Protein folding: a perspective for biology, medicine and biotechnology

At the present time, protein folding is an extremely active field of research including aspects of biology, chemistry, biochemistry, computer science and physics. The fundamental principles have practical applications in the exploitation of the advances in genome research, in the understanding of different pathologies and in the design of novel proteins with special functions. Although the detailed mechanisms of folding are not completely known, significant advances have been made in the understanding of this complex process through both experimental and theoretical approaches. In this review, the evolution of concepts from Anfinsen's postulate to the "new view" emphasizing the concept of the energy landscape of folding is presented. The main rules of protein folding have been established from in vitro experiments. It has been long accepted that the in vitro refolding process is a good model for understanding the mechanisms by which a nascent polypeptide chain reaches its native conformation in the cellular environment. Indeed, many denatured proteins, even those whose disulfide bridges have been disrupted, are able to refold spontaneously. Although this assumption was challenged by the discovery of molecular chaperones, from the amount of both structural and functional information now available, it has been clearly established that the main rules of protein folding deduced from in vitro experiments are also valid in the cellular environment. This modern view of protein folding permits a better understanding of the aggregation processes that play a role in several pathologies, including those induced by prions and Alzheimer's disease. Drug design and de novo protein design with the aim of creating proteins with novel functions by application of protein folding rules are making significant progress and offer perspectives for practical applications in the development of pharmaceuticals and medical diagnostics.

Hypoglycemic activity of polysaccharide fractions containing ß-glucans from extracts of Rhynchelytrum repens (Willd.) C.E. Hubb., Poaceae

ß-Glucans are soluble fibers with physiological functions, such as interference with absorption of sugars and reduction of serum lipid levels. The objective of the present study was to analyze the distribution of ß-glucans in different tissues of the African grass species Rhynchelytrum repens and also to evaluate their hypoglycemic activity. Leaf blades, sheaths, stems, and young leaves of R. repens were submitted to extraction with 4 M KOH. Analysis of the fractions revealed the presence of arabinose, glucose, xylose, and traces of rhamnose and galactose. The presence of ß-glucan in these fractions was confirmed by hydrolyzing the polymers with endo-ß-glucanase from Bacillus subtilis, followed by HPLC analysis of the characteristic oligosaccharides produced. The 4 M KOH fractions from different tissues were subjected to gel permeation chromatography on Sepharose 4B, with separation of polysaccharides with different degrees of polymerization, the highest molecular mass (above 2000 kDa) being found in young leaves. The molecular mass of the leaf blade polymers was similar (250 kDa) to that of maize coleoptile ß-glucan used for comparison. The 4 M KOH fraction injected into rats with streptozotocin-induced diabetes showed hypoglycemic activity, reducing blood sugar to normal levels for approximately 24 h. This performance was better than that obtained with pure ß-glucan from barley, which decreased blood sugar levels for about 4 h. These results suggest that the activity of ß-glucans from R. repens is responsible for the use of this plant extract as a hypoglycemic drug in folk medicine.

Etude des inhibiteurs d'entrée de CXCR4 : corécepteur d'entrée du virus de l'immunodéficience humaine.

L’entrée virale du VIH-1 dans ses cellules cibles constitue une cible thérapeutique de choix. À l’heure actuelle, un inhibiteur de fusion et un inhibiteur ciblant le corécepteur CCR5 sont utilisés en thérapie. Dans notre étude, notre objectif était d’évaluer le profil antiviral et fonctionnel de plusieurs types moléculaires envisagés comme inhibiteurs d’entrée du corécepteur CXCR4, soient : 1) de dérivés peptidiques mimant des portions du récepteur 2) de dérivés peptidiques issus du ligand naturel de CXCR4, le SDF-1 et 3) de dérivés du puissant inhibiteur de faible poids moléculaire, le T140. Notre recherche se concentrait sur la mise au point de molécules capables d’inhiber l’entrée du VIH en ciblant sélectivement le corécepteur CXCR4 tout en conservant les fonctions naturelles de ce dernier. Parmi les molécules testées, certaines possèdent un grand potentiel dans le développement de nouveaux médicaments antirétroviraux.

Études sur la dérégulation des cytokines et des cellules Natural Killer chez les patients infectés par le VIH-1

La prolifération, la différenciation ainsi que les fonctions des cellules du système immunitaire sont contrôlées en partie par les cytokines. Lors de l’infection par le VIH-1, les défauts observés dans les fonctions, la maintenance, ainsi que la consistance des cellules du système immunitaire sont en large partie attribués à une production altérée des cytokines et à un manque d’efficacité au niveau de leurs effets biologiques. Durant ces études, nous nous sommes intéréssés à la régulation et aux fonctions de deux cytokines qui sont l’IL-18 et l’IL-21. Nous avons observé une corrélation inversée significative entre les concentrations sériques d’IL-18 et le nombre des cellules NK chez les patients infectés par le VIH-1. Nos expériences in vitro ont démontré que cette cytokine induit l’apoptose des cellules NK primaires et que cette mort peut être inhibée par des anticorps neutralisants spécifiques pour FasL et TNF-α. Cette mort cellulaire est due à l’expression de FasL sur les cellules NK et à la production de TNF-α par ces cellules. L’IL-18 augmente aussi la susceptibilité à la mort des cellules NK par un stimulus pro-apoptotique, en diminuant l’expression de la protéine anti-apoptotique Bcl-XL. Nous démontrons aussi que, contrairement à l’IL-18, les niveaux d’IL-18BP sont plus faibles dans les sérum de patients infectés. Ceci résulte sur une production non coordonnée de ces deux facteurs, aboutissant à des niveaux élevés d’IL-18 libre et biologiquement active chez les patients infectés. L’infection de macrophages in vitro induit la production d’IL-18 et réduit celle d’IL-18BP. De plus, l’IL-10 et le TGF-β, dont les concentrations sont élevées chez les patients infectés, réduisent la production d’IL-18BP par les macrophages in vitro. Finalement, nous démontrons que l’IL-18 augmente la réplication du VIH-1 dans les lymphocytes T CD4+ infectés. Les niveaux élevés d’IL-18 libres et biologiquement actives chez les patients infectés contribuent donc à l’immuno-pathogénèse induite par le VIH-1 en perturbant l’homéostasie des cellules NK ainsi qu’en augmentant la réplication du virus chez les patients. Ces études suggèrent donc la neutralisation des effets néfastes de l’IL-18 en utilisant son inhibiteur naturel soit de l’IL-18BP exogène. Ceci permettrait de moduler l’activité de l’IL-18 in vivo à des niveaux souhaitables. L’IL-21 joue un rôle clef dans le contrôle des infections virales chroniques. Lors de ces études, nous avons déterminé la dynamique de la production d’IL-21 lors de l’infection par le VIH-1 et sa conséquence sur la survie des cellules T CD4+ et la fréquence des cellules T CD8+ spécifiques au VIH-1. Nous avons démontré que sa production est compromise tôt au cours de l’infection et que les concentrations d’IL-21 corrèlent avec le compte de cellules T CD4+ chez les personnes infectées. Nos études ont démontré que le traitement antirétroviral restaure partiellement la production d’IL-21. De plus, l’infection par le VIH-1 de cellules T CD4+ humaines inhibe sa production en réduisant l’expression du facteur de transcription c-Maf. Nous avons aussi démontré que la fréquence des cellules T CD4+ spécifiques au VIH-1 qui produisent de l’IL-21 est réduite chez les patients virémiques. Selon nos résultats, l’IL-21 empêche l’apoptose spontanée des cellules T CD4+ de patients infectés et l’absence d’IL-21 réduit la fréquence des cellules T CD8+ spécifiques au VIH-1 chez ces patients. Nos résultats démontrent que l'IL-21R est exprimé de façon égale sur tous les sous-types de cellules NK chez les donneurs sains et chez les patients infectés. L’IL-21 active les protéines STAT-3, MAPK et Akt afin d'augmenter les fonctions effectrices des cellules NK. L'activation de STAT-3 joue un rôle clef dans ces fonctions avec ou sans un traitement avec de l'IL-21. L'IL-21 augmente l'expression des protéines anti-apoptotiques Bcl-2 et Bcl-XL, augmente la viabilité des cellules NK, mais ne possède aucun effet sur leur prolifération. Nous démontrons de plus que l'IL-21 augmente l'ADCC, les fonctions sécrétrices et cytotoxiques ainsi que la viabilité des cellules NK provenant de patients chroniquement infectés par le VIH-1. De plus, cette cytokine semble présenter ces effets sans augmenter en contrepartie la réplication du VIH-1. Elle permet donc d'inhiber la réplication virale lors de co-cultures autologues de cellules NK avec des cellules T CD4+ infectées d'une manière dépendante à l'expression de perforine et à l'utilisation de la protéine LFA-1. Les niveaux d’IL-21 pourraient donc servir de marqueurs biologiques pour accompagner les informations sur le taux de cellules T CD4+ circulantes en nous donnant des informations sur l’état de fonctionnalité de ce compartiment cellulaire. De plus, ces résultats suggèrent l’utilisation de cette cytokine en tant qu’agent immunothérapeutique pour restaurer les niveaux normaux d’IL-21 et augmenter la réponse antivirale chez les patients infectés par le VIH-1.

Le vieillissement au travail chez les infirmières et le personnel soignant d’expérience auprès de personnes en perte d’autonomie : activités professionnelles et cadres bureaucratiques en transformation

Cette thèse cherche à comprendre comment les transformations bureaucratiques influencent l’activité professionnelle des infirmières et du personnel soignant d’expérience dans le domaine des soins aux personnes âgées en perte d’autonomie depuis les années 90 au Québec. Elle s’inscrit dans une profonde remise en question de l’État-providence, de sa régulation hiérarchique, de son rapport avec le marché privé, et particulièrement des agences privées de placement du personnel. Prenant en compte le déploiement inégal des changements imposés de façon top down et promus par des considérations économiques visant une plus grande « performance » des services publics, plus près du milieu de vie de la personne, notre démarche tient aussi compte de la dimension relationnelle propre au travail infirmier, qui s’illustre par des formes différenciées tenant compte des modèles de pratique préconisés. Notre démarche s’attarde finalement aux rapports entre l’activité professionnelle et la prise de la retraite. À travers l’exploration du nouveau rôle attendu de l’infirmière, dont les habiletés de « chef » ou de « gestion d’équipe de travail » sont sollicitées à titre d’« intervenante pivot » ou de « gestionnaire de cas », et de la place importante qu’occupe la notion de compétences relationnelles dans la prescription de nouvelles modalités des services, plus près des besoins spécifiques de la personne, les données empiriques se présentent sous la forme d’un tableau hétérogène qui montre que ce ne sont pas toutes les infirmières qui souscrivent à ce type de pratique professionnelle. Leur âge, expérience et trajectoire professionnelle, le poste occupé ou encore le milieu de pratique influenceront le rapport entre leurs activités professionnelles et le cadre bureaucratique en transformation. La base empirique de la recherche est constituée d’une collecte de données réalisée entre janvier 2003 et juillet 2006 et qui comprend 9 entrevues exploratoires, 7 entrevues semi-dirigées auprès de retraité-e-s, infirmières, infirmières auxiliaires, 17 réunions incluant majoritairement des membres de la direction d’établissements, ainsi que des syndicats, 21 observations directes avec des infirmières, infirmières auxiliaires, préposées aux bénéficiaires et auxiliaires familiales et sociales, la passation de 112 questionnaires auprès de ces différentes catégories professionnelles, et 7 entrevues semi-dirigées complémentaires, réparties dans 4 établissements différents, sur deux territoires. Quatre grands constats ressortent de notre matériel empirique. Premièrement, la dimension relationnelle au sein des activités professionnelles du personnel soignant d’expérience ainsi que sa perception en ce qui concerne les compétences et l’âge présentent des formes contrastées, voire opposées. Si certains membres du personnel soignant estiment que les interactions professionnelles se sont considérablement réduites à la suite des transformations des dernières années et que la compétence n’est pas reliée à l’âge des professionnelles, les observations directes indiquent, au contraire, un rapport étroit entre ces deux derniers éléments qui s’illustre à travers de riches relations interpersonnelles. Les données quantitatives montrent, quant à elles, qu’une écrasante majorité de répondantes estiment que les compétences associées à leurs fonctions sont reconnues par l’organisation (89,3%), probablement sous l’angle de la conformité aux descriptions de travail, et qu’elles bénéficient d’une marge d’autonomie dans leur travail (83%). Deuxièmement, des résultats s’opposent également en ce qui concerne l’influence du cadre bureaucratique sur les « capacités » ou l’« intérêt » des infirmières d’expérience à maintenir un lien à l’emploi à la date d’éligibilité à la retraite. La majorité des répondantes s’estiment « incapables » de conserver un tel lien alors qu’une minorité d’entre elles exprime un intérêt face au nouveau rôle souhaité chez l’infirmière. Quantitativement, la prise de la retraite à bas âge est toutefois marquante, surtout pour celles qui occupent une fonction et possèdent une rémunération élevée (ex. cadres). Troisièmement, des contrastes apparaissent aussi en ce qui concerne les formes que prennent les rivalités entre les infirmières d’expérience et d’autres catégories professionnelles ainsi que dans les rapports intergénérationnels. Même si les trois quarts (76,2%) des répondantes d’expérience estiment que la répartition du travail devrait être le fruit d’une discussion entre elles et les plus jeunes, et non une imposition de la direction, près de la totalité (92,6%) veulent garder leurs acquis sociaux même si elles savent que la prochaine génération de travailleuses n’aura pas les mêmes avantages. Leur rapport face aux professionnelles d’agences privées de placement est également paradoxal. Huit répondantes sur dix (78,6%) perçoivent le fait que l’établissement recourt aux agences de placement contribue à alourdir leur travail, alors qu’une partie envisage de poursuivre leur activité professionnelle après leur date d’éligibilité à la retraite, par l’intermédiaire de ces mêmes agences. Finalement, il ressort de ce portrait hétérogène que la confrontation des changements du cadre bureaucratique sur l’activité professionnelle se manifestera différemment selon la vision paradigmatique qu’aura le personnel soignant de sa pratique. Les résultats quantitatifs et qualitatifs soulignent que ce paradigme sera influencé par trois dimensions : le territoire de pratique, le type d’établissement de services et l’unité spécifique de travail. Le style de gestion (traditionnel ou intégrateur) influencera également l’impact de ces changements. L’analyse et l’interprétation de l’influence différenciée des transformations bureaucratiques sur l’activité professionnelle s’illustrent par la manifestation de rapports plus conflictuels avec les autorités administrative et professionnelle, ainsi que dans les relations interprofessionnelles. Ces conflits ont émergé lors du passage d’un cadre bureaucratique historiquement construit sur un modèle médical (cure) qui considère la personne comme un « malade chronique » et associé à un style de gestion traditionnel, voire autoritaire, surtout dans certains CHSLD, à une approche « milieu de vie » privilégiant un modèle d’accompagnement (care) favorisant des services associés aux besoins spécifiques de la personne en perte d’autonomie, à titre de « partenaire actif ». Le style de gestion intégrateur de ce dernier modèle rapproche les domaines administratif et de soins de santé, approche que nous retrouvons davantage, mais non exclusivement, dans le cadre de soins à domicile. Une des conclusions majeures de cette thèse est la possibilité d’« enrichir les qualifications de base » (Le Boterf, 2005) des professionnelles lorsque le cadre bureaucratique et le style de gestion institués tendent vers un modèle care/intégrateur, ce qui constitue une forme de « compromis social » (Oiry, 2004). La « surutilisation » des effectifs (O’Brian-Pallas et al., 2005) qui en résulte peut expliquer, en partie, l’incontournable force d’attraction vers la retraite, dès la date d’admissibilité, du personnel soignant, quitte à ce qu’il poursuive ensuite ses activités professionnelles, selon des exigences personnelles, par le biais d’agences privées de placement. Les « fissures » (Laville, 2005) de la frontière entre les services publics et ceux du marché privé ne peuvent alors que s’accentuer, surtout lorsqu’on constate que le cinquième des effectifs, soit 14, 000 infirmières de 55 ans et plus, est potentiellement admissible à la retraite dès maintenant (OIIQ, 2008a).

Étude du mécanisme d’augmentation de la relâche virale par la protéine Vpu du VIH-1

Les différentes protéines accessoires du VIH-1, l’agent étiologique du SIDA, optimisent la réplication et la propagation du virus in vivo. Parmi ces dernières figure Vpu, l’antagoniste du facteur de restriction nommé Tetherin qui prévient la relâche des particules virales à partir de la surface de cellules infectées. En diminuant son expression de surface, Vpu prévient l’incorporation de ce facteur de restriction dans la particule virale en formation et conséquemment, empêche la formation d’une ancre protéique reliant le virus mature à la membrane plasmique de la cellule infectée. La mécanistique sous-jacente n’était cependant pas connue. Cette présente thèse relate nos travaux exécutés afin d’élucider la dynamique des mécanismes cellulaires responsables de cet antagonisme. Une approche de mutagénèse dirigée a d’abord permis d’identifier deux régions contenant des déterminants de la localisation de Vpu dans le réseau trans-Golgi (RTG), puis de démontrer la relation existante entre cette distribution et l’augmentation de la relâche des particules virales. Des expériences subséquentes de marquage métabolique suivi d’une chasse exécutées dans des systèmes cellulaires où Tetherin est exprimée de façon endogène ont suggéré le caractère dispensable de l’induction par Vpu de la dégradation du facteur de restriction lors de son antagonisme. En revanche, une approche de réexpression de Tetherin conduite en cytométrie en flux, confirmée en microscopie confocale, a mis en évidence une séquestration de Tetherin dans le RTG en présence de Vpu, phénomène qui s’est avéré nécessiter l’interaction entre les deux protéines. L’usage d’un système d’expression de Vpu inductible conjugué à des techniques de cytométrie en flux nous a permis d’apprécier l’effet majeur de Vpu sur la Tetherin néo-synthétisée et plus mineur sur la Tetherin de surface. En présence de Vpu, la séquestration intracellulaire de la Tetherin néo-synthétisée et la légère accélération de l’internalisation naturelle de celle en surface se sont avérées suffisantes à la réduction de son expression globale à la membrane plasmique et ce, à temps pour l’initiation du processus de relâche virale. À la lumière de nos résultats, nous proposons un modèle où la séquestration de la Tetherin néo-synthétisée dans le RTG préviendrait le réapprovisionnement de Tetherin en surface qui, combinée avec l’internalisation naturelle de Tetherin à partir de la membrane plasmique, imposerait l’établissement d’un nouvel équilibre de Tetherin incompatible avec une restriction de la relâche des particules virales. Cette thèse nous a donc permis d’identifier un processus par lequel Vpu augmente la sécrétion de virus matures et établit une base mécanistique nécessaire à la compréhension de la contribution de Vpu à la propagation et à la pathogénèse du virus, ce qui pourrait mener à l’élaboration d’une stratégie visant à contrer l’effet de cette protéine virale.

Vitamine K et fonctions cognitives chez la personne âgée en santé : une approche épidémiologique nutritionnelle

La vitamine K fait l’objet d’un intérêt croissant en regard du rôle qu’elle peut jouer dans la santé humaine hormis celui bien établi dans la coagulation sanguine. De plus en plus d’études expérimentales lui confèrent des fonctions dans le système nerveux central, particulièrement dans la synthèse des sphingolipides, l’activation de la protéine vitamine K-dépendante Gas6 et la protection contre les dommages oxydatifs. Toutefois, il demeure beaucoup moins bien établi si la perturbation de ces fonctions peut conduire à des déficits cognitifs. L’objectif principal de cette thèse est de vérifier l’hypothèse selon laquelle le statut vitaminique K des personnes âgées en santé est un déterminant de la performance cognitive. En vue de la réalisation de cet objectif, une meilleure compréhension des indicateurs du statut vitaminique K s’avérait nécessaire. Chacune des études présentées vise donc un objectif spécifique : 1) évaluer le nombre de rappels alimentaires de 24 heures non consécutifs nécessaire pour mesurer l’apport habituel de vitamine K des personnes âgées; 2) évaluer la valeur d’une seule mesure de la concentration sérique de vitamine K comme marqueur de l’exposition à long terme; et 3) examiner l’association entre le statut vitaminique K et la performance cognitive des personnes âgées en santé de la cohorte québécoise NuAge. Trois dimensions cognitives ont été évaluées soient la mémoire épisodique verbale et non-verbale, les fonctions exécutives et la vitesse de traitement de l’information. Cette thèse présente la première étude appuyant l’hypothèse d’un rôle de la vitamine K dans la cognition chez les personnes âgées. Spécifiquement, la concentration sérique de vitamine K a été associée positivement à la performance en mémoire épisodique verbale, et plus particulièrement au processus de consolidation de la trace mnésique. En accord avec les travaux chez l’animal et l’action de la protéine Gas6 dans l’hippocampe, un rôle spécifique de la vitamine K à l’étape de consolidation est biologiquement plausible. Aucune association significative n’a été observée avec les fonctions exécutives et la vitesse de traitement de l’information. Parallèlement, il a été démontré qu’une mesure unique de la concentration sérique de vitamine K constitue une mesure adéquate de l’exposition à long terme à la vitamine K. De même, il a été établi que six à 13 rappels alimentaires de 24 heures sont nécessaires pour estimer précisément l’apport de vitamine K des personnes âgées en santé. Collectivement, les résultats de ces deux études fournissent des informations précieuses aux chercheurs permettant une meilleure interprétation des études existantes et une meilleure planification des études futures. Les résultats de cette thèse constituent une avancée importante dans la compréhension du rôle potentiel de la vitamine K dans le système nerveux central et renforce la nécessité qu’elle soit considérée en tant que facteur nutritionnel du vieillissement cognitif, en particulier chez les personnes traitées par un antagoniste de la vitamine K.

A Psychophysical Assessment of Multisensory Processing and Multiple Object Tracking in Autism Spectrum Disorders

Les troubles du spectre autistique (TSA) sont actuellement caractérisés par une triade d'altérations, incluant un dysfonctionnement social, des déficits de communication et des comportements répétitifs. L'intégration simultanée de multiples sens est cruciale dans la vie quotidienne puisqu'elle permet la création d'un percept unifié. De façon similaire, l'allocation d'attention à de multiples stimuli simultanés est critique pour le traitement de l'information environnementale dynamique. Dans l'interaction quotidienne avec l'environnement, le traitement sensoriel et les fonctions attentionnelles sont des composantes de base dans le développement typique (DT). Bien qu'ils ne fassent pas partie des critères diagnostiques actuels, les difficultés dans les fonctions attentionnelles et le traitement sensoriel sont très courants parmi les personnes autistes. Pour cela, la présente thèse évalue ces fonctions dans deux études séparées. La première étude est fondée sur la prémisse que des altérations dans le traitement sensoriel de base pourraient être à l'origine des comportements sensoriels atypiques chez les TSA, tel que proposé par des théories actuelles des TSA. Nous avons conçu une tâche de discrimination de taille intermodale, afin d'investiguer l'intégrité et la trajectoire développementale de l'information visuo-tactile chez les enfants avec un TSA (N = 21, âgés de 6 à18 ans), en comparaison à des enfants à DT, appariés sur l’âge et le QI de performance. Dans une tâche à choix forcé à deux alternatives simultanées, les participants devaient émettre un jugement sur la taille de deux stimuli, basé sur des inputs unisensoriels (visuels ou tactiles) ou multisensoriels (visuo-tactiles). Des seuils différentiels ont évalué la plus petite différence à laquelle les participants ont été capables de faire la discrimination de taille. Les enfants avec un TSA ont montré une performance diminuée et pas d'effet de maturation aussi bien dans les conditions unisensorielles que multisensorielles, comparativement aux participants à DT. Notre première étude étend donc des résultats précédents d'altérations dans le traitement multisensoriel chez les TSA au domaine visuo-tactile. Dans notre deuxième étude, nous avions évalué les capacités de poursuite multiple d’objets dans l’espace (3D-Multiple Object Tracking (3D-MOT)) chez des adultes autistes (N = 15, âgés de 18 à 33 ans), comparés à des participants contrôles appariés sur l'âge et le QI, qui devaient suivre une ou trois cibles en mouvement parmi des distracteurs dans un environnement de réalité virtuelle. Les performances ont été mesurées par des seuils de vitesse, qui évaluent la plus grande vitesse à laquelle des observateurs sont capables de suivre des objets en mouvement. Les individus autistes ont montré des seuils de vitesse réduits dans l'ensemble, peu importe le nombre d'objets à suivre. Ces résultats étendent des résultats antérieurs d'altérations au niveau des mécanismes d'attention en autisme quant à l'allocation simultanée de l'attention envers des endroits multiples. Pris ensemble, les résultats de nos deux études révèlent donc des altérations chez les TSA quant au traitement simultané d'événements multiples, que ce soit dans une modalité ou à travers des modalités, ce qui peut avoir des implications importantes au niveau de la présentation clinique de cette condition.

Polymères de coordination et éponge cristalline : de nouveaux matériaux pour la conversion de l’énergie solaire et la résolution de la structure cristalline de composés huileux.

Le premier volet de ce travail portera sur l’expérience acquise lors d’un stage d’étude à Tokyo, au Japon, dans le groupe de recherche du Pr. Makoto Fujita, une sommité d’envergure internationale dans le domaine de l’auto-assemblage. En continuité avec les plus récents travaux du Pr. Fujita, des systèmes poreux auto-assemblés présentant des cavités fonctionnalisées ont été développés dans le but d’encapsuler des acides gras afin d’en déterminer la structure cristalline. Ces éponges ont été caractérisées par des techniques courantes telles que la spectroscopie à résonance magnétique nucléaire 1H, 13C{1H} et Cosy, la spectrométrie de masse, l’analyse élémentaire, la microscopie optique infrarouge ainsi que la diffraction des rayons X. Une autre approche employée pour obtenir de meilleures propriétés spectroscopiques fut la synthèse de dendrimères métalliques de génération 0. Un nouveau ligand de type 1,3,5-triazine a été synthétisé par une réaction typique de cyclisation de nitrile en présence catalytique d’hydrure de sodium. Des espèces mono-, bis- et trinucléaire de Ru(II) furent synthétisés ainsi que deux espèces hétérométalliques de Ru(II)/Pt(II) et de Ru(II)/Os(II). Tous les complexes obtenus furent caractérisés par spectroscopie à résonance magnétique nucléaire (1H, 13C{1H} et Cosy) à l’état liquide, par spectroscopie de masse à haute résolution et par analyse élémentaire. La génération de dihydrogène à partir de l’espèce hétérométallique a été étudiée. Les propriétés optiques et électroniques ont été analysées par spectroscopie UV-Vis, par analyse de la luminescence, du temps de vie de luminescence, par des analyses de rendement quantique ainsi que par des analyses de voltampérométrie cyclique à balayage. Finalement, dans le but d’améliorer les propriétés spectroscopiques d’absorption de complexes métalliques, nous avons synthétisé une série de polymères homo- et hétérométalliques, intégrant des ligands de type bis(2,2’:6,2’’-terpyridine). Les complexes générés furent caractérisés par diverses techniques tel que la spectroscopie à résonance magnétique nucléaire (1H, 13C{1H} et Cosy) à l’état liquide, par spectroscopie de masse à haute résolution ainsi que par analyse élémentaire. Les propriétés optiques et électroniques ont été analysées par spectroscopie UV-Vis, par analyse de la luminescence, du temps de vie de luminescence, par des analyses de rendement quantique ainsi que par des analyses de voltampérométrie cyclique à balayage.

Étude exploratoire de la phase d’usage des produits électroniques en vue de minimiser les impacts environnementaux : le cas du téléviseur

À cause de leur impact environnemental élevé, les déchets d’équipements électriques et électroniques (DEEE) sont un problème majeur pour les pays développés. La consommation importante de produits électroniques, dont la durée d’utilisation est de plus en plus courte, a entrainé une production croissante de DEEE. C’est dans ce contexte que l’Union européenne a instauré en 2003 la responsabilité élargie des producteurs (REP). Cet outil de politique environnementale a rendu légalement responsables les fabricants de la mise en oeuvre et du financement d’un programme d’intendance des DEEE. Alors que la REP vise principalement le traitement écologique des DEEE, cet instrument ne permet pas de réduire les quantités considérables qui sont produites par les consommateurs. Cette situation est d’autant plus inquiétante que les gains environnementaux obtenus, grâce à l’implantation de la REP, ont été annulés au regard de l’augmentation continue de la consommation de biens électroniques à l’échelle mondiale. En réponse à cette problématique, la présente thèse porte sur les pratiques de l’usager au cours de la phase de consommation des appareils électroniques (aussi appelée phase d’usage). Cette étape du cycle de vie regroupe l’achat, l’utilisation, la réparation et la mise au rebut des biens. Une approche qualitative de type exploratoire faisant appel à l’étude de cas a été utilisée. Le téléviseur, retenu comme cas d’étude, illustre des enjeux partagés par plusieurs équipements électroniques, tels que : la fréquente mise sur le marché de nouveaux modèles, le bas prix d’acquisition comparé au coût de la réparation et l’influence de la mode sur les choix effectués par le consommateur. Ces facteurs facilitent le remplacement des biens et, par conséquent, pourraient entrainer leur fin de vie prématurée qui se matérialise à travers différentes formes d’obsolescence. Dans le cadre de cette étude de cas, une trentaine d’entrevues semi-dirigées a été réalisée avec des usagers et réparateurs de produits électroniques en vue de documenter les différentes sous-étapes de la phase d’usage d’un téléviseur. Sur la base des informations recueillies, l’objectif de cette thèse est de formuler des recommandations, à destination des autorités politiques, qui pourront permettre une minimisation des impacts environnementaux liés à la phase d’usage des appareils électroniques. Les résultats ont permis de mettre en évidence, via le rôle et le statut singulier occupé par le téléviseur dans les foyers, les comportements de l’usager contribuant à augmenter l’empreinte écologique associée à la phase d’usage. L’acquisition de nombreux biens électroniques et non électroniques suite à l’achat du téléviseur, ses multiples fonctionnalités le rapprochant de celles de l’ordinateur et des tablettes, ainsi que la fin de vie prématurée de produits fonctionnels, mais obsolètes d’un point de vue technologique, font partie des résultats de cette recherche. En lien avec ces constats, cette étude propose des instruments de politique environnementale, dont l’affichage de la durée de vie des équipements électroniques, destinés à aider le consommateur à réaliser des choix plus éclairés au moment de l’achat. D’autres orientations, telles que la possibilité d’évoluer vers une réglementation horizontale, c’est-à-dire un cadre législatif qui ne se basera plus sur le produit individuel, mais sur l’ensemble des appareils ayant des fonctionnalités similaires, sont exposées. Par ailleurs, cette recherche explore certains leviers pouvant minimiser le phénomène de fin de vie prématurée des appareils électroniques, tels que l’envoi de biens obsolètes et fonctionnels des pays développés vers ceux en développement pour permettre leur réutilisation et la tendance du Do-It- Yourself dans la réparation des produits électroniques.

Dynamique de croissance par plasma RF magnétron des couches minces à base d’oxyde de zinc

Le but de cette thèse était d’étudier la dynamique de croissance par pulvérisation par plasma RF magnétron des couches minces à base d’oxyde de zinc destinées à des applications électroniques, optoélectroniques et photoniques de pointe. Dans ce contexte, nous avons mis au point plusieurs diagnostics permettant de caractériser les espèces neutres et chargées dans ce type de plasmas, notamment la sonde électrostatique, la spectroscopie optique d’émission et d’absorption, ainsi que la spectrométrie de masse. Par la suite, nous avons tenté de corréler certaines caractéristiques physiques de croissance des couches de ZnO, en particulier la vitesse de dépôt, aux propriétés fondamentales du plasma. Nos résultats ont montré que l’éjection d’atomes de Zn, In et O au cours de la pulvérisation RF magnétron de cibles de Zn, ZnO et In2O3 n’influence que très peu la densité d’ions positifs (et donc la densité d’électrons en supposant la quasi-neutralité) ainsi que la fonction de distribution en énergie des électrons (populations de basse et haute énergie). Cependant, le rapport entre la densité d’atomes d’argon métastables (3P2) sur la densité électronique décroît lorsque la densité d’atomes de Zn augmente, un effet pouvant être attribué à l’ionisation des atomes de Zn par effet Penning. De plus, dans les conditions opératoires étudiées (plasmas de basse pression, < 100 mTorr), la thermalisation des atomes pulvérisés par collisions avec les atomes en phase gazeuse demeure incomplète. Nous avons montré que l’une des conséquences de ce résultat est la présence d’ions Zn+ suprathermiques près du substrat. Finalement, nous avons corrélé la quantité d’atomes de Zn pulvérisés déterminée par spectroscopie d’émission avec la vitesse de dépôt d’une couche mince de ZnO mesurée par ellipsométrie spectroscopique. Ces travaux ont permis de mettre en évidence que ce sont majoritairement les atomes de Zn (et non les espèces excitées et/ou ioniques) qui gouvernent la dynamique de croissance par pulvérisation RF magnétron des couches minces de ZnO.

La notion de bonne foi dans les immunités législatives au Québec : entre imprécision et redondance

Les immunités législatives pour bonne foi sont une composante importante des règles spécifiques s’appliquant à la responsabilité civile des administrations publiques. Apparues dans les années 1940 au Québec, elles visent à insuffler à la responsabilité civile les considérations propres à l’action étatique (difficulté des tâches, pouvoir discrétionnaire, liberté d’action, etc.). Or, la notion principale de ces immunités, la bonne foi, est d’une nature fragile. Tiraillée entre une vision subjective et objective, elle souffre de nombreuses lacunes. Originalement fondée sur l’évaluation de l’état d’esprit d’une personne, la bonne foi reproduit dorénavant le concept de faute lourde présent en responsabilité civile. Il en résulte un système qui crée de la confusion sur l’état mental nécessaire pour entrainer la responsabilité d’une administration publique. Au surplus, le régime de la bonne foi est variable et change selon les fonctions exercées par les administrations publiques. Ces attributs mettent en exergue le peu d’utilité de cette notion : la bonne foi dédouble plusieurs éléments déjà présents en responsabilité civile québécoise et partant de là, affaiblit sa place comme règle particulière applicable aux administrations publiques. Bref, par son caractère adaptable, la bonne foi est un calque de la responsabilité civile québécoise et son faible apport embrouille le régime de cette dernière.

Ground- and excited-state properties of M-center oxygen vacancy aggregates in the bulk and the surface of MgO

Aggregates of oxygen vacancies (F centers) represent a particular form of point defects in ionic crystals. In this study we have considered the combination of two oxygen vacancies, the M center, in the bulk and on the surface of MgO by means of cluster model calculations. Both neutral and charged forms of the defect M and M+ have been taken into account. The ground state of the M center is characterized by the presence of two doubly occupied impurity levels in the gap of the material; in M+ centers the highest level is singly occupied. For the ground-state properties we used a gradient corrected density functional theory approach. The dipole-allowed singlet-to-singlet and doublet-to-doublet electronic transitions have been determined by means of explicitly correlated multireference second-order perturbation theory calculations. These have been compared with optical transitions determined with the time-dependent density functional theory formalism. The results show that bulk M and M+ centers give rise to intense absorptions at about 4.4 and 4.0 eV, respectively. Another less intense transition at 1.3 eV has also been found for the M+ center. On the surface the transitions occur at 1.6 eV (M+) and 2 eV (M). The results are compared with recently reported electron energy loss spectroscopy spectra on MgO thin films.

Development of CHH family recombinant hormones and RNAi for induced maturation of Penaeus monodon

About 80 years ago, the neurosecretory eyestalk structures and their role in endocrine regulation was recognized in crustaceans. After the recognition it took half a century to identify the first peptide hormone. Till date a large number of homologous peptides of crustacean hyperglycaemic hormone and moult-inhibiting hormone have been identified, consequently they are called the CHH family hormones. This family comprises of highly multifunctional peptides which according to sequences and precursor structures can be divided into two subfamilies, type-I (CHH/ITP) and II (MIH, MOIH, VIH/GIH) (Webster et al., 2012). The XO-SG complex has been the major site of the two subfamilies. The advent of molecular techniques resulted in the characterization of different precursors of CHH, MIH and GIH; these hormones consist of a signal peptide, but only the preprohormone of CHHs contain a precursor- related peptide (CPRP) located between the signal and the mature hormone (Weidemann et al., 1989; Klein et al., 1993b; De Kleijn and Van Herp, 1995). The essentialities of the gene structure comply with the functions of the CHH family hormones. The CHH family hormone functions are inhibitory as well as stimulatory in the process of reproduction and maturation

Polyphase Implementation of Non-recursive Comb Decimators for Sigma-Delta A/D Converters

In a sigma-delta analog to digital (A/D) As most of the sigma-delta ADC applications require converter, the most computationally intensive block is decimation filters with linear phase characteristics, the decimation filter and its hardware implementation symmetric Finite Impulse Response (FIR) filters are may require millions of transistors. Since these widely used for implementation. But the number of FIR converters are now targeted for a portable application, filter coefficients will be quite large for implementing a a hardware efficient design is an implicit requirement. narrow band decimation filter. Implementing decimation In this effect, this paper presents a computationally filter in several stages reduces the total number of filter efficient polyphase implementation of non-recursive coefficients, and hence reduces the hardware complexity cascaded integrator comb (CIC) decimators for and power consumption [2]. Sigma-Delta Converters (SDCs). The SDCs are The first stage of decimation filter can be operating at high oversampling frequencies and hence implemented very efficiently using a cascade of integrators require large sampling rate conversions. The filtering and comb filters which do not require multiplication or and rate reduction are performed in several stages to coefficient storage. The remaining filtering is performed reduce hardware complexity and power dissipation. either in single stage or in two stages with more complex The CIC filters are widely adopted as the first stage of FIR or infinite impulse response (IIR) filters according to decimation due to its multiplier free structure. In this the requirements. The amount of passband aliasing or research, the performance of polyphase structure is imaging error can be brought within prescribed bounds by compared with the CICs using recursive and increasing the number of stages in the CIC filter. The non-recursive algorithms in terms of power, speed and width of the passband and the frequency characteristics area. This polyphase implementation offers high speed outside the passband are severely limited. So, CIC filters operation and low power consumption. The polyphase are used to make the transition between high and low implementation of 4th order CIC filter with a sampling rates. Conventional filters operating at low decimation factor of '64' and input word length of sampling rate are used to attain the required transition '4-bits' offers about 70% and 37% of power saving bandwidth and stopband attenuation. compared to the corresponding recursive and Several papers are available in literature that deals non-recursive implementations respectively. The same with different implementations of decimation filter polyphase CIC filter can operate about 7 times faster architecture for sigma-delta ADCs. Hogenauer has than the recursive and about 3.7 times faster than the described the design procedures for decimation and non-recursive CIC filters.