Les gliomes de haut grade sont des tumeurs cérébrales particulièrement agressives et les traitements actuels demeurent uniquement palliatifs. L'efficacité des radiothérapies est sévèrement limitée par la tolérance des tissus sains, l'enjeu est donc d'accroître la dose et la toxicité en ciblant le tissu tumoral. Une des méthodes proposées repose sur l'association de drogues anticancéreuses localisées au sein de la tumeur et d'une irradiation X. Au niveau cérébral, l'accumulation d'un agent injecté usuellement par voie systémique, est rendue difficile par la présence de la barrière hémato-encéphalique, qui filtre le passage des molécules à travers l'endothélium vasculaire. Des techniques d'injection ont été développées récemment pour délivrer des drogues directement dans le lit tumoral. Parmi elles, la méthode de convection-enhanced delivery (CED) permet d'obtenir une distribution de drogue homogène et contrôlée. Les objectifs de cette thèse étaient de mettre en place et caractériser la CED puis de l'appliquer au traitement des gliomes par des études précliniques. Plusieurs agents ont été testés : cisplatine, carboplatine, oxaliplatine et iododésoxyuridine et deux modalités d'irradiation ont été évaluées : la radiothérapie stéréotaxique en rayonnement synchrotron (monochromatique <100 keV) et l'irradiation haute énergie (6 MV) sur un accélérateur médical usuel. Les résultats obtenus révèlent que l'efficacité du traitement combinant drogue platinée et rayons X est étroitement liée à celle de la chimiothérapie seule et ne dépend pas de l'énergie du rayonnement utilisé. Ces résultats sont très prometteurs et ouvrent des perspectives nouvelles pour la recherche clinique.

Les travaux présentés concernent les phénomènes de précipitation structurale dans les matériaux métalliques, avec en particulier comme application les alliages d'aluminium et d'acier, ainsi que leurs assemblages, pour les pièces de structure dans le domaine des transports.<br />La première partie présente des avancées dans la caractérisation quantitative de la précipitation à l'échelle nanométrique, et ce notamment par les techniques de diffusion centrale des rayons X et des neutrons. L'utilisation des grands instruments pour obtenir notamment des données in-situ sera illustrée.<br />La deuxième partie s'intéresse aux cinétiques de précipitation, ainsi qu'à leur modélisation. Sont traitées les cinétiques de précipitation isothermes dans les alliages ternaires, l'influence de la présence de défauts structuraux sur ces cinétiques, la précipitation non-isotherme, et la précipitation couplée à la déformation.<br />La troisième partie s'intéresse à l'influence de la précipitation sur les propriétés mécaniques des matériaux. Diverses études seront présentées, portant sur la limite d'élasticité, le taux d'écrouissage, et enfin la ténacité.

Les propriétés physico-chimiques des matériaux confinés sont modifiées parfois de manière drastique, à cause des effets quantiques apparaissant à des tailles aussi petites, mais aussi de par le confinement lui-même. Le but des travaux effectués durant cette thèse est de montrer que la nature du matériau confinant et la taille des sites de confinement - autrement dit les pores ou cavités – ont une influence essentielle sur les propriétés des matériaux ou fluides confinés. Nous avons ainsi tout d'abord démontré l'effet de la taille des pores de la silice mésoporeuse sur la température de transition de phase solide-solide d'un semi-conducteur aux propriétés de magnétorésistance exacerbées dans des conditions non-stœchiométriques, le séléniure d'argent. Il s'avère que plus les pores sont étroits, c'est-à-dire pour des diamètres d'ouverture passant de 20 nm à environ 2 nm, cette température de transition de phase passe de 139oC à 146 oC, les forces directrices expliquant ce phénomène étant les interactions entre la surface du milieu confinant et le matériau confiné. Les effets de confinement ont également été étudiés dans le cas de fluides, l'hydrogène et le deutérium, dans les nanostructures carbonées organisées, avec dans ce cas un effet de structure très important, les cycles adsorption/désorption étant particulièrement efficaces avec les structures en nanocornets contrairement aux C60-peapods et aux nanotubes de carbone.

Le fil de traîne de l'araignée est un matériau remarquable, un biopolymère aux exceptionnelles propriétés mécaniques. La soie d'araignée a été au centre d'une intense recherche utilisant une large gamme de techniques expérimentales et de modélisations théoriques. Néanmoins, ses propriétés macroscopiques n'ont pas encore été correctement reliées à sa structure et sa dynamique microscopiques.<br />Dans ce travail de thèse, les techniques de diffusion neutronique ont été pour la première fois utilisées pour l'étude de la soie d'araignée. La forte contribution de l'hydrogène en diffusion des neutrons ainsi que la différence des longueurs de diffusion de l'hydrogène et du deutérium ont permis de porter un regard nouveau sur les propriétés structurales et dynamiques des soies d'araignée. Ainsi les résultats appuient un modèle hiérarchique à trois phases de nanofibrilles composées de domaines cristallins et d'ordre à courte portée, contenues dans une matrice amorphe. Des expériences complémentaires de diffusion du rayonnement synchrotron suggèrent que l'eau absorbée par la matrice amorphe forme une glace amorphe à basses températures. Des expériences de diffraction de neutrons (abréviation anglaise : WANS) ont montré un pic méridional hors réseau -non observé par les expériences en rayons X (abréviation anglaise : WAXS)- attribué à une structure smectique de feuillets beta dans les domaines d'ordre à courte portée. L'échange de H2O contre D2O pour les expériences de diffusion de neutrons aux petits angles (abréviation anglaise : SANS) a permis d'observer la variation de contraste à l'intérieur des nanofibrilles et entre les nanofibrilles et la matrice. La mobilité moléculaire a été sondée par des techniques de diffusion inélastique et quasiélastique des neutrons. Il semble qu'une hiérarchie de phénomènes de relaxations décrive la soie hydratée, tandis que la soie native a un comportement vitreux à température ambiante.

L'implantation ionique à très basse énergie (< 5keV) dans le silicium est utilisée pour la production de transistors CMOS. Les défauts présents dans le Si après implantation et recuit jouent un rôle crucial pour les performances du dispositif et, de ce fait, leur caractérisation structurale est fondamentale. Dans ce travail, je vais montrer que la combinaison de différentes techniques de diffusion de rayons X est une méthode puissante et non destructive pour réaliser ce but. La diffraction de rayons X révèle la distribution en profondeur de la contrainte dans le cristal de Si et la réflectivité spéculaire le profil de la densité électronique. La diffusion diffuse à incidence rasante (GI-DXS) permet de distinguer les défauts ponctuels des défauts étendus avec une résolution en profondeur. En raison du faible signal des défauts, l'utilisation du rayonnement synchrotron est nécessaire. GI-DXS est particulièrement adaptée à la caractérisation des défauts de fin de parcours.

La radiothérapie anticancéreuse repose sur trois grands principes: 1) restriction anatomique de l'irradiation ; 2) fractionnement temporel du traitement; 3) traitement de tissus plus sensibles aux rayonnements que les tissus sains environnants. Sous ces principes se cache un idéal: celui de déposer plus d'énergie de rayons X (RX) dans les tumeurs, en préservant les tissus sains adjacents. Objectif difficile à atteindre puisqu'une des causes d'échec de ce traitement est la poursuite de l'évolution tumorale. Le rayonnement synchrotron pourrait-il être plus efficace? Les variations des coefficients d'interactions rayonnement-matière, en fonction de l'énergie des RX et du numéro atomique du matériau, montrent que certaines énergies et certains matériaux sont préférables pour obtenir un maximum d'interactions et d'énergie déposée. Le rayonnement synchrotron permet de sélectionner précisément ces énergies, grâce à sa très grande intensité. Ses caractéristiques spectrales (énergie des RX entre 10 et 100 keV) permettent de déclencher l'effet photoélectrique, avec un maximum de probabilité, sur des éléments lourds introduits au voisinage de cellules tumorales. Il a été montré que: 1) la tomodensitométrie par rayonnement synchrotron est une technique d'imagerie quantitative, potentiellement puissante pour la radiothérapie car elle assure in vivo la mesure de la concentration intratumorale d'agent de contraste (I ou Gd); 2) en présence d'agent de contraste iodé l'effet létal des RX sur la survie cellulaire est augmenté et le gain de radiosensibilisation dépend de l'énergie des RX; 3) à l'échelle cellulaire, la létalité de l'irradiation peut être encore optimisée en transportant des atomes lourds (I, Pt) au cœur de l'ADN, cible biologique de l'irradiation. Ce renforcement de l'efficacité létale des RX de basses énergies, grâce à une interaction physique ciblée sur un agent pharmacologique, est un concept original en radiothérapie anticancéreuse.

Le tissu osseux se présente sous deux formes, cortical ou trabéculaire. Le tissu cortical est un tissu compact formant l'enveloppe résistante de l'os. Le tissu trabéculaire est un tissu poreux constitué de travées osseuses d'une centaine de microns d'épaisseur, formant un espace interconnecté empli de moelle. Ce tissu est un site privilégié pour détecter l'ostéoporose. En raison de sa capacité à délivrer des images 3D de résolution spatiale élevée et isotrope et de son innocuité, l'IRM est une modalité de choix pour caractériser son architecture. Cependant, la résolution spatiale est limitée, de l'ordre de grandeur de l'épaisseur des travées osseuses. Trois objectifs sont visés par ce travail. Le premier est de mettre en œuvre des outils pour caractériser l'architecture trabéculaire à partir d'images 3D acquises à une résolution de quelques dizaines de microns. Le deuxième est de les utiliser pour établir la validité de la représentation de la structure par microscopie IRM à 8.5 T par comparaison à une technique de référence, la tomographie X par rayonnement synchrotron. Cette étude, menée in vitro sur 29 échantillons de calcanéum, a consisté à comparer les paramètres d'architecture calculés sur des régions d'intérêt recalées automatiquement, communes aux deux modalités d'imagerie. Cette confrontation a montré que l'IRM à (66 µm)3 de résolution assurait un très bon rendu de l'organisation générale de l'architecture. Par contre, l'évaluation de la fraction osseuse, bien que précise, était affectée par un biais important. Des hypothèses sur son origine ont été émises et vérifiées. Enfin, le troisième est d'établir un protocole d'imagerie in vivo. Nous avons obtenu des images 3D à 7 T de l'articulation distale du doigt humain à (78 µm)3 de résolution sur lesquelles une méthode automatique pour isoler les zones trabéculaire et corticale a été développée. Une première évaluation des paramètres calculés sur la région trabéculaire a aussi été effectuée.

Detection d'images x a l'aide de plaques photographiques haute resolution. Detecteur d'images x par scintillation guidee destine a remplacer la detection photographique en vue de l'imagerie x quantitative a haut flux au dela de 5 kev. Il s'agit d'une matrice de fibres optiques conductrices d'images dont les coeurs sont remplaces par un liquide scintillateur.

Les canaux TRPC6 sont des canaux cationiques non sélectifs qui peuvent être activés par le diacylglycérol (DAG). Ils sont présents dans de nombreux tissus et types cellulaires, notamment dans le cortex de souris embryonnaire (à E13). Des expériences d'imagerie calcique réalisées sur des neurones de cortex de souris en culture ont révélé la présence de canaux cationiques activés par le DAG. Ils sont perméables aux ions Ca2+, Na+, Ba2+ et Mn2+. L'entrée de Ca2+ via ces canaux est indépendante de la protéine kinase C et elle est bloquée par le SKF-96365 et le Gd3+. Par ailleurs, l'acide flufénamique augmente l'amplitude des réponses calciques induites par le DAG. Des expériences d'électrophysiologie réalisées avec la technique du patch-clamp en configuration cellule entière ont montré que l'hyperforine, un activateur des canaux TRPC6, donne naissance à un courant cationique non sélectif, confirmant ainsi l'existence de canaux de type TRPC6 dans les neurones corticaux. Des analyses quantitatives en spectrométrie d'émission atomique à plasma couplé inductif, en spectrométrie d'absorption atomique et en fluorescence X avec la nanosonde synchrotron (µ-SXRF) révèlent que la surexpression de TRPC6 dans les cellules HEK-293 s'accompagne d'une augmentation du contenu intracellulaire en zinc, en soufre et en manganèse. Les résultats obtenus avec des sondes fluorescentes sensibles au zinc et au fer indiquent que les canaux TRPC6 peuvent transporter ces cations. Par ailleurs, les expériences en µ-SXRF montrent que l'activation des canaux TRPC6 en présence de fer induit une accumulation de ce métal dans les cellules HEK et les neurones. Au cours de notre étude, nous avons également mis en évidence l'action de deux agents (l'acide flufénamique et l'hyperforine), couramment utilisés pour modifier l'activité des canaux TRPC6, sur la physiologie mitochondriale et l'homéostasie des métaux. En effet, l'acide flufénamique et l'hyperforine non seulement modifient le fonctionnement des canaux TRPC6 mais ils exercent aussi une action de type découplante sur les mitochondries, provoquant une libération de Ca2+ et de Zn2+ à partir de ces organelles.

Cette thèse a été consacrée à l'étude en laboratoire plusieurs molécules d'intérêt astrophysique par spectroscopie par transformation de Fourier dans l'infrarouge lointain afin de montrer les possibilités offertes par cette gamme spectrale en matière de spectroscopie vibrationnelle et rotationnelle, notamment grâce à l'utilisation du rayonnement synchrotron. Nous nous sommes intéressés à des molécules relativement lourdes, dérivées du naphtalène, pour lesquelles nous avons pu observer les bandes de vibrations de plus basses fréquences. Nous avons également développé différents dispositifs de décharge permettant d'étudier la spectroscopie rotationnelle de molécules instables : molécules légères à haute température et radicaux de petite taille.