Titre de l'écran-titre (visionné le 15 mai 2023) / Cette recherche est financée par le programme CREATE du SMAART-CRSNG et la stratégie Sentinelle Nord de l'Université Laval. Ce projet vise à mettre au point un prototype de biocapteur multi détection utilisé pour surveiller la croissance des bactéries ainsi que les paramètres de croissance de leur environnement, notamment le pH et la température, dans divers environnements et dans des endroits éloignés comme le Grand-Nord canadien. La mesure de l'activité des micro-organismes, comme les bactéries, à très basse température peut être extrêmement difficile en raison de leur faible métabolisme et de leur taux de croissance beaucoup plus lent. En effet, la surveillance de leurs fonctions nécessite des outils de haute précision. En outre, lorsque la température ou le pH du milieu de croissance dépasse la plage optimale, la croissance du micro-organisme est entravée. Par conséquent, il est essentiel de surveiller les paramètres environnementaux et les facteurs écologiques, tels que le pH et la température, car ils ont un impact direct sur la croissance bactérienne. Un autre élément essentiel pour améliorer la sensibilité des mesures est la conception et le dimensionnement optimaux des électrodes de détection. La réduction de la taille des électrodes de détection peut permettre une détection à haut débit dans les applications microbiologiques, et permettre des mesures avec un échantillonnage de volume minuscule. Enfin, un système à micro-échelle léger et peu coûteux permet un transport facile dans les régions éloignées. Nous avons donc conçu et fabriqué un nouveau biocapteur multimodal de haute précision, de faible puissance et de poids léger, afin de mesurer la croissance les colonies de bactéries sur le terrain, tout en relevant tous les défis critiques mentionnés ci-dessus. Comme première contribution, pour augmenter la sensibilité des mesures, non seulement le matériau des électrodes mais aussi leur mise à l'échelle et leur miniaturisation sont abordés et évalués. Le prototype utilise plusieurs électrodes à l'échelle microscopique intégrées dans une seule zone de détection pour mesurer avec précision les changements d'impédance, de pH et de température ambiante causés par les activités microbiennes. Cette conception unique comprend des électrodes interdigitées plaquées or (AuIDE), des électrodes de pH à base d'oxyde d'iridium (IrO₂) et des électrodes de détecteur de résistance-température (RTD) en or en forme de serpent sur une seule zone de détection. Plusieurs géométries d'électrodes sont conçues et mises en œuvre de manière optimale sur un circuit imprimé flexible standard, et sont comparées pour évaluer l'effet d'une zone de détection donnée sur la sensibilité du biocapteur à l'aide de diverses techniques de mesure et de circuits personnalisés. Le circuit imprimé de l'électrode est connecté à un circuit imprimé personnalisé contenant les circuits de détection pour la mesure de l'impédance, du pH et de la température. Dans la deuxième contribution, pour une détection d'impédance entièrement intégrée, un amplificateur à verrouillage CMOS (LIA) personnalisé est conçu et fabriqué dans une technologie CMOS de 0,18 µm pour surveiller la croissance bactérienne dans divers environnements à l'aide d'une technique de mesure d'impédance multifréquence. En termes de conception de circuit, un nouvel amplificateur de transimpédance capacitif (CTIA) entièrement différentiel, à faible bruit, avec Chopper stabilisation et S/H dans l'étage de sortie pour maximiser le SNR, est inclus dans la conception LIA proposée. Les autres composants principaux du LIA sont un filtre passe-bande avec des fréquences centrales sélectionnables de 1, 2, 4 et 10 kHz, un amplificateur de gain programmable (PGA) qui offre six gains variables allant de 6 dB à 67 dB pour ajuster le gain dans une plage raisonnable pour détecter le signal d'entrée sans saturer le système, un mélangeur, et un filtre passe-bas avec une largeur de bande de 40 Hz. La sensibilité globale du LIA est de 240 mV/nA avec un courant détectable minimal de 1 pA, un bruit référencé à l'entrée de 58 pA/Hz et une consommation d'énergie totale de 817,56 µW. Comparé à d'autres solutions de la littérature, ce nouveau système donne un dispositif très précis, à faible bruit et à faible consommation d'énergie pour surveiller l'activité microbienne à de faibles concentrations en mesurant l'impédance résultant des métabolites ioniques libérés. Pour relever le troisième défi critique, les circuits de lecture des capteurs de pH et de température sont fabriqués à l'aide de composants disponibles dans le commerce. Un circuit de mesure du pH est conçu en utilisant un amplificateur opérationnel avec un courant de polarisation d'entrée très faible. De plus, un circuit en pont de Wheatstone avec un réseau de résistances est conçu pour mesurer la température en se reliant à l'électrode de température RTD comme une valeur de résistance inconnue. Le microcontrôleur 8 bits reçoit le signal filtré, amplifié et numérise et traite les données du capteur. Le prototype a été utilisé avec succès pour effectuer des mesures de croissance bactérienne in vitro. Dans l'ensemble, il s'agit du premier système qui fournit un biocapteur multimodal de haute précision, à faible consommation d'énergie, à faible coût, à faible bruit, léger et non invasif pour la surveillance de la culture bactérienne. Ce système peut faire des mesures dans un très petit volume grâce à un microsystème de mesure d'impédance intégré. Ainsi, il peut être utilisé pour la surveillance des paramètres environnementaux, y compris le pH et la température, en utilisant des électrodes et des capteurs de haute précision conçus et fabriqués de manière optimale. / This research is funded by the SMAART-NSERC CREATE Program and the Sentinel North Strategy at Université Laval. This project aimed to develop a multi-sensing biosensor prototype used for monitoring bacterial growth as well as their environmental growth parameters, including pH and temperature, in diverse environments and remote locations such as Canada's north. Measuring the activity of microorganisms, such as bacteria, at very low temperatures can be extremely challenging due to their low metabolism and much slower growth rate. Indeed, monitoring their functions requires high-precision tools. Furthermore, when the temperature or pH of the growth medium goes beyond the optimal range, the microorganism's growth is hindered. As a result, monitoring the environmental parameters and ecological factors, such as pH and temperature, is critical because they directly impact bacterial growth. Another critical component for improving measurement sensitivity is the optimal design and scaling of sensing electrodes. Sensing electrode downsizing can enable high-throughput sensing in microbiology applications, and enable measurements with tiny volume sampling. Finally, a light-weight and inexpensive microscale system would allow easy transportation in remote areas. We, therefore, designed and fabricated a novel multimodal high-precision, low-power, and light-weight biosensor to interface with bacteria colonies while addressing all the critical challenges mentioned above. As the first contribution, to increase the sensitivity of measurements, not only the material of the electrodes but also their scaling and miniaturization are addressed and evaluated. The prototype uses multiple microscale electrodes integrated into a single sensing area to precisely measure impedance, pH, and ambient temperature changes caused by microbial activities. This unique design includes the optimally designed gold-plated interdigitated electrodes (AuIDEs), Iridium oxide (IrO₂)-based pH electrodes, and the snaked-shape gold resistance-temperature detector (RTD) electrodes on a single sensing area. Multiple electrode geometries are optimally designed and implemented on a standard flexible PCB and are compared to evaluate the effect of a given sensing area on the sensitivity of the biosensor employing various measurement techniques and customized circuits. The electrode's PCB is connected to a custom-designed PCB containing the sensing circuits for impedance, pH, and temperature measurement. As the second contribution, for fully integrated impedance sensing, a custom CMOS lock-in amplifier (LIA) is designed and fabricated in a 0.18 µm CMOS technology to perform bacterial growth monitoring in diverse environments using a multi-frequency impedance measurement technique. In terms of circuit design, a novel fully differential, low-noise capacitive transimpedance amplifier (CTIA) with chopper stabilization and S/H in the output stage to maximize SNR is included in the proposed LIA design. The other major components of the LIA are a band-pass filter with selectable center frequencies of 1, 2, 4, and 10 kHz, a programmable gain amplifier (PGA) that offers six variable gains ranging from 6 dB to 67 dB to adjust the gain within a reasonable range to detect the input signal without saturating the system, a mixer, and a low-pass filter with a bandwidth of 40 Hz. The overall sensitivity of the LIA is 240 mV/nA with a minimum detectable current of 1 pA, input-referred noise of 58 pA/Hz, and a total power consumption of 817.56 µW. Compared to other solutions in the literature, this novel system results in a highly precise, low-noise, and low-power consumption device for monitoring microbial activity at low concentrations by measuring the impedance as a result of released ionic metabolites. To address the third critical challenge, the reading circuits of the pH and temperature sensors are fabricated using off-the-shelf components. A pH measuring circuit is designed using an operational amplifier with a very low input-bias-current. Furthermore, a Wheatstone bridge circuit with a network of resistors is designed to measure temperature by linking to the RTD temperature electrode as an unknown resistor value. The 12-bit microcontroller receives the filtered and boosted signal and digitizes and processes the sensor's data. The prototype was successfully used to perform bacterial growth measurements in vitro. Overall, this is the novel system that provides a high-precision, low-power consumption, low-cost, low-noise, lightweight, and non-invasive multimodal biosensor for bacterial culture monitoring at very small volume through a custom integrated impedance measurement microsystem, as well as environmental parameter monitoring, including pH and temperature, employing optimally designed and fabricated electrodes and high-precision sensors.

L'intégration sur puce d'opérations successives d'un protocole plus ou moins complexe d'analyse biologique ou chimique et mettant en jeu la circulation de petits volumes d'échantillons et de réactifs dans des canalisations de taille micrométrique constitue le coeur des technologies microfluidiques. Les technologies de réalisation de micro canalisations sont aujourd'hui bien maîtrisées. Cependant, la manipulation des fluides et l'intégration technologique des éléments de contrôle comme les valves, les actionneurs, les mélangeurs dans les micro canalisations posent des problèmes essentiellement liés aux très faibles dimensionnalités. Des solutions originales et pratiques pour manipuler des volumes très faibles (entre 1nl et 10nl) doivent être développées pour déplacer, mélanger ou séparer ces liquides. Dans ce cadre, nous avons proposé un projet de recherche ANR Blanc (PYRACT) animé par le LAAS et associant des équipes de recherche des laboratoires LCC et IRMCP. Les travaux de thèse s'insérant dans le cadre du projet PYRACT, ont porté sur la conception, la simulation et la réalisation d'un micro actionneur à base de matériau énergétique pour la manipulation de faibles quantités de fluides (10-100nl). L'actionneur, tel que nous l'avons conçu, consiste en une plate-forme chauffante sur laquelle sont déposés en couche très mince un matériau énergétique et une membrane élastique permettant de faire l'étanchéité entre le gaz d'actionnement et le fluide. Le principe de fonctionnement est simple : lorsque le matériau énergétique atteint 225°C, sa décomposition exothermique (333J/g) génère des gaz (N2, H2O, O2) qui augmentent la pression sous la membrane fine élastique (30¼m). La pression ainsi générée et la déformation induite de la membrane élastique permettent d'actionner le fluide dans la micro canalisation. Ce concept simple d'actionnement présente l'avantage d'être compact, intégrable directement dans la canalisation contenant le fluide à actionner, biocompatible, bas c oût et nécessite seulement quelques mW (quelques V) pour générer des surpressions qui peuvent être réglées entre quelques dizaines de kPa et quelques centaines de kPa. Son caractère monocoup le rend adapté aux applications portables et jetables. Tout d'abord, un modèle multi physique a été développé sous COMSOL pour simuler le fonctionnement de l'actionneur intégré dans une micro canalisation. Ensuite, un modèle global de conception a été construit permettant de prédire les performances de l'actionnement (pression, déformation, volume et vitesse du fluide éjecté) en fonction des caractéristiques de l'actionneur et de la puissance électrique d'actionnement. Enfin, deux démonstrateurs ont été fabriqués : un actionneur de 1mm²×100¼m et un de 0.25mm²×100¼m. Un travail important a porté sur l'intégration technologique en utilisant des procédés compatibles MEMS et microfluidique des différents matériaux (énergétique et de structure) sur des surfaces très petites et nécessitant des traitements de surface particuliers. Le principe d'actionnement a été validé.

La fécondation avec micro-injection du spermatozoïde est une technique d'aide médicale à la procréation. Afin de faciliter la tâche des médecins et d'augmenter le taux de réussite de cette technique (30 %), il est nécessaire d'automatiser certaines étapes du processus. Nous proposons de réaliser le transfert automatique de cellule. Les cellules se déplacent en milieu biologique dans un microcanal qui alimente les zones de travail. Elles sont poussées par une particule ferromagnétique, appelée pousseur, de taille des cellules et qui suit les mouvements d'un aimant disposé à l'extérieur du canal. Les travaux présentés dans cette thèse exposent la modélisation complète du comportement dynamique du pousseur. Cette modélisation est décomposée en trois blocs fonction qui déterminent successivement la valeur de l'aimantation interne, les efforts subis et la trajectoire du pousseur. L'intérêt de cette modélisation est que nous pouvons reproduire la trajectoire d'un objet ferromagnétique plan en fonction des variations du champ magnétique environnant. Le fait de réduire le champ d'application de la modélisation à des objets plan nous permet d'obtenir un résultat répondant à nos critères d'utilisation dans un temps de calcul nettement inférieur à celui d'une application telle que Flux3DR. L'utilisation du modèle a mis en évidence l'influence des caractéristiques géométrique et magnétique des éléments actifs sur le comportement général du pousseur. Le dispositif expériemental développé a permis de déplacer des billes en verre de 200 micromètres de diamètre en mode télé opéré et en boucle ouverte ainsi que des ovocytes humains de 150 micromètres de diamètre en mode télé opéré.

<p> </p><p>Micro businesses are the most common form of business in the world and they play an important role in the economic growth of every country. They are usually characterized by a lack of financial resources, which influences the management of such firms. The role of the owner manager is crucial in micro businesses and has a strong influence on every aspects of the business and one of these aspects is human resource management.</p><p>Compared to the research about larger companies, the number of researches in the scope of human resource management (HRM) specifically within micro businesses is very small. Another fact which caught the attention of the authors is that the situation in Thailand regarding HRM within micro businesses remains a blank spot. This master thesis will try to provide more information about the situation on the Thai micro businesses and human resource management within them.</p><p>In order to do so, a theoretical framework was created based on the literature available about human resource management within micro businesses. The second step was to interview the owners of nine Thai micro businesses and discover what their HRM practices are. After these steps we compared the literature and the data provided by the owners of micro businesses in order to find similarities and differences between the two.</p><p>The conclusions of this study were that many similarities could be found between the theory chosen in our frame of reference and the reality of the nine Thai micro firms. Some differences were noticed but those could not overshadow the fact that the frame of reference was able to describe the situation of the Thai businesses. This thesis obviously evidences some limitations and recommends that more studies should be performed in order to generalize human resource management within micro businesses in Thailand.</p><p> </p>

MEs are considered as the major sources of employment creation. Global experiences show that an efficient ME sector is conducive to industrial growth and a flexible industrial structure, which are the cornerstones of a vibrant entrepreneurial economy. The contributions of MEs to the national economy can be measured in terms of some inter-related issues: economic (income generation), social (poverty reduction) and political (wealth redistribution). Current studies show a strong link between entrepreneurship and economic development (ED). The impact of entrepreneurship on ED depends on the level of business performance, and economy is an affect for which entrepreneurship is the cause. ED theories generally emphasise on employment creation by industrialisation with the use of advanced technology. Thus economic histories of the developed countries show the notion that ED has benefited from widespread large scale entrepreneurial activity. However, developing countries (DC) have begun to realize the necessity of encouraging entrepreneurship to achieve their ED goals. But, they in reality can’t achieve these goals like the developed countries, because they don’t have sufficient capital and advanced technology. As a result they need to depend on small scale enterprise development by exploiting available resources, small capital, and indigenous technology. It indicates a strong link between micro enterprise development (MED) and entrepreneurship development. Therefore, national ED policies of DCs should focus on linking MED, entrepreneurship development and ED. Despite these recognized importance, MEs face severe problems and challenges in DCs. They lack appropriate policies and programmes to promote MEs towards ED. This study critically examines the existing MED Policies (MEDP) and the role of different MED Organizations (MEDOs) with a view to articulating appropriate policy recommendations. Based on the objectives and literature review four themes (state of affairs of MEDPs, support services to MEs, financing MEs and networking of ME stakeholders) were identified to establish the interview protocols. This study employed a qualitative inductive approach, case study strategy and in depth interviews with semi-structured protocols to collect primary data based on phenomenology. Thirty five respondents from different ME stakeholders (policy makers, implementing agencies, and the recipients) were interviewed and interpretative phenomenological analysis technique was used for data analysis. The findings confirm that there are fragmentations and incoherency in existing MEDPs, as a result, they failed to achieve the goals of MED. Specifically, support services and infrastructural facilities to MEs are not well designed, financing systems are not fully supportive to all the MEs, and networking of ME stakeholders are very floppy. Overall a favourable entrepreneurial culture to MED is absent in Bangladesh. The government has failed to plan realistically to mobilize the resources, to exercise control over factors of MED and to give appropriate direction to the developmental process. This study offers a list of practical recommendations to formulate a coherent and comprehensive MEDP based on solid evidences. Especially, a model for appropriate government intervention to MED by linking the main three concepts of this study MED, entrepreneurship development and ED, and an alternative model for ‘interest free ME financing’ are proposed. This study hopes that these recommendations will provide appropriate inputs to the policy makers and concerned ME stakeholders in the DCs, particularly Bangladesh and more generally to the MED literature.

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal.

Les travaux de cette thèse visent à étudier un système de micro-cogénération de structure innovante motorisé par un moteur Stirling à piston libre « double effet ». Ce système est caractérisé par un fort couplage entre la partie thermo-mécanique et la partie mécano-électrique, assurée par une génératrice à induction linéaire tubulaire à mover massif. En effet, le piston de compression joue également le rôle du mover de la machine électrique. Le modèle thermo-mécanique non-linéaire du moteur Stirling « double effet » a été tout d’abord rappelé ce qui a permis de dégager le mode de couplage optimal entre le moteur thermique et la génératrice électrique. Ensuite, l’étude de la partie génératrice électrique a porté sur la validation numérique et expérimentale du modèle électromagnétique par la résolution des équations de Maxwell en magnétodynamique, sur l’identification des paramètres de la machine linéaire en combinant les méthodes théoriques avec les essais expérimentaux et finalement sur la réalisation expérimentale de la commande vectorielle à flux orienté afin de maîtriser la force résistante en régime oscillatoire. Puis, la chaîne des convertisseurs d’électronique de puissance qui assure la connexion du système électrogène au réseau domestique a été étudiée en vue d’adapter la production électrique aux contraintes du réseau. Ensuite, un « banc d’essai virtuel » du système global a été réalisé à l’aide de Matlab/ Simulink, mettant en place le modèle thermo-mécanique non-linéaire du moteur Stirling « double effet », le modèle dynamique de la génératrice à induction linéaire tubulaire, le modèle des convertisseurs statiques ainsi que les commandes associées : commande P.I.D en position, commande vectorielle à flux orienté, et commande PFC. Le « banc d’essai virtuel » a permis de valider le couplage des modèles, les performances des commandes ainsi que le fonctionnement stabilisé du système en mode oscillatoire. Puis, sous l’hypothèse d’un contrôle/ commande du système parfait, un modèle global aux « valeurs moyennes instantanées », appelé « plateforme énergétique », a été établi. Ce modèle est d’exécution rapide, compatible avec un outil d’optimisation « multi-variables », « multi-objectifs ». Enfin, l’étude de dimensionnement optimale de la chaîne électromécanique complète du système basé sur l’algorithme génétique NSGA-II a permis d’obtenir plusieurs solutions significative afin de maximiser la puissance électrique injectée au réseau et de minimiser le coût total de la chaîne. Le temps de rentabilité optimal du système est également considéré à la fin de cette thèse. / The work of this thesis aims to study a system of micro-cogeneration innovative structure powered by a free piston Stirling engine "double effect." This system is characterized by a strong coupling between the thermo-mechanical parts and the mechanico-electrical part, provided by a linear induction generator tubular solid mover. In fact, the compression piston also acts as the mover of the electrical machine. The non-linear thermo-mechanical model of the Stirling engine "double effect" allowed to identify the optimal mode of coupling between the engine and the electric generator. Then, the study of the electric generating portion focused on numerical and experimental validation of the electromagnetic model by solving Maxwell's equations in magneto, the identification of parameters of the linear machine combining theoretical methods with experimental tests and finally on the experimental embodiment of the vector field oriented control to control said load system in oscillatory. Then the chain of electronic power converters that connects the generator to the home network system has been studied in order to adapt to the constraints of power generation network. Then, a "virtual test bed" of the overall system was made using Matlab / Simulink so as to implement the non-linear thermo-mechanical model of the Stirling engine "double effect", the dynamic model of the generator tubular linear induction, the model of static converters and related commands : PID position control, vector oriented in flow control and PFC control. The "virtual test bed" was used to validate the coupling models, the performance of controls and the stable operation of the system in oscillatory mode. Then, under the assumption of a command / control of the perfect system, a comprehensive model for the "average instantaneous values" called "energy hub" was established. This model is fast execution, consistent with a "multi-objective" optimization tool "multivariate". Finally, the study of optimal design of the complete electromechanical chain system based on genetic algorithm NSGA-II gave several significant solutions to maximize the electric power fed into the grid and to minimize the total cost of the chain . Time optimal efficiency of the system was also considered at the end of this thesis.

Le cancer de la prostate (CaP) est actuellement le cancer le plus fréquent en France et constitue l'une des principales causes de décès par cancer chez l'homme dans les pays industrialisés. Un tiers des patients avec un CaP à priori localisé auront déjà des micro-métastases au moment du traitement local. Ces patients qui répondent dans un premier temps à la castration (hormonothérapie) seront cependant en échappement hormonal dans les 2 ans qui suivent. Récemment, plusieurs essais cliniques de phase III ont rapporté un gain de survie avec la chimiothérapie à base de docétaxel dans les CaPs métastatiques résistants à la castration. Néanmoins, la survie n'est prolongée que de 2 ou 3 mois et de nouvelles approches thérapeutiques ciblant des voies de signalisation spécifiques sont donc nécessaires. Les travaux réalisés au cours de cette Thèse ont permis tout d'abord de montrer, grâce à l'utilisation de TMAs, que la surexpression de TP53INP1, une protéine de réponse au stress, était un facteur de mauvais pronostic dans le CaP, prédictif notamment du risque de rechute biologique. Nous avons ensuite pu montrer grâce à des xénogreffes de cellules tumorales (LNCaP) que les taux d'ARNm de TP53INP1 diminuaient durant l'hormonothérapie et que TP53INP1 était de nouveau significativement surexprimée dans les tumeurs résistantes à la castration. Nous avons développé et déposé un brevet pour un oligonucléotide antisens (ASO) inhibant TP53INP1. Le traitement in vitro des lignées cellulaires hormonosensibles LNcaP et hormono-résistantes C4-2 par l'ASO induit une diminution d'expression de la protéine TP53INP1, inhibe la prolifération cellulaire et induit une augmentation de l'apoptose. / Prostate cancer (PC) is the most common malignancy in France and one of the most frequent leading causes of cancer-related death in men in industrialized countries. Even with aggressive screening, approximately one-third of patients believed to have localized PC will already have micro-metastatic disease at the time of definitive local therapy. These patients initially respond to androgen ablative therapy, but with time, their tumors ultimately become unresponsive and recur within 2 years as castration-resistant prostate cancer (CRPC). Recently, docetaxel-based regimens have shown improved survival in men with CRPC in phase III studies. However, the median overall survival was prolonged for only 2-3 months, and thus development of new therapeutic approaches that target relevant signaling pathways are essential to restore the androgen-sensitivity of CRPC. We showed, using tissue micro-array (TMA) analysis, that over-expression of Tumor Protein 53-Induced Nuclear Protein 1 (TP53INP1), a cell stress response protein, is a worse prognostic factor in PC, particularly predictive of biological cancer relapse. We also we found that TP53INP1 protein expression decreases during castration therapy (CT) and significantly increases in human CRPC. TP53INP1 mRNA was also significantly increased in castration-resistant (CR) tumors of LNCaP xenograft compared to the castration-sensitive (CS) taken before CT. We developed and world-wide patented one antisense oligonucleotide (ASO) targeting TP53INP1 (PCT/IB2011/054555). Treatment of LNCaP and C4-2 cells in vitro with TP53INP1 ASO downregulates TP53INP1 protein level, inhibits proliferation and induces apoptosis.

Cette thèse est consacrée à l’étude fondamentale et au développement de micro-sources lasers en matériaux organiques, susceptibles de débouchés dans les technologies de l’information et les biotechnologies. Nous avons exploré l'aspect tridimensionnel (3D) de ces lasers, tant en termes de fabrication que de caractérisation. Concernant la fabrication, nous avons fait évoluer la géométrie des microlasers, auparavant quasi-bidimensionnelle (2D, issue de films fins) vers une géométrie 3D (comme des cubes). Des procédés de lithographie UV épaisse ou d’écriture directe au laser par photo-polymérisation à 2 photons ont été adaptés pour réaliser des formes sur mesure de micro-résonateurs optiques incluant un colorant. Afin d'étudier l'émission très anisotrope de ces lasers, nous avons conçu et développé un outil original, appelé scanner à angle solide (SAS), permettant de collecter l'émission d’un microlaser dans toutes les directions du demi-espace qui le surplombe, avec une grande précision. Le SAS a permis de constater que les microlasers 2D émettent principalement hors-plan. Un modèle a été développé pour expliquer cet effet et émettre des prédictions. D’autre part, différentes formes de microlasers 2D ont été analysées, à partir de leurs directions et spectres d’émission, grâce au formalisme semi-classique des orbites périodiques. En particulier, une orbite diffractive a été observée dans les triangles, ce qui ouvre la voie à une étude systématique de la diffraction par un coin diélectrique. Nous apportons également une explication à la directionalité de l’émission par des microlasers carrés. Pour finir, les premières caractérisations 3D de micro-lasers 3D ont été réalisées. / We investigate in this thesis fundamental and applied properties of solid-state laser micro-sources made of organic materials, with possible applications to information and biosensing technologies. We explored three-dimensional features pertaining both to fabrication and characterization of such lasers. Regarding the fabrication, we extended the geometry of organic microlasers, previously restricted to quasi-two-dimensional (2D) as from thin film patterning, onto full 3D structures such as cubes. Deep UV lithography and direct laser writing with two-photon-polymerization processes have been adapted in order to fabricate customized shapes, which incorporate a laser dye. To study the highly anisotropic emission from these lasers, we conceived a new set-up, called solid angle scanner (SAS), allowing for high angular accuracy detection of the emission from a micro-laser in all directions in space. When applied to 2D micro-lasers, SAS measurements allowed us to observe that they emit mainly out of their plane. We developed a model to account for this effect and infer predictions. Moreover, various shapes of 2D micro-lasers have been investigated, through the angular and spectral features of their emission, with experiments satisfactorily connected to a semi-classical theoretical approach of periodic orbits. We paid special attention to triangular shapes, for which a diffractive orbit was observed, opening the way to the study of diffraction by a dielectric corner. We also propose an explanation for the directionality of the emission by square micro-lasers. Finally, 3D characterizations of solid state 3D organic micro-lasers are presented for the first time to our knowledge.

[pt] Estudos recentes mostram que a injeção de emulsões óleo-água pode levar a uma melhor varredura do reservatório e reduzir consideravelmente a saturação residual de óleo em processos de recuperação avançada. Estes efeitos estão diretamente ligados ao comportamento do escoamento de gotas de óleos suspensas em água através das gargantas de poros. Desta forma, a otimização do processo de injeção e da formulação da emulsão com o objetivo de aumentar o volume de óleo recuperado requer por um melhor entendimento do escoamento na escala de poros. Este trabalho apresenta um estudo do escoamento de gotas de óleos suspensa em água através de micro canais de seção reta constante e através de uma garganta, que são usados como modelos do espaço poroso. O campo de velocidade da fase contínua e a velocidade da gota de óleo foi determinado através da técnica de velocimetria por imagem de partículas em escala micrométrica (Micro-PIV) para diferentes tamanhos de gotas e geometria do capilar e garganta. Os resultados obtidos mostram a variação do padrão do escoamento devido a presença da gotas de óleo e fornecem importantes informações de como gotas de óleo mudam a mobilidade do fluido injetado quando o mesmo escoa através de poros com gargantas menores do que tamanho das gotas. / [en] Recent studies show that oil-water emulsion injection may lead to a better reservoir sweep and reduce residual oil saturation in enhanced oil recovery processes. These effects are directly linked to the flow behavior of oil drops suspended in water through the pore throats of a porous material. Therefore, the optimization of the injection process and of the emulsion properties with the goal to increase the volume of oil displaced requires a better understanding of the emulsion flow in the pore scale. This work presents an analysis of the flow of oil drops suspended in water through micro channels with constant cross-section area and with a throat, that are used as a model for the pore scale. The velocity field of the continuous phase and the drop velocity are obtained using the micro particle image velocimetry techniques (Micro-PIV) for different drop sizes and micro channel geometries. The results show the changes in the flow pattern due to the presence of oil drops and yield important information on how oil drops reduce the mobility of the injected liquid when it flows through pore throats smaller than the drop size.