible est prise en compte via une méthode de pénalisation. Dans cette représentation Euler-Lagrange, les bulles supposées indéformables et parfaitement sphériques sont assimilées à des objets pénalisés interagissant avec le fluide. Une méthode VOF (Volume Of Fluid) est employée pour le suivi de la fonction de phase. Une adaptation de la discrétisation des équations de Navier-Stokes est proposée afin d'imposer la condition de glissement à l'interface entre le liquide et les bulles. Une méthode de couplage entre le mouvement des bulles et l'action du liquide est proposée. La stratégie de validation est la suivante. Dans un premier temps, une série de cas-tests est proposée; les objets pénalisés sont supposés en non-interaction avec le fluide. L'étude permet d'exhiber la convergence et la précision de la méthode numérique. Dans un second temps le couplage est testé via deux types de configurations de validation. Le couplage est d'abord testé en configuration de bulle isolée, pour une bulle en ascension dans un liquide au repos pour les Reynolds Re=17 and Re=71. Les résultats sont comparés avec la théorie établie par la corrélation de Mei pour les bulles sphériques propres décrivant intégralement la dynamique de la bulle. Enfin, des simulations en configurations de nuage de bulles sont présentées, pour des populations mono- et bidisperses dans un domaine entièrement périodique pour des taux de vide s'établissant entre 1% et 15%. Les statistiques fournies par les simulations caractérisant l'agitation induite par les bulles sont comparées à des résultats expérimentaux. Pour les simulations de nuages de bulles bidisperses, de nouveaux résultats sont présentés.

Introduction : Le TNF-a, impliqué dans l’inflammation et la défense de l’hôte, aaussi des propriétés anti-tumorales et est utilisé dans le traitement local des sarcomesdes membres. P53 est un anti-oncogène dont la mutation est associée audéveloppement de tumeurs. Des données expérimentales ont démontré une relationentre activité anti-tumorale de TNF-a et le statut de p53. Matériel et méthodes : Notre objectif a été d’étudier en immunohistochimie lestatut de p53 chez 110 patients atteints de sarcomes et traités par TNF-a. Ensuite,dans 8 sarcomes cultivés ex-vivo, nous avons étudié la localisation de l’apoptoseinduite par le TNF-a par microscopie confocale. Puis, dans 9 lignées de sarcomeshumains, nous avons testé la relation p53/TNF-a en abrogeant p53 grâce à un sh-RNA, ou en utilisant des petites molécules telles que CP-31398 ou Nutlin-3a aptes àrestaurer p53. Enfin, pour mieux comprendre les mécanismes de résistance au TNF-a,nous avons mesuré par méthode EMSA la liaison de NF-kB à l’ADN et recherché parRT-PCR quels gènes de l’apoptose étaient différentiellement régulés.Résultats : Le statut muté de p53 corrèle avec la réponse histologique autraitement par TNF-a chez l’homme. L’apoptose induite par le TNF-a est trouvée aussibien au niveau de la cellule endothéliale que de la cellule tumorale. De plus, laréponse au TNF-a est modulée par le statut de p53 puisque dans les lignées étudiées,l’abrogation de p53 supprime celle-ci alors que la réparation d’une activité p53 permetde l’augmenter. Enfin, une potentialisation de l’apoptose induite par TNF-a estobservée lorsqu’il est associé avec CP-31398 ou Nutlin-3a et elle corrèle avec ladiminution de la liaison du NF-kB à l’ADN. Une augmentation de l’expression desgènes RIPK2, TP53BP2 et GADD45 et une diminution de l’expression de TGF-b1 etFAIM est observée lorsque l’association de Nutlin-3a et TNF-a est synergique sur lamort cellulaire.Conclusions : Ces résultats suggèrent que l’utilisation de molécules capablesde restaurer l’activité de p53 peut inverser la résistance des sarcomes des tissusmous au traitement par TNF-a. Dans ce contexte, des études cliniques pourraientexploiter cette approche pour l’utiliser dans le cadre des sarcomes particulièrementrésistants aux traitements conventionnels ainsi que dans d’autres tumeurs. / Introduction: Although named for its antitumor properties, TNF-a is implicatedin a wide spectrum of diseases including chronic inflammation, autoimmunity andcancer. It is used for the loco regional treatment of limb’s sarcoma. P53 is an antioncogenewhose mutation is associated with tumour development. Experimental datademonstrated that TNF-a cytotoxic activity and p53 status are related.Material and methods: Our objective was to study by immunohistochemistrythe p53 status in 110 sarcoma patients treated by isolated limb perfusion with TNF-a. Then, we studied by confocal microscopy in 8 freshly obtained sarcoma tumours,the localization of apoptosis. Finally, in 9 sarcoma cell lines with different p53 status,we tested the p53/TNF-a relationship by abrogating p53 with a sh-RNA and by usingsmall molecules known to restore p53 functions. To better understand the mechanismsof resistance to TNF-a, we measured by EMSA the NF-kB-binding to DNA and withRT-PCR, we explored the regulation of some apoptosis related genes.Results: We demonstrated a relationship between p53 status and thehistological response to TNF-a use in humans. TNF-a induced apoptosis was presentin endothelial cells as well as in the tumour cells. TNF-a cytotoxicity was dependent onthe p53 status since in the cell lines studied, p53 abrogation reduced it and p53restoration allowed it to increase. Moreover, a potentiation of TNF-a cytotoxic effectwas observed when it was combined to CP-31398 or Nutlin-3a. The killing magnitudewas therefore related to the decrease in the NF-kB-binding to DNA when Nutlin-3awas added. A gene expression increase for RIPK2, TP53BP2 and GADD45 and adecrease for TGF-b1 and FAIM was observed if the combined treatment wassynergistic on tumour death cells.Conclusions: These results suggest that the use of compounds able to restorep53 activity could reverse the soft tissue sarcoma’s resistance to TNF-a treatment.Clinical studies should be performed in order to utilize this approach and to use it inthe context of sarcomas that are particularly resistant to conventional treatments.

Les composants à grille isolée, omniprésents dans les structures de conversion d'énergie, sont soumis à des exigences de plus en plus poussées : performances électriques, intégrabilité, fiabilité... Nous avons modélisé le comportement électrique dynamique de MOSFETs de puissance à partir de leurs caractéristiques physiques et géométriques. Cette modélisation, validée par la réalisation de prototypes, permet un dimensionnement des besoins énergétiques du composant en commutation, autorisant ainsi l'étude de solutions permettant l'intégration de l'alimentation de l'étage de commande. Deux structures d'auto-alimentation, compatibles avec la filière technologique du composant principal, ont été développées. Enfin, des travaux d'optimisation, portant sur la géométrie du composant, montrent qu'il est possible de dimensionner ce dernier de manière à minimiser ses besoins énergétiques en commutation, perspective intéressante pour l'intégration.

Les structures de conversion d'énergie trouvent de plus en plus leur place dans des produits grand public. Ce marché étant fortement concurrentiel, les efforts des industriels sont concentrés sur la réduction de leurs coûts et l'augmentation de leur fiabilité. Un moyen pour répondre à ces contraintes est l'intégration des structures de conversion d'énergie. Ce mémoire de thèse traite le sujet de l'intégration monolithique des fonctionnalités autour des interrupteurs semi-conducteurs de puissance. L'étude est plus particulièrement portée sur l'intégration de l'alimentation de la commande rapprochée. Deux solutions techniques, distinctes et complémentaires, toutes les deux intégrables, ont été développées. Des méthodes de dimensionnement et de conception sont présentées, tenant compte des conditions et des contraintes technologiques propres aux composants de puissance à structure verticale. La première solution contenant deux composants MOSFETs a été étudiée sur la base de simulations et de réalisations expérimentales. Cette solution a été testée avec des composants discrets et avec les composants réalisés. La seconde solution contient un MOSFET et un JFET. Cette dernière a été présentée et étudiée quasi exclusivement à base de travaux de simulations. Plusieurs "familles" de prototypes ont été conçues, dimensionnées et réalisées avec pour objectif de valider le concept, la démarche de conception, les principes de fonctionnement et "l'intégrabilité" d'une fonction d'auto-alimentation.

Dans le premier chapitre, on démontre divers résultats sur le plus grand quotient du groupe fondamental étale premier aux caractéristiques, parmi lesquels la formule de Künneth et l'invariance par changement de corps séparablement clos pour les schémas de type fini sur un corps. Ces énoncés sont déduits de faits généraux sur les images directes de champs, une fois spécialisés au cas des torseurs sous un groupe constant fini d'ordre inversible sur la base. Des résultats analogues<br />pour le groupe fondamental modéré sont également discutés.<br /><br />Au deuxième chapitre, on déduit de la formule du conducteur, conjecturée par S. Bloch, celle de P. Deligne exprimant, dans le cas d'une singularité isolée, la dimension totale des cycles évanescents en fonction du nombre de Milnor.<br />En particulier, la formule de Deligne est établie en dimension relative un.<br /><br />Dans le troisième chapitre, on compare les 1-isomotifs de P. Deligne sur un corps avec la théorie de V. Voevodsky en dimension inférieure à 1.

Ce travail est dédié au développement d'une méthode numérique pour la simulation des écoulements liquide-bulles. La présence des bulles dans l'écoulement visqueux et incompressible est prise en compte via une méthode de pénalisation. Dans cette représentation Euler-Lagrange, les bulles supposées indéformables et parfaitement sphériques sont assimilées à des objets pénalisés interagissant avec le fluide. Une méthode VOF (Volume Of Fluid) est employée pour le suivi de la fonction de phase. Une adaptation de la discrétisation des équations de Navier-Stokes est proposée afin d'imposer la condition de glissement à l'interface entre le liquide et les bulles. Une méthode de couplage entre le mouvement des bulles et l'action du liquide est proposée. La stratégie de validation est la suivante. Dans un premier temps, une série de cas-tests est proposée; les objets pénalisés sont supposés en non-interaction avec le fluide. L'étude permet d'exhiber la convergence et la précision de la méthode numérique. Dans un second temps le couplage est testé via deux types de configurations de validation. Le couplage est d'abord testé en configuration de bulle isolée, pour une bulle en ascension dans un liquide au repos pour les Reynolds Re=17 and Re=71. Les résultats sont comparés avec la théorie établie par la corrélation de Mei pour les bulles sphériques propres décrivant intégralement la dynamique de la bulle. Enfin, des simulations en configurations de nuage de bulles sont présentées, pour des populations mono- et bidisperses dans un domaine entièrement périodique pour des taux de vide s'établissant entre 1% et 15%. Les statistiques fournies par les simulations caractérisant l'agitation induite par les bulles sont comparées à des résultats expérimentaux. Pour les simulations de nuages de bulles bidisperses, de nouveaux résultats sont présentés. / This work is devoted to the development of a numerical method for the simulation of two-phase liquid-bubble flows. We use a volume penalization method to take into account bubbles in viscous incompressible flows. The chosen Euler-Lagrange framework involves spherical and nondeformable bubbles represented as moving penalized obstacles interacting with the fluid. A VOF (Volume Of Fluid) method is used to track the phase function while a discretization of the penalized conservation equations is realized to impose slip conditions at the liquid-bubble interface. A coupling method devised from the penalized momentum equations is proposed. The validation process is set as following. First, the fluid is supposed non-acting on the bubbles; several test-cases are presented; we consider configurations with different penalized obstacles shapes (curved channel, inclined channel), the obstacles are either static or dynamic; in each configuration an analytical solution is known. The results show the compliance and the quality of our numerical closures by exposing the convergence order of the method. In order to verify the accuracy of the coupling method, numerical simulations of a 1mm diameter single bubble rising in a quiescent liquid are performed for Re=17 and Re=71. Results are compared with theory established by using Mei correlation for clean spherical bubbles describing the whole dynamics of the rising bubble. Finally, simulations of bubble swarms, in mono- and bidisperse configurations have been carried out in a fully periodic box with moderate void fractions ranging from 1% to 15%. The statistics provided by the simulations characterizing the bubble-induced agitation are compared to experimental results. For the bidisperse bubble swarm configuration, new results are presented.

Le projet de cette thèse est de réaliser un convertisseur DC/DC isolé à haute fréquence de découpage basé sur la mise en œuvre de composants en GaN. Le but est d'augmenter très fortement les densité de puissance commutées par rapport aux solutions actuelles. Cette thèse mets en oeuvre les composants GaN afin de déterminer les meilleurs conditions de fonctionnement possible. Une fois les points critiques mis en avant, on étudie les structures de circuit de commande adapté pour les HEMT GaN d'EPC et un circuit intégré pour la commande est étudié et mis en oeuvre. Le layout global de la carte a un rôle important en termes d'intégration et d'optimisation CEM, il est donc discuté et des règles de routage sont proposées. Enfin, on étudie plusieurs structures de puissance et on les met en oeuvre pour vérifier le bon fonctionnement et le respect du cahier des charges. / This study consist in the development of a high frequency insulated DC/DC converter based on GaN power devices. The goal is to increase significantly the power density in comparison with actual converter solutions. This thesis evaluate the GaN components performances to determine the best working conditions. Once the critical points highlighted, gate circuit topologies suitable for EPC GaN HEMT are studied and an integrated IC is designed and implemented. The overall layout of the card has an important role in terms of integration and EMC optimization, so it is discussed and routing rules are proposed. Finally, we study several power structures and implement them to verify proper operation and their compliance with specifications.