La machinerie ESCRT (Endosomal Sorting Complexes Required for Transport) est impliquée dans plusieurs processus cellulaires fondamentaux faisant intervenir le remodelage de structures membranaires comme la séparation des cellules filles lors de la division cellulaire ou le tri des protéines cargo vers le lysosome. Cette machinerie est détournée par de nombreux virus enveloppés comme le VIH pour assurer le bourgeonnement des virions.Le complexe ESCRT-III (constitué des protéines CHMP) est responsable de l'activité de fission membranaire de la machinerie en formant des structures polymériques qui exercent des contraintes mécaniques au niveau des membranes biologiques. Pour comprendre comment ces polymères peuvent être formés, la structure des hétéropolymères CHMP2A/CHMP3 a été obtenue par cryo-microscopie électronique à 22,4 Å de résolution. Des détails sur le mécanisme d'interaction entre les protéines CHMP2A, CHMP3 et CHMP4B ont également pu être obtenus, notamment par le biais de la technique SPR. Enfin, dans le but de visualiser les polymères ESCRT-III in cellulo, plusieurs méthodes ont été employées pour obtenir un anticorps spécifique des polymères. La technique du Phage Display a été utilisée et en parallèle un anticorps anti-CHMP4B a pu être développé.L'ensemble des résultats obtenus ici sont en accord avec les données disponibles dans la littérature et ont permis d'établir un modèle de polymérisation du complexe ESCRT-III. / The ESCRT machinery (Endosomal Sorting Complexes Required for Transport) is involved in several fundamental cellular processes requiring a membrane remodeling activity such as separation of daughter cells during cytokinesis or cargo protein sorting to the lysosome. This machinery is also hijacked by many enveloped viruses such as HIV to terminate budding.The ESCRT-III complex (composed of CHMP proteins) catalyzes the membrane severing reaction by forming polymers at the membrane neck. In order to understand how those polymers are formed, the cryo-electron microscopy structure of CHMP2A/CHMP3 heteropolymers has been solved at a resolution of 22.4 Å. Details regarding the interaction mechanism between CHMP2A, CHMP3 and CHMP4B have also been obtained, notably by means of the SPR technique.Finally, to visualize ESCRT-III polymers in cells, several methods including Phage Display have been employed to get a polymer-specific antibody. This work enabled to obtain an anti-CHMP4B antibody.Overall, the results presented in this manuscript are in good agreement with the existing literature and allow to generate a polymerization model of the ESCRT-III complex.

Les polymères conducteurs ont attiré l'attention de la communauté scientifique en raison de leur utilisation potentielle dans les applications thermoélectriques [1, 2]. En particulier, il a été prouvé qu'un paramètre important pour accorder les propriétés thermoélectriques et le comportement de transport de charge du polymères, est la forme du DOS dans le bord de bande. Dans la présente étude, la corrélation entre la structure du matériau, la structure électronique et les propriétés électroniques / thermoélectriques, est étudiée par une conception soigneuse et rigoureux du matériau, vers un matériau polymère, thermoélectrique efficace. En outre, les dispositifs hybrides ont été fabriqués comme un moyen alternatif pour améliorer encore l'efficacité thermoélectrique du matériau. / Conducting polymers (CPs) have recently gained the attention of the scientific community due to their prospective use in thermoelectric applications [1,2]. Particularly, it has been proven that an important parameter for tuning the thermoelectric properties and the charge transport behavior of the CP is the shape of the DOS in the band edge, where a more steep band edge would be translated in a semi-metallic behavior for the system, with higher thermoelectric efficiencies. In the present study the correlation between material structure, electronic structure and electronic/ thermoelectric properties, is investigated through careful material design, towards an efficient thermoelectric polymer material. Additionally, the hybrid devices were fabricated as an alternative means to further enhance the thermoelectric efficiency of the material.

L’objectif de cette thèse est la fabrication de membranes polymères pouvant être complexées à un textile pour améliorer le confort thermique ressenti. Celles-ci doivent être capables de moduler dynamiquement leurs propriétés optiques dans le moyen infrarouge (MIR) en fonction de leur environnement.La première partie de ce travail présente les notions théoriques liées au confort thermique et mécanismes physiques de transferts hydrique et thermique à travers les membranes textiles. Un état de l’art permet d’identifier les technologies existantes. Il introduit le concept des cristaux photoniques et leur application dans le MIR. Un cahier des charges pour la conception d’une membrane polymère structurée utilisant le principe des cristaux photoniques pour moduler l’interaction du rayonnement thermique humain est établi.La seconde partie de ce travail décrit la méthode de simulation FDTD utilisée pour prédire les propriétés optiques de membranes micro-structurées en fonction de leur géométrie. Une première réalisation en silicium polycristallin a permis de valider le calibrage du modèle numérique et le protocole de caractérisation infrarouge. Le procédé de fabrication utilise les technologies de salle blanche issues de la microélectronique et des microsystèmes.La dernière partie de ce travail est consacrée à l’étude FDTD de membranes polymères microstructurées à partir du modèle ‘in-silico’ calibré. Elle permet de définir des paramètres géométriques permettant de moduler la réflexion des infrarouges ayant une longueur d’onde entre 5 et 15 microns. Un procédé de fabrication est développé qui permet de réaliser des membranes structurées autosupportées aux dimensions appropriées. / The goal of this thesis is the manufacturing of polymer membranes that can be complexed to a textile to improve the thermal comfort felt. They must be able to dynamically modulate their optical properties in the mid-infrared (MIR) according to the environmental conditions.The first part of this work presents the theoretical notions related to thermal comfort and both physical mechanisms hydric and thermal transfers through the textile membranes. A state of the art makes it possible to identify the existing technologies. The concept of photonic crystals and their application in the field of infrared medium are presented. This part ends with the establishment of specifications for the design of a structured polymer membrane using the principle of photonic crystals to modulate the interaction of human thermal radiation.The second part of this work describes the method of finite differences in time domain simulation (FDTD) used to predict the optical properties of micro-structured membranes as function of their geometric characteristics. A first realization in polycrystalline silicon authorizes the validation of the numerical model calibration as well as the protocol of the infrared characterization. The manufacturing process uses cleanroom technologies from microelectronics and microsystems.The last part of this work is devoted to the study by FDTD of microstructured polymer membranes from the previously calibrated 'in-silico' model. This study makes it possible to define geometrical parameters able to modulate the reflection of the infrared having a wavelength between 5 and 15 microns. A manufacturing process is developed which makes it possible to realize self-supporting structured membranes to the appropriate dimensions.

Le matériaux polymère : de l'isolant au conducteur thermique.

Le matériaux polymère : de l'isolant au conducteur thermique.

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

L'objectif de cette étude est d'élaborer une membrane thermosensible permettant une perméabilité à la vapeur d'eau contrôlée pour améliorer le confort et la sécurité des sapeurs-pompiers. Plusieurs membranes à base de polyuréthane segmenté ont été synthétisées. L'influence du type de polyol utilisé et sa longueur, et de la quantité de segments rigides a été étudiée. Deux types de mécanisme apparaissent selon la structure chimique du polymère, i.e. une modification en masse et une modification de surface. Celles-ci changent les propriétés de diffusion de l'humidité à travers la membrane. Ces membranes ont ensuite été complexées sur un textile pour renforcer la tenue mécanique, en vue de la confection de la couche entre le sous-vêtement et la veste des sapeurs-pompiers. Ce procédé modifie peu les propriétés des membranes et les produits obtenus semblent présenter une perméabilité à la vapeur d'eau contrôlée en fonction de la température. / This study aims at developing a thermosensitive membrane allowing the water vapor to cross with a function of the temperature to enhance the comfort and the safety of firefighters. Membranes with different chemical structure were synthesized from segmented polyurethane. The influence of the polyol type and its length, and the hard segment content was studied. Two kinds of mechanisms were identified depending on the chemical structure as a bulk modification and a surface modification, that change moisture management properties. Afterwards, membranes were pressed on a textile for higher mechanical properties. The purpose of the final product is to be made inside the firefighter’s personal protective equipment, between the underwear and the jacket. The systems membrane-textile keep the properties of the membrane and present controlled water vapor permeability with the function of the temperature.

De nos jours, l’encapsulation est une technique très répandue dans le domaine de la parfumerie. En effet, elle permet une libération contrôlée du parfum et une protection des molécules de parfumerie qui peuvent s’oxyder avec le temps. L’objectif de cette thèse a été de mettre au point un nouveau concept de capsules fondé sur la formulation d’émulsions doubles huile-dans-eau-dans-huile et de polymériser la phase aqueuse intermédiaire. Les phases huiles, intérieure et extérieure, sont respectivement constituées du parfum et d’un solvant de parfumerie. La phase aqueuse est, elle, composée de monomères hydrophiles dont la polymérisation radicalaire permet l’obtention d’une matrice polymère plus ou moins diffusive vis-à-vis du parfum. L’intérêt de ce nouveau principe d’encapsulation est de séparer la polymérisation et les molécules de parfumerie qui peuvent être réactives en polymérisation radicalaire en les localisant dans des compartiments distincts et ainsi éviter toute interaction. Cette stratégie qui combine la Science des Emulsions, des Polymères et des Parfums et la Formulation a permis l’élaboration de capsules robustes possédant des propriétés de libération progressive par diffusion et de libération provoquée par application d'une contrainte mécanique sans altérer l'intégrité des capsules. Elles se comportent alors comme des micro-éponges capables de se déformer et de reprendre leur forme initiale. Dans ce schéma général, les propriétés peuvent être modulées plus finement par le choix et les concentrations des réactifs lors de la synthèse. / Nowadays, encapsulation is a widespread technology in fragrance applications. Indeed, it allows control of the fragrance release as well as protection of the fragrance molecules with respect to oxidation. The objective of this PhD is the development of a new concept of encapsulation based on the formulation of double oil-in-water-in-oil emulsion and the polymerization of the intermediate aqueous phase. The two, internal and external, oil phases, , are respectively the fragrance and perfume solvent while the aqueous phase is composed of hydrophilic monomers leading to a more or less fragrance-diffusive polymer matrix after their radical polymerization. The main advantage of this encapsulation principle is to locate the polymerization and the possibly reactive fragrance’s molecules in separate compartments. This strategy which combines the Sciences of Emulsion, Polymers and Fragrance but also the Formulation allows obtaining robust capsules exhibiting both diffusive properties and a triggered release under a mechanical stress. These capsules behaves as micrometric sponges that can deform and restore their initial state.. In this general scheme, the capsules' properties can be tuned by an appropriate choice of the polymerization reactants and their concentrations.

Le travail présenté dans cette thèse concerne l’élaboration des cellules photovoltaïques à base de polymères conjugués. Dans un premier temps, l’objectif a consisté à établir un protocole expérimental de fabrication des dispositifs. Nous avons donc choisi d’utiliser une structure classique (ITO/PEDOT : PSS/P3HT : PCBM/Al) de façon à pouvoir comparer nos résultats avec ceux de la littérature. Nous avons mené une étude systématique sur l’influence de l’atmosphère ambiante lors des étapes de pesées et de dépôt de la couche active. Nous avons poursuivi cette étude sur plusieurs paramètres : la masse molaire du polymère, le solvant utilisé, la vitesse d’accélération lors du dépôt et le recuit thermique. Nous avons montré que les rendements s’améliorent par l’insertion d’une couche transparente de PEDOT : PSS qualifié « haute conductivité ». L’efficacité de cette couche peut s’exploiter seulement dans certaine limite : le recuit au delà de 120°C conduit à la possible décomposition de ce PEDOT : PSS. De même, l’insertion d’une couche ultramince de LiF (1nm) augmente le rendement des cellules. Après avoir mis au point de protocole de fabrication des cellules solaires, nous nous sommes intéressés à l’étude des molécules réticulables pour l’amélioration de la durée de vie des dispositifs. Il s’agit des dérivés de polythiophène et pérylènediimide portant des groupements réticulables. Nous avons montré que ces molécules sont facilement réticulées par voie sol-gel ou radiation UV. Néanmoins, les performances photovoltaïques demeurent extrêmement faibles, à cause de l’attaque de la couche d’ITO par l’acide, l’effet néfaste de catalyseur et l’encombrement stérique causé par des chaînes latérales. / This contribution deals with the elaboration of polymer-based photovoltaic solar cells. At first, this work was devoted to validate the experimental procedure in our laboratory. We fabricated cells consisting of the conjugated polymer poly (3-hexylthiophene) (P3HT, electron donor) blended with a fullerene derivate [6, 6]-phenyl-C61-butyric acid methyl ester (PCBM, electron acceptor). The optical, morphological and photovoltaic properties of cells with a structure of ITO/PEDOT: PSS/P3HT: PCBM/Al has been investigated. We showed the influence of the ambient atmosphere during weighing of compounds or during solution processing. We also studied many parameters such as the active layer thickness, the polymer molecular weight, the solvent nature and the spinning acceleration time. We studied the effect of solvent and thermal annealing treatment on the performance of organic solar cells. The power conversion efficiency was significantly improved by insertion of a layer PEDOT: PSS qualified as ?high conductivity grade?. This specific PEDOT: PSS limits the annealing temperature at 120°C since it dramatically decomposes at higher temperature. The addition of an ultra-thin LiF layer (1 nm) improved significantly the performances. We studied the potential of crosslinkable molecules as active layer: polythiophene and perylene derivatives with specific crosslinkable moities in order to improve the durability of devices. These molecules were able to crosslink by sol-gel method or UV- irradiation. However, the power conversion efficiency of cells was extremely low due to the attack of ITO by acid or due to catalysts involved.

Les pillar[n]arènes constituent une famille de macrocycles aromatiques dont l’une des caractéristiques est de présenter une cavité hydrophobe riche en électrons leur permettant ainsi de former des complexes d’inclusion avec des molécules présentant un déficit en électron. L’auto-assemblage de macromolécules à partir de briques élémentaires possédant des propriétés de reconnaissance moléculaire est une voie de choix pour former des matériaux modulables sur commande via l’application de stimuli (température, le pH,… ). Comparé aux dérivés de cyclodextrines ou calixarènes, peu d’articles traitent de l’utilisation de pillar[n]arènes pour concevoir des systèmes macromoléculaires stimulables. C’est pourquoi, nous avons développé une stratégie générale permettant, à partir d’un dérivé de pillar[5]arène porteur d’une fonction trithiocarbonate, de synthétiser de manière contrôlée diverses briques macromoléculaires douées de propriétés de reconnaissance moléculaire et donc capable de former des architectures supramoléculaires diverses avec des (macro)molécules complémentaires. / The pillar[n]arene are an aromatic macrocycles whose one of characteristics is to present a hydrophobic cavity rich in electrons allowing them to form inclusion complexes with molecules deficient in electrons. Self-assembly of macromolecules from building blocks having molecular recognition properties is a way of choosing to form modular materials to order via the application of stimuli (temperature, pH, ...). Compared with cyclodextrin derivatives or calixarenes, few articles discuss the use of pillar[n]arene to design stimulable macromolecular systems. Therefore, we developed a general strategy which, from a derivative pillar[5]arene carrier of trithiocarbonate function to synthesize a controlled manner various macromolecular bricks endowed with molecular recognition properties and therefore able to form various supramolecular architectures with (macro)molecules complementary.