Bien que l’exposition professionnelle et chronique aux solvants organiques constitue un problème de santé publique, les effets neurotoxiques engendrés, notamment sur la fonction d’équilibration, sont encore mal connus. Cette thèse a pour objectif d’identifier les signes précoces d’une atteinte neurotoxique provoqués par une exposition chronique et subchronique à des solvants organiques à des concentrations inférieures aux valeurs limites d’exposition professionnelle. Ainsi, l’organisation sensorielle, la régulation posturale et la stabilisation du regard, ont été évaluées par différents examens posturographiques et vidéonystagmographiques, chez des salariés régulièrement exposés à des solvants. Une première étude exposés – non-exposés, menée au CHU de Nancy, a montré qu’une exposition chronique, en particulier au toluène et à l’éthanol, altérait la qualité du contrôle postural, notamment en situations de conflits sensoriels nécessitant le traitement des informations vestibulaires. Le temps de réaction oculomotrice était également plus long chez les exposés à des solvants, suggérant ainsi une atteinte des structures corticales et sous-corticales régulant la stabilisation du regard. Une seconde étude exposés – non-exposés, menée à Sfax (Tunisie), a montré qu’une exposition chronique et subchronique, en particulier au n-hexane et au toluène, générait des effets neurotoxiques précoces, qui ont été confirmés par évaluation du contrôle postural sur une plateforme ambulatoire de posturographie. Ainsi, une dégradation de la qualité du contrôle postural, notamment lors d’une situation de conflit sensoriel nécessitant des informations vestibulaires, a été observée, suggérant ainsi des atteintes des structures corticales, sous-corticales et des voies vestibulaires régulant l’équilibre. La qualité du contrôle postural lors de situations de conflits sensoriels peut constituer un indicateur prédictif de mise en évidence d’atteintes précoces, non seulement par les solvants, mais aussi par d’autres agents neurotoxiques, par l’utilisation de la posturographie, outil d’investigation performant et non invasif. / Occupational and chronic exposure to organic solvents is a public health problem. However, there is limited knowledge of effects on equilibrium function after this exposure. The aim of this study was to identify predictive signs of neurotoxic alterations due to a chronic and subchronic exposure to certain organic solvents below the threshold limit value. Thus, the sensorial organisation and the postural and gaze control have been evaluated by posturography and videonystagmography in chronically exposed workers. A first study exposed – non-exposed, was carried out in the university hospital of Nancy, has shown that chronic exposure, mainly to toluene and ethanol, altered on the one hand, quality of balance control specifically during sensorial conflict situations managed by vestibular information, and, on the other hand, saccadic reaction time. These results suggest an alteration of the cortical and subcortical structures involved in postural and gaze control. A second study exposed – non-exposed, was carried out in Sfax (Tunisia), has shown that chronic and subchronic exposure, mainly to n-hexane and toluene, generated neurotoxic predictive effects on balance control, which was evaluated on a posturography ambulatory platform. Thus, balance control was lower in chronically exposed workers, and got worse after subchronic exposure, particularly during conflict situations where vestibular information was important. These results suggest an alteration of the cortical and subcortical structures and vestibular pathway involved in balance control. Balance control performance during sensorial conflict situations could be considerate as a predictive indicator of neurotoxicity induced by an exposure to solvents and to other chemical substances, evaluated by posturography which is a discriminating and not-invasive method.

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

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

Ce document présente une synthèse des travaux de recherche effectués après la thèse, soutenue à l'université Toulouse III en décembre 2001. <br /><br /><br />Une large partie de ces recherches est consacrée aux inégalités fonctionnelles, dont les inégalités de Poincaré ou de Sobolev logarithmique sont deux représentantes emblématiques. De façon générale, les inégalités fonctionnelles sont à la frontière de l'analyse et des probabilités et sont utilisées dans de nombreux problèmes mathématiques. On pourra citer par exemple l'étude de la convergence à l'équilibre d'équations différentielles ou de chaîne de Markov, l'étude des ensembles convexes en grande dimension, l'étude de la concentration de mesures produits ou corrélées, l'étude de la convergence de systèmes de particules, ou l'étude de l'existence d'une unique mesure de Gibbs en mécanique statistique. La résolution de chacun de ces problèmes repose sur l'établissement d'une inégalité fonctionnelle adaptée au modèle. <br /><br /><br />Dans ce mémoire, nous traitons ces problèmes de deux façons. D'une part, nous nous intéressons directement aux inégalités fonctionnelles, en cherchant à établir des hiérarchies entre elles, à trouver des critères simples permettant d'établir leur existence. D'autre part, à partir de problèmes de convergence à l'équilibre d'équations d'évolutions, nous élaborons et utilisons des inégalités fonctionnelles appropriées permettant d'obtenir des taux de convergence à l'équilibre.<br /><br /><br />Ce document est divisé en 5 chapitres. Les 4 premiers chapitres traitent des inégalités fonctionnelles et leurs implications pour des équations d'évolutions linéaires, non-linéaires, locales ou non-locales. <br /><br />Le dernier chapitre traite quant à lui un tout autre problème. Nous essayons de montrer la convergence à l'équilibre d'un algorithmique génétique utilisé pour des problèmes de filtrage non-linéaire.

Nous proposons une nouvelle approche pour démontrer l'existence d'équilibres de Walras pour des économies avec un espace mesuré d'agents et un espace des biens de dimension finie ou infinie. Dans un premier temps (chapitre 1) on démontre un résultat de discrétisation des correspondances mesurables, qui nous permettra de considérer une économie avec un espace mesuré d'agents comme la limite d'une suite d'économies avec un nombre fini d'agents. Dans le cadre des économies avec un espace mesuré d'agents, on applique tout d'abord (chapitre 2) ce résultat aux économies avec un nombre fini de biens, puis (chapitre 3) aux économies avec des biens modélisé par un Banach séparable ordonné par un cône positif d'intérieur non vide, et finalement (chapitre 4) aux économies avec des biens différenciés. On parvient ainsi à généraliser les résultats d'existence de Aumann (1966), Schmeidler (1969), Hildenbrand (1970), Khan et Yannelis (1991), Rustichini et Yannelis (1991), Ostroy et Zame (1994) et Podczeck (1997) aux économies avec des préférences non ordonnées et un secteur productif non trivial.

Nous analysons `a travers le prisme de la théorie de l'équilibre économique général les conséquences de l'ouverture des nouveaux marchés, du type droits d'émission, institués dans le cadre des politiques d'atténuation et d'adaptation au changement climatique.<br />Dans le premier chapitre nous introduisons un cadre théorique pour l'analyse : une économie avec externalités et rendements croissants. Nous y établissons une formule de l'indice et obtenons comme corollaire l'existence d'équilibres de tarifications générales. Dans le second chapitre, l'ouverture d'un marché de droits apparait comme une perturbation de cette situation initiale d'équilibre. Nous décrivons alors les évolutions dans les choix des entreprises qui garantissent l'existence d'un équilibre dans l'économie élargie. Ce dernier résultat peut être interprété comme assurant que l'économie peut s'adapter à la présence d'un marché de droits sans modification drastique de son organisation. Dans le troisième chapitre, nous analysons l'influence de l'ouverture du marché de droits sur l'optimalité au sens de Pareto des équilibres de tarification marginale de l'économie. Il s'avère que les Optima de Pareto peuvent être décentralisés grâce au fait qu'en fixant un niveau maximal de pollution, le gouvernement fournit gratuitement à l'économie un bien public consistant en la différence entre ce niveau et la situation prévalant dans le cadre du laissez-faire. Nous étudions ensuite divers raffinements de la notion d'équilibre basés sur l'incitation des consommateurs à la participation au marchés de droits. Dans le dernier chapitre, nous étendons le problème de décentralisation des Optima de Pareto au cas où les capacités de production prises en compte dans la définition de la notion d'optimalité sont distinctes de l'agrégat des capacités de production telles que perçues par les entreprises. Ce cadre est élaboré pour rendre compte des anticipations apparemment divergentes des entreprises et des gouvernements sur les conséquences économiques du changement climatique. Nous montrons alors que le gouvernement peut créer un marché de «droits de production» afin de conduire les entreprises à choisir les productions qu'il considère comme efficaces.

La thèse comporte deux parties. La première traite de la convergence vers l'équilibre de flots de gradients discrets ou plus généralement de discrétisations d'un système autonome admettant une fonction de Lyapunov. En se plaçant dans une cadre pour lequel les olutions du problème continu converge vers un état stationnaire en temps grand, il est démontré sous des hypothèses générale que le système discret a la même propriété. Ce résultat conduit à des conclusions nouvelles sur le comportement en temps grand de schémas numériques anciens. La seconde partie concerne la simulation numérique de particules en suspension dans un fluide visqueux. Il est montré que les méthodes utilisées actuellement pour simuler l'interaction hydrodynamique entre particules perdent de leur précision quand de grandes forces non-hydrodynamiques sont en jeu et que au moins deux particules sont proches l'une de l'autre. Ce cas survient, dans le contexte de l'ingénierie biomédicale, lors de la conception de nano-robots capables de nager. Cette perte de précision est due au caractère singulier de l'écoulement de Stokes dans les zones de presque contact. Une nouvelle méthode est introduite ici. Des expérimentations numériques sont effectuées pour mettre en évidence sa grande précision.

Ce manuscrit est consacré à la caractérisation de structures cristallines pour des applications de technologie quantique. Il est composé de deux parties.Dans un premier projet, nous étudions la transition d'une particule d'un état étendu à un état localisé dans un cristal artificiel quasipériodique, dont le potentiel dépend de la position de la particule. Nous considérons un atome ultrafroid, confiné par un réseau optique et incorporé dans une cavité optique. Le dipôle atomique est en interaction forte avec le champ électrique dans la cavité, ce qui mène à un deuxième potentiel optique pour l'atome. La position de l'atome dans la cavité influence notamment le champ intracavité~: le mouvement de l'atome a donc un effet rétroactif sur le potentiel dans lequel il est confiné. Pour des longueurs d'onde incommensurables, nous montrons que la compétition entre les deux réseaux optiques donne lieu à un potentiel quasipériodique pour l'atome. Nous déterminons les paramètres pour lesquels nous reproduisons le modèle Aubry-André et nous discutons les effets de la rétroaction de la cavité sur la transition de localisation.Le deuxième projet est une proposition pour générer une radiation THz, en utilisant le couplage entre excitons et phonons dans un cristal semi-conducteur. Nous proposons un schéma de conversion de fréquence, basé sur une chaîne d'interactions naturellement présentes dans une cavité semi-conductrice pompée. La partie cruciale du schéma de conversion de fréquence est l'interaction faible entre des excitons et des phonons transverses optiques. Nous la dérivons en commençant avec l'interaction électron-phonon via le potentiel de déformation et en prenant en compte les propriétés de symétrie du cristal. Nous identifions les conditions nécessaires pour générer une radiation THz, nous estimons la puissance de l'émission et nous montrons que l'interaction entre excitons et phonons transverses optiques fournit une susceptibilité non linéaire d'ordre deux. / This thesis is devoted to the characterization of crystalline structures for quantum technological applications. It is composed of two parts.In a first project we study the localization transition of one particle in an one-dimensional artificial quasiperiodic crystal, whose potential depends on the particle position. We consider an ultracold atom in an optical lattice, embedded in an optical cavity. The atom strongly couples to the cavity, leading to a second optical potential. The position of the atom within the cavity affects the cavity field, thus the atomic motion backacts on the potential it is subjected to. For incommensurate wavelengths, we show that the competition between the two potentials yields a quasiperiodic potential. We determine the parameters for which we reproduce the Aubry-Andr'e model and discuss the effects of the backaction on the localization transition.In the second project we propose a frequency down-conversion scheme to generate THz radiation using the exciton-phonon coupling in a semiconductor crystal. Our idea is based on a chain of interactions that are naturally present in a pumped semiconductor microcavity. We derive the crucial exciton-phonon coupling, starting from the electron-phonon interaction via the deformation potential and taking into account the crystal symmetry properties. We identify conditions necessary for THz emission, estimate the emission power and show that the exciton-phonon interaction provides a second-order susceptibility.

Le vieillissement entraîne une dégénérescence sensorielle qui affecte négativement le contrôle de l'équilibre. Les personnes âgées ont un risque de chuter beaucoup plus élevé que les jeunes adultes. Quel est l'impact de cette difficulté supplémentaire lorsqu'une personne doit réaliser une autre tâche? Le but du présent projet de maîtrise était de répondre à cette question en comparant les performances de sujets jeunes et âgés lors de l'apprentissage d'une tâche de dessin en miroir. Après trois sessions d'apprentissage en posture debout, les sujets ont transféré à une condition assise. Ainsi, une amélioration de la performance en posture assisse suggérerait un "coût" à réaliser la tâche en posture debout. Les personnes âgées ont montré plus de difficulté à apprendre la tâche de dessin en miroir par une stabilisation plus tardive des performances ainsi qu'un temps plus long pour accomplir la tâche. Les personnes âgées ont aussi montré une tendance à avoir une plus grande dispersion de leur centre de pression lors de l'apprentissage. Finalement, les personnes âgées ont bénéficié du transfert à la position assise en améliorant certains paramètres de la tâche de dessin. Ces résultats suggèrent que le contrôle de l'équilibre affecte l'apprentissage et le contrôle d'une tâche visuo-motrice complexe.

Le rôle respectif des ganglions de la base (GB) et de la région locomotrice dans le contrôle locomoteur et postural n'est pas établi chez l'homme. Au sein de ces circuits, le noyau sous-thalamique (NST) et le noyau pédunculopontin (NPP) semblent impliqués dans le pattern locomoteur et le maintien de l'équilibre. En effet, chez les patients avec maladie de Parkinson (MP), caractérisée par une perte des neurones dopaminergiques et représentant un modèle de dysfonctionnement des GB, des dysfonctionnements de l'activité du NST seraient à l'origine d'un freinage du mouvement, jusqu'au blocage moteur (freezing de la marche-FOG). Dans le NPP, des lésions cholinergiques sont retrouvées chez les patients MP avec des chutes. Dans ce travail de recherche nous avons étudié le rôle du NST et les effets de la modulation de l'activité du NPP sur les étapes de l'initiation de la marche (GI) chez les patients avec MP. Nous avons retrouvé une synchronisation dans la bande de fréquence alpha précédant l'exécution du pas, en cohérence avec le NPP. La stimulation à basse fréquence du NPP améliore le contrôle postural. Ces données suggèrent que le NST est impliqué dans la préparation de la GI, et que le NPP a un rôle dans le contrôle postural chez l'homme. Dans une seconde partie, nous avons examiné le rôle des lésions du circuit cortex-GB-NPP dans la survenue du FOG et des chutes chez des sujets âgés non-parkinsoniens et démontré une lésion sélective de ce circuit chez ces sujets. Finalement, l'ensemble de ces données confortent les hypothèses physiopathologiques à l'origine des troubles de la marche et de l'équilibre chez les patients MP avec lésion/dysfonction du circuit cortex-GB-NPP. / The respective roles of basal ganglia (BG) and the mesencephalic locomotor region (MLR) in the postural control and locomotion are not clearly established in humans. In these circuits, the subthalamic nucleus (STN) and the pedunculopuntine nucleus (PPN), two interconnected structures, appear to be involved in the locomotor pattern control and postural maintenance. Indeed, in patients with Parkinson’s disease (PD), characterized by a progressive loss of dopaminergic neurons and representing a model of dysfunction of the BG, there are dysfunctions of STN activity that could cause braking of movement underlying motor block (freezing of gait-FOG). In the PPN, greater loss of cholinergic neurons is observed in PD patients with falls. In this research, we studied STN activity and the effects of modulating the PPN activity during the stages of gait initiation (GI) in patients with PD. We found a modulation of activity of the STN with synchronization in the alpha frequency band before the postural adjustments and the execution of step, with PPN coherence. Low frequency stimulation of the PPN improved postural control with no significant effect on the locomotion. These data suggest that the STN is involved in the preparation of GI and the PPN has a leading role in postural control in humans. In a second part, we examined the role of the cortex-basal ganglia-PPN circuit in FOG and falls in a non-parkinsonian elderly population and demonstrated a selective lesion of this circuit in these subjects. Taken together, these data support the pathophysiological hypothesis for the origin of abnormal gait and balance in patients with PD, with lesion and/or dysfunction of the cortex-BG-PPN.