Space and time characterization of laser-induced plasmas for applications in chemical analysis and thin film deposition

Après des décennies de développement, l'ablation laser est devenue une technique importante pour un grand nombre d'applications telles que le dépôt de couches minces, la synthèse de nanoparticules, le micro-usinage, l’analyse chimique, etc. Des études expérimentales ainsi que théoriques ont été menées pour comprendre les mécanismes physiques fondamentaux mis en jeu pendant l'ablation et pour déterminer l’effet de la longueur d'onde, de la durée d'impulsion, de la nature de gaz ambiant et du matériau de la cible. La présente thèse décrit et examine l'importance relative des mécanismes physiques qui influencent les caractéristiques des plasmas d’aluminium induits par laser. Le cadre général de cette recherche forme une étude approfondie de l'interaction entre la dynamique de la plume-plasma et l’atmosphère gazeuse dans laquelle elle se développe. Ceci a été réalisé par imagerie résolue temporellement et spatialement de la plume du plasma en termes d'intensité spectrale, de densité électronique et de température d'excitation dans différentes atmosphères de gaz inertes tel que l’Ar et l’He et réactifs tel que le N2 et ce à des pressions s’étendant de 10‾7 Torr (vide) jusqu’à 760 Torr (pression atmosphérique). Nos résultats montrent que l'intensité d'émission de plasma dépend généralement de la nature de gaz et qu’elle est fortement affectée par sa pression. En outre, pour un délai temporel donné par rapport à l'impulsion laser, la densité électronique ainsi que la température augmentent avec la pression de gaz, ce qui peut être attribué au confinement inertiel du plasma. De plus, on observe que la densité électronique est maximale à proximité de la surface de la cible où le laser est focalisé et qu’elle diminue en s’éloignant (axialement et radialement) de cette position. Malgré la variation axiale importante de la température le long du plasma, on trouve que sa variation radiale est négligeable. La densité électronique et la température ont été trouvées maximales lorsque le gaz est de l’argon et minimales pour l’hélium, tandis que les valeurs sont intermédiaires dans le cas de l’azote. Ceci tient surtout aux propriétés physiques et chimiques du gaz telles que la masse des espèces, leur énergie d'excitation et d'ionisation, la conductivité thermique et la réactivité chimique. L'expansion de la plume du plasma a été étudiée par imagerie résolue spatio-temporellement. Les résultats montrent que la nature de gaz n’affecte pas la dynamique de la plume pour des pressions inférieures à 20 Torr et pour un délai temporel inférieur à 200 ns. Cependant, pour des pressions supérieures à 20 Torr, l'effet de la nature du gaz devient important et la plume la plus courte est obtenue lorsque la masse des espèces du gaz est élevée et lorsque sa conductivité thermique est relativement faible. Ces résultats sont confirmés par la mesure de temps de vol de l’ion Al+ émettant à 281,6 nm. D’autre part, on trouve que la vitesse de propagation des ions d’aluminium est bien définie juste après l’ablation et près de la surface de la cible. Toutefois, pour un délai temporel important, les ions, en traversant la plume, se thermalisent grâce aux collisions avec les espèces du plasma et du gaz.

Genome-wide location analysis and expression studies reveal a role for p110 CUX1 in the activation of DNA replication genes.

Proteolytic processing of the CUX1 transcription factor generates an isoform, p110 that accelerates entry into S phase. To identify targets of p110 CUX1 that are involved in cell cycle progression, we performed genome-wide location analysis using a promoter microarray. Since there are no antibodies that specifically recognize p110, but not the full-length protein, we expressed physiological levels of a p110 isoform with two tags and purified chromatin by tandem affinity purification (ChAP). Conventional ChIP performed on synchronized populations of cells confirmed that p110 CUX1 is recruited to the promoter of cell cycle-related targets preferentially during S phase. Multiple approaches including silencing RNA (siRNA), transient infection with retroviral vectors, constitutive expression and reporter assays demonstrated that most cell cycle targets are activated whereas a few are repressed or not affected by p110 CUX1. Functional classes that were over-represented among targets included DNA replication initiation. Consistent with this finding, constitutive expression of p110 CUX1 led to a premature and more robust induction of replication genes during cell cycle progression, and stimulated the long-term replication of a plasmid bearing the oriP replicator of Epstein Barr virus (EBV).

Novel non phospholipid liposomes with high sterol content : development and characterization

Les liposomes sont des nanovecteurs polyvalents et prometteurs quant à leur utilisation dans plusieurs domaines. Il y a une décennie, un nouveau type de liposome constitué d’amphiphiles monoalkylés et de stérols est né fortuitement dans notre groupe. Ils sont nommés Stérosomes puisqu’ils contiennent une grande proportion de stérols, entre 50 et 70 mol %. Les objectifs de cette thèse sont de développer de nouvelles formulations de Stérosomes ayant des caractéristiques spécifiques et d’acquérir une compréhension plus profonde des règles physicochimiques qui dictent leur comportement de phase. Nous avons spécifiquement examiné le rôle de motifs moléculaires des stérols, de la charge interfaciale et de la capacité à former des liaisons H dans les interactions intermoléculaires menant à l’autoassemblage. Le comportement de phase a été caractérisé par calorimétrie différentielle à balayage (DSC), par spectroscopie infrarouge (IR) et par spectroscopie de résonance magnétique nucléaire du deutérium (²H NMR). Premièrement, nous avons établi certaines corrélations entre la structure des stérols, leur tendance à former des bicouches fluides en présence d'amphiphile monoalkylé et la perméabilité des grandes vésicules unilamellaires (LUV) formées. La nature des stérols module les propriétés de mélange avec de l’acide palmitique (PA). Les stérols portant une chaîne volumineuse en position C17 sont moins aptes à induire des bicouches fluides que ceux qui ont une chaîne plus simple, comme celle du cholestérol. Un grand ordre de la chaîne alkyle de PA est un effet commun à tous les stérols investigués. Il a été démontré que la perméabilité des LUV peut être contrôlée en utilisant des stérols différents. Cependant, ces stérols n’ont aucun impact significatif sur la sensibilité des Stérosomes au pH. Afin de créer des liposomes qui sont sensibles au pH et qui ont une charge positive à la surface, des Stérosomes composés de stéarylamine et de cholestérol (Chol) ont été conçus et caractérisés. Il a été conclu que l’état de protonation de l’amine, dans ce travail, ou du groupe carboxylique, dans un travail précédent, confère une sensibilité au pH et détermine la charge à la surface du liposome. Les premiers Stérosomes complètement neutres ont été fabriqués en utilisant un réseau de fortes liaisons H intermoléculaires. Le groupe sulfoxyde est capable de former de fortes liaisons H avec le cholestérol et les molécules d’eau. Une bicouche fluide métastable a été obtenue, à la température de la pièce, à partir d'un mélange équimolaire d’octadécyl méthyl sulfoxyde (OMSO) et de Chol. Ce comportement distinct a permis d’extruder le mélange pour former des LUV à la température de la pièce. Après 30 h, le temps de vie de la phase métastable, des Stérosomes stables et imperméables existaient toujours sous une forme solide. Un diagramme de température-composition a été proposé afin de résumer le comportement de phase des mélanges d’OMSO/Chol. Finalement, nous avons élaboré des Stérosomes furtifs en incorporant du polyéthylène glycol (PEG) avec une ancre de cholestérol (PEG-Chol) à l’interface de Stérosomes de PA/Chol. Jusqu’à 20 mol % de PEG-Chol peut être introduit sans perturber la structure de la bicouche. La présence du PEG-Chol n’a aucun impact significatif sur la perméabilité de la LUV. L'encapsulation active de la doxorubicine, un médicament contre le cancer, a été réalisée malgré la faible perméabilité de ces LUV et la présence du PEG à l’interface. L’inclusion de PEG a modifié considérablement les propriétés de l’interface et a diminué la libération induite par la variation de pH observée avec des LUV nues de PA/Chol. Cette formulation inédite est potentiellement utile pour l’administration intraveineuse de médicaments.

Les monuments "funéraires" thraces : une crise d'identité

Cette étude porte sur l’analyse de l’identité, en termes de fonction, des monuments érigés sous tumulus dans le territoire actuel de la Bulgarie. Ces monuments sont généralement datés du Ve au IIIe siècle avant notre ère et ont été associés aux peuples thraces qui ont évolué sur ce territoire durant cette époque. Les monuments thraces sous tumulus, aux structures en blocs de pierre ou en moellons, ou d’un mélange de matériaux et de techniques différentes, ont été invariablement recouverts de monticules de terre dès l’Antiquité. Les tumuli ainsi obtenus ont été utilisés à différentes fins par les peuples locaux jusqu’à l’époque moderne. Les études plus ou moins détaillées des monuments thraces sous tumulus, qui ont débuté dès la fin du XIXe siècle de notre ère, ainsi que l’accumulation rapide de nouveaux exemplaires durant les deux dernières décennies, ont permis de constater une grande variabilité de formes architecturales en ce qui a trait aux différentes composantes de ces constructions. Cette variabilité a poussé certains chercheurs à proposer des typologies des monuments afin de permettre une meilleure maîtrise des données, mais aussi dans le but d’appuyer des hypothèses portant sur les origines des différents types de constructions sous tumulus, ou sur les origines des différentes formes architectoniques identifiées dans leurs structures. Des hypothèses portant sur la fonction de ces monuments, à savoir, sur l’usage qu’en ont fait les peuples thraces antiques, ont également été émises : certains chercheurs ont argumenté pour un usage funéraire, d’autres pour une fonction cultuelle. Un débat de plus en plus vif s’est développé durant les deux dernières décennies entre chercheurs de l’un et de l’autre camp intellectuel. Il a été constamment alimenté par de nouvelles découvertes sur le terrain, ainsi que par la multiplication des publications portant sur les monuments thraces sous tumulus. Il est, de ce fait, étonnant de constater que ni les hypothèses portant sur les origines possibles de ces constructions, ni celles ayant trait à leurs fonctions, n’ont été basées sur des données tangibles – situation qui a eu pour résultat la désignation des monuments thraces par « tombes-temples-mausolées », étiquette chargée sinon d’un sens précis, du moins d’une certaine connotation, à laquelle le terme « hérôon » a été ajouté relativement récemment. Notre étude propose de dresser un tableau actuel des recherches portant sur les monuments thraces sous tumulus, ainsi que d’analyser les détails de ce tableau, non pas dans le but de trancher en faveur de l’une ou de l’autre des hypothèses mentionnées, mais afin d’expliquer les origines et la nature des problèmes que les recherches portant sur ces monuments ont non seulement identifiés, mais ont également créés. Soulignant un fait déjà noté par plusieurs chercheurs-thracologues, celui du manque frappant de données archéologiques exactes et précises dans la grande majorité des publications des monuments thraces, nous avons décidé d’éviter la tendance optimiste qui persiste dans les études de ces derniers et qui consiste à baser toute analyse sur le plus grand nombre de trouvailles possible dans l’espoir de dresser un portrait « complet » du contexte archéologique immédiat des monuments ; portrait qui permettrait au chercheur de puiser les réponses qui en émergeraient automatiquement, puisqu’il fournirait les éléments nécessaires pour placer l’objet de l’analyse – les monuments – dans un contexte historique précis, reconstitué séparément. Ce manque de données précises nous a porté à concentrer notre analyse sur les publications portant sur les monuments, ainsi qu’à proposer une approche théoriquement informée de l’étude de ces derniers, en nous fondant sur les discussions actuelles portant sur les méthodes et techniques des domaines de l’archéologie, de l’anthropologie et de l’histoire – approche étayée dans la première partie de cette thèse. Les éléments archéologiques (avant tout architecturaux) qui ont servi de base aux différentes hypothèses portant sur les constructions monumentales thraces sont décrits et analysés dans le deuxième volet de notre étude. Sur la base de cette analyse, et en employant la méthodologie décrite et argumentée dans le premier volet de notre thèse, nous remettons en question les différentes hypothèses ayant trait à l’identité des monuments. L’approche de l’étude des monuments thraces sous tumulus que nous avons adoptée tient compte tant de l’aspect méthodologique des recherches portant sur ceux-ci, que des données sur lesquelles les hypothèses présentées dans ces recherches ont été basées. Nous avons porté une attention particulière à deux aspects différents de ces recherches : celui du vocabulaire technique et théorique implicitement ou explicitement employé par les spécialistes et celui de la façon dont la perception de l’identité des monuments thraces a été affectée par l’emploi de ce vocabulaire. Ces analyses nous ont permis de reconstituer, dans le dernier volet de la présente étude, l’identité des monuments thraces telle qu’implicitement ou explicitement perçue par les thracologues et de comparer cette restitution à celle que nous proposons sur la base de nos propres études et observations. À son tour, cette comparaison des restitutions des différentes fonctions des monuments permet de conclure que celle optant pour une fonction funéraire, telle que nous la reconstituons dans cette thèse, est plus économe en inférences et mieux argumentée que celle identifiant les monuments thraces de lieux de culte. Cependant, l’impossibilité de réfuter complètement l’hypothèse des « tombes-temples » (notamment en raison du manque de données), ainsi que certains indices que nous avons repérés dans le contexte architectural et archéologique des monuments et qui pourraient supporter des interprétations allant dans le sens d’une telle identification de ces derniers, imposent, d’après nous, la réévaluation de la fonction des constructions thraces sous tumulus sur la base d’une restitution complète des pratiques cultuelles thraces d’après les données archéologiques plutôt que sur la base d’extrapolations à partir des textes grecs anciens. À notre connaissance, une telle restitution n’a pas encore été faite. De plus, le résultat de notre analyse des données archéologiques ayant trait aux monuments thraces sous tumulus, ainsi que des hypothèses et, plus généralement, des publications portant sur les origines et les fonctions de ces monuments, nous ont permis de constater que : 1) aucune des hypothèses en question ne peut être validée en raison de leur recours démesuré à des extrapolations non argumentées (que nous appelons des « sauts d’inférence ») ; 2) le manque flagrant de données ou, plus généralement, de contextes archéologiques précis et complets ne permet ni l’élaboration de ces hypothèses trop complexes, ni leur validation, justifiant notre approche théorique et méthodologique tant des monuments en question, que des études publiées de ceux-ci ; 3) le niveau actuel des connaissances et l’application rigoureuse d’une méthodologie d’analyse permettent d’argumenter en faveur de la réconciliation des hypothèses « funéraires » et « cultuelles » – fait qui ne justifie pas l’emploi d’étiquettes composites comme « templestombes », ni les conclusions sur lesquelles ces étiquettes sont basées ; 4) il y a besoin urgent dans le domaine de l’étude des monuments thraces d’une redéfinition des approches méthodologiques, tant dans les analyses théoriques des données que dans le travail sur le terrain – à défaut de procéder à une telle redéfinition, l’identité des monuments thraces sous tumulus demeurera une question d’opinion et risque de se transformer rapidement en une question de dogmatisme.