Optical and mechanical analysis on a biological cell in optical tweezers

La réponse mécanique d’une cellule à une force externe permet d’inférer sa structure et fonction. Les pinces optiques s’avèrent une approche particulièrement attrayante pour la manipulation et caractérisation biophysique sophistiquée des cellules de façon non invasive. Cette thèse explore l’utilisation de trois types de pinces optiques couramment utilisées : 1) statiques (static), 2) à exposition partagée (time-sharing) et 3) oscillantes (oscillating). L’utilisation d’un code basé sur la méthode des éléments finis en trois dimensions (3DFEM) nous permet de modéliser ces trois types de piégeage optique afin d’extraire les propriétés mécaniques cellulaires à partir des expériences. La combinaison des pinces optiques avec la mécanique des cellules requiert des compétences interdisciplinaires. Une revue des approches expérimentales sur le piégeage optique et les tests unicellulaires est présentée. Les bases théoriques liant l’interaction entre la force radiative optique et la réponse mécanique de la cellule aussi. Pour la première fois, une simulation adaptée (3DFEM) incluant la diffusion lumineuse et la distribution du stress radiatif permet de prédire la déformation d’une cellule biconcave –analogue aux globules rouges—dans un piège statique double (static dual-trap). À l’équilibre, on observe que la déformation finale est donnée par l’espacement entre les deux faisceaux lasers: la cellule peut être étirée ou même comprimée. L’exposition partagée (time-sharing) est la technique qui permet de maintenir plusieurs sites de piégeage simultanément à partir du même faisceau laser. Notre analyse quantitative montre que, même oscillantes, la force optique et la déformation sont omniprésentes dans la cellule : la déformation viscoélastique et la dissipation de l’énergie sont analysées. Une autre cellule-type, la tige cubique, est étudiée : cela nous permet d’élucider de nouvelles propriétés sur la symétrie de la réponse mécanique. Enfin, l’analyse de la déformation résolue en temps dans un piége statique ou à exposition partagée montre que la déformation dépend simultanément de la viscoélasticité, la force externe et sa forme tridimensionnelle. La technique à force oscillante (oscillating tweezers) montre toutefois un décalage temporel, entre la force et la déformation, indépendant de la forme 3D; cette approche donnerait directement accès au tenseur viscoélastique complexe de la cellule.

Development of new approaches for the synthesis and decoding of one-bead one-compound cyclic peptide libraries

La plupart des processus cellulaires et biologiques reposent, à un certain niveau, sur des interactions protéine-protéine (IPP). Leur manipulation avec des composés chimiques démontre un grand potentiel pour la découverte de nouveaux médicaments. Malgré la demande toujours croissante en molécules capables d’interrompre sélectivement des IPP, le développement d’inhibiteurs d’IPP est fortement limité par la grande taille de la surface d’interaction. En considérant la nature de cette surface, la capacité à mimer des structures secondaires de protéines est très importante pour lier une protéine et inhiber une IPP. Avec leurs grandes capacités peptidomimétiques et leurs propriétés pharmacologiques intéressan-tes, les peptides cycliques sont des prototypes moléculaires de choix pour découvrir des ligands de protéines et développer de nouveaux inhibiteurs d’IPP. Afin d’exploiter pleinement la grande diversité accessible avec les peptides cycliques, l’approche combinatoire «one-bead-one-compound» (OBOC) est l’approche la plus accessible et puissante. Cependant, l’utilisation des peptides cycliques dans les chimiothèques OBOC est limitée par les difficultés à séquencer les composés actifs après le criblage. Sans amine libre en N-terminal, la dégradation d’Edman et la spectrométrie de masse en tandem (MS/MS) ne peuvent pas être utilisées. À cet égard, nous avons développé de nouvelles approches par ouverture de cycle pour préparer et décoder des chimiothèques OBOC de peptides cycliques. Notre stratégie était d’introduire un résidu sensible dans le macrocycle et comme ancrage pour permettre la linéarisation des peptides et leur largage des billes pour le séquençage par MS/MS. Tout d’abord, des résidus sensibles aux nucléophiles, aux ultraviolets ou au bromure de cyanogène ont été introduits dans un peptide cyclique et leurs rendements de clivage évalués. Ensuite, les résidus les plus prometteurs ont été utilisés dans la conception et le développement d’approches en tandem ouverture de cycle / clivage pour le décodage de chimiothèques OBOC de peptides cycliques. Dans la première approche, une méthionine a été introduite dans le macrocycle comme ancrage pour simultanément permettre l’ouverture du cycle et le clivage des billes par traitement au bromure de cyanogène. Dans la seconde approche, un résidu photosensible a été utilisé dans le macrocycle comme ancrage pour permettre l’ouverture du cycle et le clivage suite à une irradiation aux ultraviolets. Le peptide linéaire généré par ces approches peut alors être efficacement séquencé par MS/MS. Enfin, une chimiothèque OBOC a été préparée et criblée la protéine HIV-1 Nef pour identifier des ligands sélectifs. Le développement de ces méthodologies permttra l’utilisation de composés macrocycliques dans les chimiothèques OBOC et constitue une contribution importante en chimie médicinale pour la découverte de ligands de protéines et le développement d’inhibiteurs d’IPP.

Etude de la structuration laser femtoseconde multi-échelle de verres d’oxydes dopés à l’argent

La structuration laser femtoseconde de verres d’oxydes est aujourd’hui un domaine de recherche en pleine expansion. L’interaction laser-matière est de plus en plus utilisée pour sa facilité de mise en œuvre et les nombreuses applications qui découlent de la fabrication des composants photoniques, déjà utilisés dans l’industrie des hautes technologies. En effet, un faisceau d’impulsions ultracourtes focalisé dans un matériau transparent atteint une intensité suffisante pour modifier la matière en trois dimensions sur des échelles micro et nanométriques. Cependant, l’interaction laser-matière à ces régimes d’intensité n’est pas encore complètement maîtrisée, et les matériaux employés ne sont pas entièrement adaptés aux nouvelles applications photoniques. Par ce travail de thèse, nous nous efforçons donc d’apporter des réponses à ces interrogations. Le mémoire est articulé autour de deux grands volets. Le premier aborde la question de l’interaction de surface de verres avec de telles impulsions lumineuses qui mènent à l’auto-organisation périodique de la matière structurée. L’influence du dopage en ions photosensibles et des paramètres d’irradiation est étudiée afin d’appuyer et de conforter le modèle d’incubation pour la formation de nanoréseaux de surface. À travers une approche innovante, nous avons réussi à apporter un contrôle de ces structures nanométriques périodiques pour de futures applications. Le second volet traite de cristallisation localisée en volume induite en grande partie par l’interaction laser-matière. Plusieurs matrices vitreuses, avec différents dopages en sel d’argent, ont été étudiées pour comprendre les mécanismes de précipitation de nanoparticules d’argent. Ce travail démontre le lien entre la physicochimie de la matrice vitreuse et le caractère hors équilibre thermodynamique de l’interaction qui influence les conditions de nucléation et de croissance de ces nano-objets. Tous ces résultats sont confrontés à des modélisations de la réponse optique du plasmon de surface des nanoparticules métalliques. Les nombreuses perspectives de ce travail ouvrent sur de nouvelles approches quant à la caractérisation, aux applications et à la compréhension de l’interaction laser femtoseconde pour l’inscription directe de briques photoniques dans des matrices vitreuses.

La parole en action : dissensus sur les accommodements raisonnables lors des auditions en commission parlementaire au Québec (2010-2011)

La question du pluralisme religieux est au Québec, l’objet de désaccords et de variations dans son mode de régulation et ses instruments d’action publique. La consultation publique sur le projet loi n° 94, Loi établissant les balises encadrant les demandes d’accommodement dans l’Administration gouvernementale et dans certains établissements, est au cœur de ceux-ci. En se basant sur l’analyse des séances d’auditions publiques en commission parlementaire qui ont eu lieu au Québec entre mai 2010 et janvier 2011 sur le projet de loi n° 94, cette thèse vise à interroger les enjeux liés à la publicisation des prises de positions et de l’échange d’arguments entre différents acteurs. À partir d’une méthodologie par théorisation enracinée et d’un cadre conceptuel qui se rattache à la communication publique, cette thèse cherche à mettre en évidence quelques-unes des propriétés des interactions verbales et non verbales qui composent et incarnent cette activité délibérative. Elle approche ces interactions du point de vue de leur publicisation en s’appuyant sur deux principes : la participation publique en tant qu’un instant de la construction du problème public et l’audition publique en commission parlementaire comme maillon d’un réseau dialogique qui participe à la publicisation du désaccord sur les accommodements raisonnables. Mettant l’accent sur l’usage du langage (verbal, non verbal et para verbal), l’objectif de cette thèse est de mieux comprendre comment des groupes minoritaires et majoritaires, engagés dans une arène publique où les points de vue par rapport aux accommodements raisonnables sont confrontés et mis en visibilité, gèrent leur situation de parole publique. La démarche de recherche a combiné deux stratégies d’analyse : la première stratégie d’inspiration conversationnelle, qui observe chaque séquence comme objet indépendant, a permis de saisir le déroulement des séances d’audition en respectant le caractère séquentiel des tours de parole La deuxième stratégie reviens sur les principaux résultats de l’analyse des séances d’auditions pour valider les résultats et parvenir à la saturation théorique pour élaborer une modélisation. L’exploitation des données selon cette approche qualitative a abouti au repérage de trois dynamiques. La première fait état des contraintes discursives. La seconde met en évidence le rôle des dimensions motivationnelles et socioculturelles dans la construction des positionnements et dans l’adoption d’un registre polémique. La troisième souligne la portée de la parole publique en termes d’actualisation des rapports de pouvoir et de confirmation de son caractère polémique. La modélisation proposée par cette thèse représente le registre polémique comme un élément constitutif de l’engagement argumentatif des acteurs sociaux mais qui est considérablement enchâssé dans d’autres éléments contextuels et motivationnels qui vont orienter sa portée. En tant qu’elle est exprimée dans un site dialogique, la parole publique en situation d’audition publique en commission parlementaire est en mesure de créer de nouvelles intrigues et d’une possibilité de coexister dans le dissensus. Le principal apport de cette thèse est qu’elle propose une articulation, concrète et originale entre une approche de la parole publique en tant que révélatrice d’autre chose que d’elle-même (nécessaire à tout éclaircissement des points de vue dans cette controverse) et une approche de la parole publique en tant que performance conduisant à la transformation du monde social. D’où, le titre de la thèse : la parole en action. Mots clefs : parole publique, discours, arène publique, pluralisme religieux, accommodements raisonnables, controverses, dissensus, théorisation enracinée

Étude numérique des phénomènes transitoires dans une turbine axiale de type hélice durant l’emballement

Ce mémoire présente l’étude numérique d’un emballement de turbine hydraulique axiale à échelle modèle. Cet état transitoire est simulé du point de meilleur rendement jusqu’à l’atteinte de 95% de la vitesse d’emballement. Pour ce faire, une méthodologie numérique est développée à l’aide du logiciel commercial ANSYS CFX en utilisant une approche "Unsteady Reynolds Averaged Navier-Stokes" avec modèle de turbulence k-ε. Cette méthodologie numérique a été validée grâce à des mesures expérimentales de pression acquises en situation d’emballement sur les aubes d’une roue de turbine axiale étudiée au Laboratoire de Machines Hydrauliques de l’Université Laval. La validation des simulations numériques a été réalisée grâce à des comparaisons dans les domaines temporel et fréquentiel entre les pressions mesurées expérimentalement et calculées numériquement. Les analyses fréquentielles en transitoire ont été effectuées à l’aide de transformées en ondelettes afin de représenter l’évolution temporelle du spectre de fréquence. Des analyses qualitatives de phénomènes hydrauliques prenant place dans la turbine sont aussi présentées. Les analyses effectuées ont permis de confirmer le développement d’un tourbillon en précession par rapport à la roue dans l’aspirateur provocant les fluctuations de pression dominantes à des fréquences subsynchrones. La comparaison entre les données expérimentales et numériques a permis de valider une stratégie de simulation transitoire et d’en définir les limites en vue de prochaines simulations d’emballement. Des tests supplémentaires sont suggérés pour améliorer la précision ou le niveau de confiance de la méthode.

Inappropriate medication use in long-term care facility residents with advanced Alzheimer’s disease and other dementias

Les personnes atteintes de démence sévère, résidant dans un centre d’hébergement et de soins de longue durée (CHSLD) et approchant la fin de leur vie, ne reçoivent pas systématiquement des soins palliatifs, malgré que ce niveau de soins soit le plus approprié. La plupart de ces personnes reçoivent également un grand nombre de médicaments dont les effets indésirables peuvent contribuer à des souffrances évitables. Une approche axée sur les soins palliatifs serait possiblement associée à une réduction de la charge médicamenteuse et, du même coup, à une prescription plus appropriée. Les objectifs de ce projet de recherche étaient de décrire l’usage des médicaments chez les résidents atteints de démence sévère en CHSLD, de comparer leur usage de médicaments à des critères de pertinence et d’évaluer si la mise en œuvre d’une approche axée sur les soins palliatifs était associée aux médicaments prescrits. Cette étude décrit l’usage des médicaments chez 215 sujets atteints de démence sévère et en fin de vie qui ont participé à une étude d’intervention quasi expérimentale menée dans quatre CHSLD du Québec sur la mise en œuvre d’une approche axée sur les soins palliatifs. L’utilisation des médicaments a été comparée à trois listes de critères pertinents publiés, soit ceux de Holmes, Rancourt et Kröger, en utilisant des statistiques descriptives. Les analyses sur l’usage de 412 médicaments différents chez 120 sujets du groupe expérimental et 95 sujets du groupe témoin ont montré que cette approche axée sur les soins palliatifs n’est pas associée à une prescription plus appropriée des médicaments chez ces personnes particulièrement vulnérables.

Efficacité relative des grilles de correction d’un test de jugement situationnel pour la sélection du personnel de centres d’appels

Dans le domaine des centres d’appels, l’affectation d’agents au service à la clientèle efficaces et satisfaits représente une activité cruciale pour toute direction dédiée aux ressources humaines de ces unités d’affaires. Or, pour parvenir à prendre de bonnes décisions d’embauche et de rejet, des instruments de mesure et d’évaluation des compétences sont souvent mis à contribution. À cet effet, les tests de jugement situationnel (TJS) sont de plus en plus utilisés pour la sélection du personnel. L’objet de cette thèse est donc de vérifier l’efficacité relative des différentes méthodes d’élaboration des grilles de correction des TJS. En effet, jusqu’à présent, trois méthodes ont été privilégiées par les concepteurs de tests (Weekley, Ployhart, & Holtz, 2006) : (1) l’approche rationnelle ou théorique (2) l’approche empirique et (3) le recours à des experts. La possibilité qu’une combinaison de ces différentes approches puisse conduire à de meilleurs résultats est également explorée. Pour y parvenir, le résultat total obtenu à un TJS a été mis en lien avec une évaluation du rendement global effectuée par un supérieur immédiat en y appliquant huit grilles de correction différentes. Au total, un échantillon de 312 employés œuvrant dans des emplois de téléopérateurs au sein d’une grande institution financière québécoise ont participé à cette recherche. Dans l’ensemble, les résultats indiquent qu’une approche empirique permet généralement d’obtenir de meilleures statistiques descriptives en termes de distribution et de dispersion des scores pour un processus de sélection. Cependant, des analyses corrélationnelles indiquent qu’une approche multiple ou méthode hybride, basée sur une intégration des informations fournies par différentes sources d’informations (empirique, théorique et basé sur les experts) pour l’élaboration d’une grille de correction d’un TJS, permet de mieux prédire le rendement des employés (r=0,247**) comparativement à l’utilisation de la théorie pour définir les attentes (r=0,162**), le recours à des experts de contenu œuvrant dans le domaine de pratique (r=0,164**) ou l’utilisation d’une approche empirique (r=0,154*). Mots clés : Test de jugement situationnel, grilles de correction, validité critériée, centre d’appels.

Theoretical and Experimental Foundations for the Greystar Project. Or application of NAA for remote detection

Dans un monde de détection et prospection minière, une multitude de techniques existent. Une des techniques les plus puissantes est l’activation par neutrons (NAA et PGAA). Toutefois, dans le cadre de la prospection minière, l’utilisation de cette technique nécessite du forage. La motivation du projet GREYSTAR est de permettre l’analyse élémentaire par activation en limitant l’impact environnemental. Les facteurs limitant sont l’activation d’un volume distant et la détection de la radiation émise par ce volume. Ce mémoire examine l’activation par neutrons thermiques et la détection de gammas provenant de la désexcitation des noyaux activés. Une approche expérimentale est présentée avec des simulations pour venir appuyer les données expérimentales. Il en résulte que le projet GREYSTAR tel que décrit dans ce mémoire est prometteur et que davantage de recherche est à prescrire. Les résultats initiaux indiquent que selon le prototype proposé, les limites de détections sont de l’ordre de 2-3 m dans un matériel semblable au granite. On conclut que d’un point de vue de prospection minière, il est intéressant de poursuivre la recherche. De plus, plusieurs autres applications dans les domaines militaire, civil et policier sont prometteuses.