L'évolution de la structure nucléaire loin de la stabilité est un sujet d'actualité de la physique nucléaire expérimentale et théorique.<br> Dans cette étude nous nous sommes intéressés à la structure des noyaux riches en neutrons autour de N=40. L'évolution en énergie de l'orbitale νg9/2 avec le nombre de neutrons est un des points clés pour définir la structure à basse énergie de ces noyaux.<br> Comme outils d'investigation, nous avons utilisé la mesure des moments magnétiques dipolaires et la décroissance β. Pour la mesure du facteur gyromagnétique de l'état 9/2+ du 61mFe nous avons appliqué la méthode TDPAD. Cette méthode (comme la majorité des méthodes de mesure de moments nucléaires statiques) nécessite que le spin du noyau mesuré soit orienté. L'orientation du 61mFe a été obtenue lors de la réaction de fragmentation du 64Ni à 55 MeV/u et par sélection en moment des fragments avec le spectromètre LISE au GANIL. Le dispositif expérimental utilisé nous a permis de garder cette orientation jusqu'au point d'implantation. La valeur mesurée du facteur g a été comparée avec les prédictions des calculs de modèle en couches à grande échelle et Hartree-Fock-Bogoliubov.<br> Pour l'étude de la décroissance β nous avons produit les noyaux riches en neutrons autour de N=40 par la fragmentation du 86Kr à 58 MeV/u. La sélection des produits de réaction a été faite en utilisant pour la première fois le spectromètre LISE2000. Les rayonnements γ ont été détectés avec quatre détecteurs segmentés EXOGAM. Nous avons ainsi déterminé pour la première fois les valeurs de 5 périodes radioactives et amélioré la précision sur 4 autres valeurs. Le peuplement des états excités dans les noyaux fils nous a permis d'identifier de nouvelles transitions et de déterminer pour la première fois la position en énergie du premier état 2+ de 68Fe et de 72Ni. Les résultats expérimentaux ont été comparés avec des prédictions de modèle en couches. D'autres transitions ont été observées pour la première fois dans la décroissance βγ du 60Ti, 70Fe, 71,73Co.

Cette étude s'inscrit dans la problématique du comportement à long terme des verres de confinement des déchets nucléaires. La couche d'altération formée lors de l'altération du verre par l'eau, appelée gel, peut limiter les échanges entre le verre et la solution. Les verres étudiés sont du type SiO2-B2O3-Na2O-CaO-ZrO2. Deux séries de verres ont été synthétisées en substituant CaO à Na2O et ZrO2 à SiO2. Les altérations ont montré que le calcium améliore la réticulation du réseau vitreux, aboutissant à une diminution du degré final d'altération et que la présence de Zr limite l'hydrolyse du silicium, conduisant à une diminution des vitesses initiales de dissolution. En revanche, le zirconium a aussi pour effet de retarder la chute de vitesse d'altération et conduit à une augmentation du degré d'altération. Afin d'expliquer cet effet paradoxal, la morphologie des gels a été sondée par diffusion des rayons X aux petits angles. Ces expériences montrent que la réorganisation du réseau poreux du gel au cours de l'altération est limitée par la présence de Zr. La restructuration du gel est donc à l'origine de la forte chute de vitesse d'altération observée dans les verres à faible teneur en ZrO2. De plus, le suivi d'éléments étrangers dans le gel par spectrométrie de masse (TOF-SIMS) et l'expérience de diffusion de neutrons avec variation de contraste ont montré que la porosité se fermait au cours de l'altération dans le verre sans ZrO2, alors qu'elle restait ouverte dans les verres aux fortes teneurs en ZrO2. Ces expériences, couplées avec des simulations de type Monte Carlo, établissent un lien entre les transformations morphologiques du gel et la cinétique d'altération.

The principal goal of this thesis is to highlight a possible "neutron skin" effect in the nuclear reaction mechanisms between heavy ions at energies around 6 MeV/nucleon. To this end, the reactions 58Ni+122Sn at 354 and 375.5 MeV and 64Ni+116Sn at 382.5 MeV were carried out at the CYCLONE accelerator in Louvain-la-Neuve. The projectile Ni and the target Sn were selected because of their magicity in proton. This characteristic implies the existence of a proton core more bound and of a neutron peripheral distribution in the isotopes 64Ni and 122Sn, rich in neutrons. The first goal was, to observe the possible influence of these neutrons on the fusion probability between the projectile and the target. In addition, the two types of reactions were selected in order to produce the same compound nucleus (180Pt) with the same excitation energy or with the same angular momentum. Thus, the effect of a neutron skin could be observed from the point of view of the production as from the point of view of the de-excitation of the compound nucleus. This de-excitation can proceed by evaporation of light particles or by fission. So, on the one hand, the fusion, fusion-evaporation and fusion-fission cross sections, and, on the other hand, the multiplicities of the light particles (neutrons, protons or alpha) emitted by the compound nucleus or by the fission fragments should have been compared. The experimental realization of this project required the use of the neutron detection system DEMON made up of 90 liquid scintillators laid out on a 4 m in diameter sphere which contain an aluminium chamber under vacuum. The chamber contained two multi-wire proportionnal counters XY intended for the detection of the fission fragments, two systems of Silicon junctions coupled with microchannels intended for the detection of evaporation residues and finally six triple Silicon telescope intended for the detection of the light charged particles (protons and alpha). At the end of the analysis, it was shownthat the cross sections of fusion are identical, within the error bars (about 10 %), for the two types of studied reactions.Also, it was observed that the possible compound nucleus de-excitations are independent of its production, as well on the competition between fission and evaporation as on the light particle emission. No effect of neutron skin was thus highlighted in the nuclear reaction mechanisms leading to fusion of the target and the projectile at energy around 6 MeV/nucleon. An effect seems nevertheless to appear in the nucleons transfer reactions in which the compound nucleus does not amalgamate. ------------------------------------------------ L'objectif principal de cette thèse est de mettre en évidence un éventuel effet de "peau de neutrons" dans les mécanismes des réactions nucléaires entre ions lourds à des énergies de l'ordre de 6 MeV/nucléon. Dans ce but, les réactions 58Ni+122Sn à 354 et à 375.5 MeV et 64Ni+116Sn à 382.5 MeV ont été réalisées auprès de l'accélérateur CYCLONE de Louvain-la-Neuve. Le projectile Ni et la cible Sn ont été choisis en raison de leur magicité en proton. Cette caractéristique implique l'existence d'un coeur de protons plus liés et d'une distribution plus périphérique des neutrons dans les isotopes 64Ni et 122Sn, riche en neutrons. Il s'agissait donc, dans un premier temps, d'observer l'influence possible de ces neutrons excédentaires sur la probabilité de fusion du projectile et de la cible. D'autre part, les deux types de réactions ont été choisis afin de produire le même noyau composé 180Pt de même énergie d'excitation ou de même moment angulaire. Ainsi, l'effet de peau de neutrons pouvait être observé tant du point de vue de la production que du point de vue de la désexcitation du noyau composé. Cette désexcitation peut se faire par évaporation de particules légères ou par fission. Plus précisement, il s'agissait de comparer, d'une part, les sections efficaces de fusion, de fusion-évaporation et de fusion-fission, et, d'autre part, les multiplicités des particules légères (neutrons, protons ou alpha) émises par le noyau composé ou les fragments de fission. La réalisation expérimentale de ce projet a nécessité l'utilisation du système de détection de neutrons DEMON constitué de 90 scintillateurs liquides disposés sur une sphère de 4 m de diamètre au centre de laquelle une chambre en aluminium était mise sous vide. Celle-ci contenait deux chambres à gaz et à multi-fils XY destinés à la détection des fragments de fission, deux systèmes de jonctions au Silicium couplées à des galettes à micro-canaux destinés à la détection de résidus d'évaporation et enfin six triple-téléscopes au Silicium destinés à la détection des particules chargées légères (protons et a). Au terme de l'analyse des données récoltées, il s'avère que les sections efficaces de fusion du projectile et de la cible sont identiques, dans une barre d'erreur de l'ordre de 10 %, pour les deux types de réactions étudiées. De même, il a été observé que les désexcitations possibles du noyau composé sont indépendantes de sa production, tant sur la compétition entre fission et évaporation que sur l'émission de particules légères. Aucun effet de peau de neutrons n'a donc été mis en évidence dans les mécanismes des réactions nucléaires impliquant la fusion du projectile et de la cible. Un effet semble néanmoins apparaître dans les réactions d'échanges de nucléons dans lesquelles les noyaux ne fusionnent pas.

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Doctorat en sciences appliquées / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Chez les patients diabétiques, le flux hépatique du glucose est perturbé affectant les voies qui lui sont associées telle que la voie de biosynthèse des hexosamines (HBP). Cette voie permet la production d’UDP-GlcNAc à partir du glucose. Ce substrat est engagé dans une modification post-traductionnelle (PTM) réversible des protéines appelée O-GlcNAcylation. Elle consiste à transférer du GlcNAc à partir d’UDP-GlcNAc sur un résidu serine ou thréonine. Une O-GlcNAcylation anormale des protéines contribue à la glucotoxicité hépatique et au diabète de type 2. FXR (Farnesoid X Receptor), un récepteur nucléaire fortement exprimé dans le foie, contrôle le métabolisme des acides biliaires ainsi que l'homéostasie glucidique et lipidique. Après son activation par un ligand et son hétérodimérisaton avec RXR (Retinoid X Receptor), FXR régule la transcription de gènes cibles en se fixant sur ses éléments de réponse. L’expression génique de FXR est augmentée dans des modèles animaux de diabète et ses activités transcriptionnelles en font une cible thérapeutique potentielle dans le contrôle des troubles métaboliques. Considérant ces informations, nous avons émis l’hypothèse que FXR est un substrat de la HBP et que les variations des flux hépatiques de glucose affectent son activité transcriptionnelle. Nous avons démontré, par différentes techniques, que FXR est O-GlcNAcylé in vitro et in vivo et que le glucose augmente sa fixation sur ces éléments de réponse et son activité transcriptionnelle. En outre, nous avons montré que l’inhibition de la voie HBP diminue l’expression génique et protéique de FXR mais également que la sérine 62 joue un rôle important dans la MPT de ce récepteur nucléaire. En conclusion, nos résultats montrent que le récepteur nucléaire FXR est sensible aux variations hépatiques des flux de glucose et que la O-GlcNAcylation de FXR augmente son activité transcriptionnelle ainsi que son expression génique et protéique dans différents modèles hépatiques humains et murins. / In diabetic patients, hepatic glucose flux is disrupted affecting associated pathways such as the hexosamine biosynthesis pathway (HBP). This pathway allows the production of UDP-GlcNAc from glucose. This substrate is engaged in a reversible post-translational modification (PTM) of proteins called O-GlcNAcylation. This PTM involves the transfer of GlcNAc from UDP-GlcNAc to serine or threonine residue of proteins. Abnormal O-GlcNAcylation of proteins contributes to liver glucotoxicity and type 2 diabetes. FXR (Farnesoid X Receptor), a nuclear receptor highly expressed in the liver controls the bile acids metabolism, glucose and lipid homeostasis. After its activation by ligand and its hétérodimérisaton with RXR (Retinoid X Receptor), FXR regulates the transcription of target genes by binding to its response elements. The FXR gene expression is increased in diabetes animal models and its transcriptional activities are a potential therapeutic target in the control of metabolic disorders. Considering this information, we hypothesized that FXR is a substrate of HBP and variations of hepatic glucose flux affect its transcriptional activity. We have demonstrated by many experiments that FXR is O-GlcNAcylated both in vitro and in vivo and glucose increases its binding to its response elements and its transcriptional activity. In addition, we have shown that the inhibition of HBP decreases FXR gene and protein expression. We demonstrated also that the serine 62 plays an important role in the PTM of this nuclear receptor. In conclusion, our results show that FXR is sensitive to variations of hepatic glucose flux and that the O-GlcNAcylation of FXR increases its transcriptional activity and its gene and protein expression in different human and mouse liver models.

Un des plus grands défis de la Physique aujourd’hui est de créer une source d’énergie propre, durable et efficace qui puisse satisfaire les besoins de la société actuelle et future avec le minimum d’impact sur l’environnement. Dans ce cadre, un grand effort de recherche internationale est dévoué à l’étude de nouveaux systèmes de production d’énergie ; réacteurs de fission de Génération IV et réacteurs de fusion nucléaire sont en particulier en train d’être développés. Les matériaux utilisés dans ces réacteurs seront soumis à des hauts niveaux de radiation, ce qui rend nécessaire l’étude de leur comportement sous irradiation pour permette le succès du développement de ces nouvelles technologies. Dans cette thèse, deux matériaux ont été étudiés : la silice amorphe (a-SiO₂) et l’oxyde de magnésium (MgO). Ces deux matériaux sont des oxydes isolants avec des applications dans l’industrie de l’énergie nucléaire. Des irradiations avec des ions de haute énergie ont été réalisées sur différentes plateformes d’accélérateurs d’ions pour induire l’endommagement de ces deux matériaux par irradiation ; ensuite, les mécanismes d’endommagement ont été caractérisés en utilisant, principalement, des techniques d’analyse par faisceau d’ions (techniques IBA).Un des objectifs de cette thèse était de développer la technique d’ionoluminescence (qui est une technique IBA très peu connue) et de l’appliquer à l’étude des mécanismes d’endommagement par irradiation des matériaux, démontrant alors le potentiel de cette technique. L’ionoluminescence de trois types différents de silice (avec des différentes teneurs en OH) a ainsi été étudiée en détail et utilisée pour décrire la création et l’évolution des défauts ponctuels sous irradiation. Dans le cas de MgO, l’endommagement produit par irradiation avec des ions Au⁺ à 1.2 MeV a été caractérisé en utilisant la technique de spectrométrie de rétrodiffusion Rutherford en configuration de canalisation et la diffraction des rayons X. Finalement, l’ionoluminescence de MgO sous différentes conditions d’irradiation a aussi été étudiée. Les résultats obtenus dans cette thèse aident à comprendre les processus d’endommagement par irradiation dans les matériaux, ce qui est indispensable pour le développement de nouvelles sources d’énergie nucléaire. / One of the most important challenges in Physics today is the development of a clean, sustainable, and efficient energy source that can satisfy the needs of the actual and future society producing the minimum impact on the environment. For this purpose, a huge international research effort is being devoted to the study of new systems of energy production; in particular, Generation IV fission reactors and nuclear fusion reactors are being developed. The materials used in these reactors will be subjected to high levels of radiation, making necessary the study of their behavior under irradiation to achieve a successful development of these new technologies. In this thesis two materials have been studied: amorphous silica (a-SiO₂) and magnesium oxide (MgO). Both materials are insulating oxides with applications in the nuclear energy industry. High-energy ion irradiations have been carried out at different accelerator facilities to induce the irradiation damage in these two materials; then, the mechanisms of damage have been characterized using principally Ion Beam Analysis (IBA) techniques. One of the challenges of this thesis was to develop the Ion Beam Induced Luminescence or ionoluminescence (which is not a widely known IBA technique) and to apply it to the study of the mechanisms of irradiation damage in materials, proving the power of this technique. For this purpose, the ionoluminescence of three different types of silica (containing different amounts of OH groups) has been studied in detail and used to describe the creation and evolution of point defects under irradiation. In the case of MgO, the damage produced under 1.2 MeV Au⁺ irradiation has been characterized using Rutherford backscattering spectrometry in channeling configuration and X-ray diffraction. Finally, the ionoluminescence of MgO under different irradiation conditions has also been studied.The results obtained in this thesis help to understand the irradiation-damage processes in materials, which is essential for the development of new nuclear energy sources.

Plusieurs accidents nucléaires majeurs ont montré la dangerosité de l’industrie nucléaire civile. En droit, les efforts de l’AIEA ont consisté depuis l’origine à développer la sûreté nucléaire. L’objectif est d’assurer le fonctionnement des installations dans de bonnes conditions. La sécurité qui vise à protéger les installations contre des actes malveillants est plus récente. La police et les forces de sécurité en général, sont en charge de la protection des installations contre les menaces criminelles. Si les installations fixes constituent la partie la mieux identifiée du problème, la circulation des sources radioactives dans le monde est le point faible du dispositif industriel. Les règlementations de plus en plus complexes doivent être appréciées en fonction d’une réalité simple : les forces de police ne sont pas mieux protégées que le reste de la population en cas d’accident majeur. Ce constat oblige à déployer des moyens importants dans le domaine de la prévention et de la planification. Les effets massifs d’une urgence radiologique ne reconnaissent pas les frontières des États. La dimension internationale de cette menace est incontestable. Les forces de police préparent les plans d’évacuation des populations. Mais les rayonnements invisibles mortels constituent des défis pour leur mise en œuvre. En réalité, les évacuations pratiquées ces dernières années ont toutes présentées des différences sensibles par rapport aux prévisions. Il ne s’agit pas d’une réflexion théorique sur le droit et les faits. Dans la perspective future d’une attaque terroriste sur une centrale, les moyens de la réponse sécuritaire sont devenus essentiels à la survie des sociétés modernes. / Several major nuclear accidents have shown the dangerousness of the civilian nuclear industry. In law, the IAEA's efforts have been, since the beginning, to develop nuclear safety. The objective is to ensure the operation of the facilities in good conditions. Security which aims to protect facilities against malicious acts is more recent. Police and security forces in general are in charge of protecting the facilities against criminal threats. If fixed installations are the best identified part of the problem, the circulation of radioactive sources in the world is the weak point of the industrial device. Increasingly complex regulations must be assessed according to a simple reality: police forces are not better protected than the rest of the population in the event of a major accident. This observation requires to deploy significant resources in the area of prevention and planning. The massive effects of a radiological emergency do not recognize the borders of states. The international dimension of this threat is indisputable. Police forces prepare evacuation plans for the population. But deadly invisible radiation constitutes a challenge for their implementation. In fact, the evacuations carried out in recent years have all presented significant differences compared to the forecasts. It is not a theoretical reflection on the law and the facts. In the future prospect of a terrorist attack on a power station, the safety response means have become essential to the survival of modern societies.

Radioembolization (also called selective internal radiation therapy, SIRT) with yttrium-90 (90Y)-loaded microspheres has been broadly adopted as a locoregional therapy for primary and metastatic liver cancers. Although radioembolization is a well-established therapy, efforts to personalise and refine the planning and administration of therapy are ongoing. The ability to accurately predict, plan and deliver optimal doses to tumour and non-tumour tissues, including final validation of dose distribution, is essential for successful radiotherapy. Determining the true dose absorbed by tissue compartments is the primary way to safely individualise therapy for maximal response while respecting normal tissue tolerances. The overarching objective of this work was to expand our knowledge of dosimetry in 90Y-resin-microsphere radioembolization, with the ultimate goal of improving the clinical outcomes in our patients. Initially we sought to identify the patient- and treatment-related variables that predict radioembolization outcome in patients with intrahepatic cholangiocarcinoma (Chapter 2). Then, as a step toward personalised radioembolization in liver metastases from colorectal cancer patients, we evaluated the relationship between radioembolization real absorbed dose, as determined by 90Y positron emission tomography, and outcome (lesion-based and patient-based) (Chapter 3). In the work described in Chapter 4, we compared predictive (simulated) and post-treatment (real) dosimetry in liver metastases from colorectal cancer patients to pursue radioembolization personalisation. Finally, based on experience accumulated in previous studies and advances reported in the literature, we generated state-of-the-art recommendations to assist practitioners in performing personalised radioembolization with 90Y-resin microspheres in patients with primary and metastatic liver tumours (Chapter 5). / Doctorat en Sciences biomédicales et pharmaceutiques (Médecine) / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Cette thèse démontre que les récepteurs nucléaires Nur77 et Nor-1 ainsi que les neuropeptides dynorphine (DYN) et enképhaline (ENK) sont des facteurs déterminants de la régulation du système dopaminergique. Notre premier manuscrit démontre d’une part que Nur77 et Nor-1 sont très clairement impliqués dans la régulation de l’homéostasie du système dopaminergique et qu’ils y jouent des rôles distincts, voire opposés, dans les conditions basales et dans les réponses comportementales et biochimiques aux psychostimulants. La délétion génétique de Nur77 augmente la proportion des récepteurs D2 en haute affinité (D2high), supprime les stéréotypies et perturbe la persistance de la préférence de place induites par l’administration répétée de psychostimulants. À l’inverse, la délétion de Nor-1 diminue la proportion des récepteurs D2high, atténue les comportements moteurs en réponse à l’amphétamine et supprime la sensibilisation comportementale. La délétion de Nor-1 module également l’expression de la DYN et de l’ENK favorisant ainsi une diminution de la réponse comportementale alors que celle de Nur77 induit l’effet inverse. Ainsi, Nor-1 et Nur77 jouent des rôles opposés, la délétion de Nor-1 tempère les comportements moteurs, celle de Nur77 les exacerbe. Notre second manuscrit démontre d’autre part que la DYN et l’ENK sont toutes deux nécessaires et ont des rôles opposés dans la manifestation des comportements de base médiés par la dopamine. Par contre, dans les conditions d’une exposition répétée aux psychostimulants, la DYN et l’ENK agissent de concert en potentialisant l’exacerbation de l’activité locomotrice et sont donc toutes deux indispensables à la sensibilisation comportementale. Nos travaux révèlent également l’existence d’interactions entre les neurotransmissions enképhalinergique et dynorphinergique et donc entre les deux voies de sortie indirecte et directe des ganglions de la base. Aussi, les neuropeptides DYN et ENK sont modulés différentiellement par la délétion de Nur77 et de Nor-1 et inversement leur délétion régule de manière différente l’expression de ces facteurs de transcription. Ceci suggère l’existence d’une relation de régulation réciproque entre les récepteurs nucléaires et ces neuropeptides. Nur77 et Nor-1 sont donc des régulateurs clés de la transmission dopaminergique et des réponses comportementales aux psychostimulants et ce, principalement via la modulation des récepteurs dopaminergiques et des neuropeptides striataux. / This present study demonstrates that the nuclear receptors Nur77 and Nor-1 and the neuropeptides dynorphin (DYN) and enkephalin (ENK) are crucial in dopaminergic system regulation. On one hand, our first manuscript shows that Nur77 and Nor-1 are deeply involved in the homeostatic regulation of the dopaminergic system and play distinct, mostly opposite roles, in basal dopaminergic neurotransmission and in psychostimulants-induced behavioral and biochemical effects. In particular, Nur77 deletion exacerbates the behavioral effects of both acute and chronic amphetamine (AMPH) administrations while Nor-1 deletion has the opposite effect. In fact, Nur77 deletion favors the upregulation of the proportion of D2 receptors in high affinity state (D2high) and suppress AMPH-induced stereotyped behavior. On the contrary, Nor-1 deletion downregulates the D2high receptors proportion, attenuates locomotor activity in response to chronic AMPH administration and consequently suppresses the development of behavioral sensitization. Nor-1 deletion modulates DYN and ENK expression in a way that promotes decreased behavioral responses to psychostimulants and that is opposite to the effects of Nur77 deletion on these very same neuropeptides. Also, Nur77 deletion suppresses the persistance of cocaine-induced place preference wherese Nor-1 deletion has no effect. Thus, Nor-1 and Nur77 mostly play opposite roles, Nor-1 deletion dampens ambulatory activity whereas Nur77 deletion exacerbates it. On the other hand, our second manuscript shows that DYN and ENK are both necessary and play opposite roles in dopamine-mediated basal behaviors. However, during chronic psychostimulants exposure, DYN and ENK both contribute to the exacerbation of locomotor activity and they are consequently both essential for the expression of behavioral sensitization. Besides, our results highlight a cross-talk between ENK and DYN neurotransmissions and thus between the indirect and direct output pathways of the basal ganglia. Interestingly, we also show that the striatal DYN and ENK deletions could differentially modulate Nur77 et Nor-1 expression. This suggests that the nuclear receptors and the neuropeptides ENK and DYN share an intimate reciprocal regulation relationship. Collectively, our results strongly establish that Nur77 and Nor-1 are key regulators of the dopaminergic neurotransmission and of behavioral responses to psychostimulants and this, mostly via the modulation of dopaminergic receptors and striatal neuropeptides.