Le rôle des espèces oxydantes produites en phase gazeuse a été étudié dans deux procédés plasmas non-thermiques appliqués au traitement de l'eau : le procédé Glidarc et le procédé à Décharge à Barrière Diélectrique (DBD) à film tombant. Trois polluants organiques modèles ont été traités dans les deux types de réacteurs. Les résultats obtenus, du plus facile au moins facile à être éliminé, sont les suivants : Phénol >> Heptanol > pCBA pour le réacteur Glidarc et Heptanol >> Phénol > pCBA pour la décharge DBD. Les différences entre les deux réacteurs sont dues non seulement à la qualité et à la quantité des espèces actives générées, mais aussi au transfert de matière à l'interface gaz-liquide. Les mécanismes d'élimination diffèrent également selon les caractéristiques du polluant traité. Le phénol réagit fortement avec les radicaux °NO2 produits par dissociation du N2O4 en phase liquide. Pour le 1-Heptanol, l'élimination procède par désorption assistée par les réactions en phase gazeuse avec les espèces à courte durée de vie. Pour ce type de polluant, le réacteur DBD est le plus performant à cause en partie d'un transfert de matière très efficace dû aux mouvements de convection générés dans le liquide par la décharge. Dans le cas du pCBA, le taux de conversion est faible dans les deux procédés à cause de la production insuffisante de radicaux OH° en solution. Enfin, une simulation numérique a permis de valider les mécanismes d'élimination proposés

L'exaltation de fluorescence par un métal est de plus en plus utilisée pour augmenter la sensibilité de détection dans les systèmes utilisant la fluorescence. Au cours de ce travail de thèse, nous avons étudié ce phénomène dans des nanoparticules hybrides Métal@SiO2 possédant des émetteurs de fluorescence immobilisés sur la silice. Dans un premier temps, nous avons élaboré les nanoparticules cœur-coquille Métal@SiO2 (Métal = Au ou Ag) en utilisant différentes méthodes et en les comparant pour choisir la plus adaptée selon le diamètre du cœur métallique. Dans un deuxième temps, nous avons étudié les propriétés de fluorescence exaltée des nanoparticules hybrides. Deux types d'émetteurs de fluorescence ont été sélectionnés : des nanoparticules semi-conductrices (SiC) et des fluorophores organiques (cyanine 3 et fluorescéine). Après fonctionnalisation de la silice, les émetteurs de fluorescence ont été greffés à la surface des nanoparticules Métal@SiO2. L'exaltation de leur fluorescence a été analysée en fonction de leur densité surfacique, de leur distance par rapport au cœur métallique (fixée par l'épaisseur de silice), du diamètre du cœur métallique et de la longueur d'onde d'excitation. Le facteur d'exaltation le plus important (de l'ordre de 103) a été obtenu avec une faible épaisseur de silice (10 nm) pour les nanoparticules de SiC dont le rendement quantique intrinsèque est très faible (inférieur à 1%). Enfin, la surface de nanoparticules hybrides a été fonctionnalisée avec des nanoparticules d'oxyde de fer de manière à obtenir une combinaison de propriétés optiques (fluorescentes et plasmoniques) et magnétiques à l'intérieur d'une même nanoparticule hybride.

La démonstration de la première diode laser organique reste un défi majeur en optoélectronique organique. Parmi les nombreuses problématiques à étudier, l'aspect " matériau " (gain et pertes) est capital. Par exemple, la limite théorique basse du seuil laser en pompage électrique pourrait être connue s'il existait une méthode d'estimation fiable du seuil laser en pompage optique. Dans cette thèse nous avons étudié le gain et la polarisation de lasers basés sur des couches minces de polymère dopées par des colorants organiques. L'originalité de ce travail repose sur l'étude des propriétés du matériau organique à travers l'analyse des caractéristiques de microlasers. Cela permet aussi de s'intéresser aux problématiques de couplage gain-mode et aux systèmes ouverts. Nous proposons une description quantitative du processus d'amplification dans les matériaux organiques. Une relation liant gain, pertes et seuil est établie dans le cas d'une cavité Fabry-Perot, ce qui permet par la suite l'étude de l'amplification optique et de l'extraction de la lumière dans les cavités diélectriques à travers la mesure précise du seuil laser. Nous avons exploré différentes formes de cavités, comme les carrés où la lumière est couplée vers l'extérieur par diffraction au niveau des coins. Nous avons démontré que l'anisotropie de fluorescence intrinsèque des molécules de colorant gouverne la polarisation de tels systèmes lasers. Nous avons développé à cette occasion un modèle original incluant la distribution non-isotrope des molécules dans le polymère. Nous avons aussi étudié le rôle de la géométrie de la cavité sur l'état de polarisation du laser, et différents moyens de contrôler cet état.

La nécrose de l'écorce (Trunk Phloem Necrosis : TPN) est la maladie de l'hévéa économiquement la plus importante or, à l'heure actuelle, son origine et les causes de son apparition sont mal connues. Cette étude vise à préciser les relations entre les activités biologiques du sol et la présence de TPN. Une première étude a été menée sur une parcelle d'hévéa très infestée par la TPN. L'analyse de la faune du sol montre que la présence de termites est fortement liée aux arbres malades. A l'inverse, les polysaccharidases sont moins actives sous les arbres affectés par la TPN alors que les activités liées au cycle de l'azote y sont plus élevées. La structure des communautés fongiques est différente dans les sols sous les arbres sains de sous les arbres malades. Une seconde étude s'est intéressée à l'influence de deux amendements, apport de matière organique seule et couverture de Pueraria + M.O., sur le fonctionnement biologique du sol. L'apport de M.O. entraîne une augmentation de la croissance des arbres et de la production de latex et préviennent aussi l'apparition de TPN. Dans ces sols, la densité de macrofaune est significativement plus faible dans les parcelles sans amendement mais la diversité y est comparable. L'ACP réalisée à partir des activités enzymatiques montre que la plupart des enzymes présentent des activités plus faibles dans les sols non amendés. Les sols des parcelles avec Pueraria ont les plus fortes xylanases alors que l'activité FDase est plus élevée dans les sols des parcelles n'ayant reçu que l'apport organique.

La destruction de déchets fortement contaminés issus du cycel du combustible nucléaire doit être réalisée par une technique efficace et avec une parfaite maitrise des effluents. L'oxydation dans l'eau supercritique répond à ces critères pour la destruction de composés organiques. Un banc d'essai en continu a été construit pour développer l'oxydation hydrothermale de déchets organiques modèles sous forme liquide. L'étude de l'oxydation du dodecane a permis d'identifier les paramètres contrôlant le taux d'avancement de la réaction...

La présente recherche porte sur la valorisation des matières putrescibles. La venue de nouvelles réglementations ainsi que des coûts grandissants liés à la disposition des déchets force le Québec à rechercher de nouvelles solutions durables de valorisation des déchets. Cette étude modélise un système de digestion anaérobie alimenté par des déjections animales, des boues et des matières putrescible à l'intérieur d'une Municipalité Régionale de Comté (MRC) au Québec. La problématique de gestion durable des déchets réunit plusieurs niveaux d'acteurs. La problématique étant complexe, cette recherche fournit un cadre théorique qui permet aux acteurs de visualiser le système dans son intégralité et non seulement en tierce partie. La concertation des acteurs est nécessaire à toute forme de collaboration face à une problématique aussi large dont les intérêts respectifs des acteurs sont parfois divergeants. À la fois qualitative et quantitative, l'approche de recherche fournit des éléments diagnotics, une étude de cas quantitative et appuyée par un modèle de simulation et des recommandations face aux mesures ayant un impact sur l'adoption de la digestion anaérobie. La démarche de recherche s'appuie sur la dynamique des systèmes. La présente recherche montre que la digestion anaérobie peut s'avérer rentable au Québec. Parmis les trois avenues de valorisation des gaz, la production d'électricité est la moins rentable. Dans le contexte actuel, et en fonction des contraintes relatives à la vente de biogaz et de gaz naturel, la production d'électricité s'avère la meilleure solution afin de faciliter le processus d'adoption de la digestion anaérobie. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Diffusion, Digestion anaérobie, Dynamiques des systèmes, Environnement, Matières résiduelles.

Les systèmes de production agricole des régions sub-sahariennes subissent depuis quelques décennies de nombreuses transformations sous la contrainte de changements socio-économiques (croissance de la population, globalisation des échanges, exode rural, etc...) ou environnementaux (sécheresse persistante, modifications des climats). Ces changements ont un impact sur les propriétés des sols, plus particulièrement sur le fonctionnement biologique et la dynamique des matières organiques. Il est nécessaire de prendre en compte la gestion des ressources organiques de l'échelle de l'agrégat de sol à celle de l'agrosystème pour définir les voies d'amélioration de la production agricole. Dans le futur, il est proposé d'étudier les relations entre l'organisation spatiale des déterminants de la minéralisation des matières organiques dans les sols tropicaux et la production primaire. Dans ces sols où les ressources organique et minérale sont naturellement faibles, il est ainsi proposé de tester l'hypothèse selon laquelle les pratiques agricoles doivent maintenir ou générer une organisation spatiale appropriée des propriétés édaphiques pour améliorer les services écosystèmiques rendus par les sols cultivés.

Le chloroplaste est un organite totalement intégré dans le métabolisme de la cellule végétale. Il possède des voies métaboliques qui lui sont propres comme la photosynthèse, la synthèse d'acides gras, la synthèse d'acides aminés. Le chloroplaste est limité par l'enveloppe, constituée de deux membranes distinctes et d'un espace intermembranaire. Par sa localisation, l'enveloppe du chloroplaste constitue un site privilégié de transport de métabolites, d'ions, de protéines et d'informations entre le stroma du chloroplaste et le cytosol de la cellule végétale. Ainsi, l'enveloppe doit renfermer de nombreux systèmes de transport permettant ces échanges. Malgré l'importance de ces transporteurs, très peu d'entre eux ont été totalement caractérisés. La limitation principale provient de la très faible représentation de ces protéines et de leur hydrophobicité. Afin de caractériser de nouveaux systèmes de transport, nous avons développé une nouvelle approche qui nous a permis d'identifier de nouvelles protéines. Nous avons ensuite poursuivi la caractérisation fonctionnelle de ces protéines.<br />L'approche que nous avons développée repose sur le caractère hydrophobe des transporteurs qui permet de les solubiliser dans des mélanges de solvants organiques, comme le chloroforme/méthanol. Cette approche permet l'extraction de protéines hydrophobes et mineures de l'enveloppe, elle est spécifique de la localisation subcellulaire. D'autre part, suivant leur hydrophobicité, les protéines peuvent être extraites de façon différentielle en fonction des rapports de solvants organiques. Les protéines extraites sont séparées par électrophorèse en conditions dénaturantes, et analysées par microséquençage. Plusieurs protéines ont été identifiées dont les protéines IE16 et IE18.<br />Nous avons poursuivi la caractérisation fonctionnelle de IE16 et IE18 en analysant d'une part les homologies de séquences avec des protéines de fonction connue. D'autre part, nous avons obtenu des mutants de cyanobactéries et d'Arabidopsis thaliana dont les gènes correspondant aux protéines IE16 et IE18 ont été interrompus. L'analyse des phénotypes peut fournir des informations sur la fonction des protéines mutées. Notamment, la protéine IE18 pourrait être impliquée dans le transport des ions K+ et/ou H+. Afin d'effectuer des analyses biochimiques sur ces protéines, elles ont été exprimées dans des systèmes hétérologues. Ces protéines sont produites dans le système d'expression cellules d'insecte/baculovirus alors qu'aucune expression n'est détectée dans le système E. coli. Ces protéines forment des homodimères. Les analyses fonctionnelles par électrophysiologie sont en cours actuellement.<br />Lors des premiers séquençages des protéines extraites dans les solvants organiques, une séquence correspondant à une annexine a été obtenue. Nous avons poursuivi l'étude de cette protéine. Le sulfolipide, lipide spécifique du plaste, est un site à haute affinité permettant l'interaction de l'annexine avec l'enveloppe. L'annexine copurifie avec les chloroplastes et des vésicules d'enveloppe en présence de calcium. Cette protéine ne forme pas de canal ionique lorsqu'elle est insérée dans des bicouches lipidiques planes. Elle ne présente pas non plus d'activité péroxydase. La signification de son interaction avec l'enveloppe du chloroplaste reste à être déterminée.<br />L'approche que nous avons développée peut être utilisée de façon systématique pour l'étude des transports dans différents systèmes membranaires.

La résonance magnétique nucléaire du solide est un outil potentiellement puissant pour déterminer la structure et la dynamique d'une large variété de composés. Dans cette thèse, nous montrons tout d'abord comment assigner un échantillon en poudre et en abondance isotopique naturelle à une structure cristalline en utilisant la RMN du solide haute résolution proton et carbone associée à des calculs théoriques. De même, la détermination de la structure tridimensionnelle d'un composé organique en poudre et en abondance isotopique naturelle est présentée. Elle est obtenue par une méthode qui combine modélisation moléculaire et données expérimentales de diffusion de spin proton. Enfin, une étude de la dynamique et du désordre structural a été réalisée sur des matériaux composés de silice par l'intermédiaire de la RMN du silicium. Ainsi, on montre que le temps de déphasage transverse T2' du silicium peut être utilisé comme une sonde de la dynamique indépendamment du désordre statique.

Une série d'anils originaux, de groupe d'espace non centrosymétrique actifs en génération de second harmonique (GSH) et photochromes à l'état cristallin, a été obtenue. Un des composés présente une GSH de 11 (vs urée), un deuxième une photo conversion de 16% sous irradiation UV et un troisième une quasi bistabilité (durée de vie de 460 j pour la forme métastable). La photo commutation réversible de la GSH peut aller jusqu'à 50%. Des études sur monocristaux orientés sous microscope confocal ont permis de corréler anisotropie de GSH et structure déterminée par diffraction de rayons X, via des calculs ZINDO. Elles ont aussi montré que la réaction photo induite créait un désordre dans le cristal, entraînant la commutation de GSH, mais que l'ordre initial était recréé après réaction retour. La spectroscopie a mis en évidence le mécanisme du photochromisme et un temps de commutation de 250 ps à l'état solide, montrant ainsi le potentiel de ces matériaux comme interrupteurs optiques rapides.