Étude Numérique d'identification des sources acoustiques d'une pale de ventilateur

Dans les turbomachines, le bruit du volume tournant est considéré comme une source majeure d’inconfort. La connaissance et l’identification des sources de bruit du rotor sont primordiales pour la conception d’une machine silencieuse et énergétiquement plus efficace. Ce document examine la capacité à la fois de la décomposition orthogonale aux valeurs (POD) et la décomposition aux valeurs singulières (SVD) à identifier les zones sur la surface d’une source (pale de ventilateur) fixe ou en mouvement subsonique qui contribuent le plus à la puissance acoustique rayonnée. La méthode de calcul de la dynamique des fluides (CFD) du code source OpenFoam est utilisée comme une première étape pour évaluer le champ de pression à la surface de la pale en mouvement subsonique. Les fluctuations de ce champ de pression permettent d’estimer à la fois le bruit de charge et la puissance sonore qui est rayonnée par la pale basée sur l’analogie acoustique de Ffowcs Williams et Hawkings (FW&H). Dans une deuxième étape, le bruit de charge estimé est également utilisé tant pour les approches POD et SVD. On remarque que la puissance sonore reconstruite par les deux dernières approches en se fondant uniquement sur les modes acoustiques les plus importants est similaire à celle prédite par l’analogie de FW&H. De plus, les modes les plus rayonnants estimés par la méthode SVD sont projetés sur la surface de la pale, mettant ainsi en évidence leurs emplacements. Il est alors prévu que cette identification soit utilisée comme guide pour l’ingénieur dans la conception d’une roue moins bruyante.

Influence de la taille et de la gradation des particules sur la résistance au cisaillement et le comportement dilatant des matériaux granulaires

Résumé : Cette étude examine l'impact de la taille et de la gradation de particules sur les corrélations théoriques et empiriques existantes les plus connues entre la résistance au cisaillement et le comportement dilatatant des matériaux granulaires en condition de déformation plane et en compression triaxiale drainée. À cette fin, 276 tests de cisaillements symétriques directs et 35 tests de compressions triaxiales drainées ont été menés sur des échantillons composés de billes de basalte (particules rondes), et de sables constitués de particules angulaires (sable de Péribonka et sable d'Eastmain) sur une échelle de 63 µm à 2000 µm afin d'évaluer leur résistance au cisaillement et leur comportement de dilatance sur une vaste échelle de pressions normales et de densités relatives initiales. Premièrement, la fiabilité et l'applicabilité des limites de mesure à l’aide de tests physiques de cisaillements symétriques directs dans l'interprétation de la résistance au cisaillement frictionnel en déformation plane des matériaux granulaires ont été discutées et confirmées par l'usage du code informatique DEM, SiGran. L'accent a été particulièrement mis sur la validation du modèle DEM au moyen de comparaison des résultats des simulations DEM avec leurs équivalents physiques à une échelle macro. Les résultats virtuels DSA sont abordés du point de vue de la coaxialité entre les principales tensions et les principales directions des paliers de pression ainsi que de la déviation de la direction d'extension nulle à partir de la direction horizontale. Les résultats numériques fournissent également des données quantitatives sur les différentes formes d'énergie consommées durant le cisaillement confirmées par d'autres résultats physiques et numériques publiés. Sur la base des postulats précédents, un examen minutieux des résultats des essais de cisaillements directs et de données issues de la littérature a été accompli afin d'évaluer la fiabilité des formules empiriques bien connues de Bolton et Collins et al. avec leurs constantes couramment employées en condition de déformation plane. L'étude montre qu'une application des relations empiriques de force-dilatation de cisaillement avec les constantes proposées par Bolton (1986) et Collins et al. (1992) aux sables ayant une distribution de taille de particules différente peut conduire à surestimer leurs valeurs en terme de force de cisaillement. Dans cette étude, les coefficients des équations de Bolton et Collins et al. ont donc été ajustée afin de prendre en compte les caractéristiques des particules, en particulier le diamètre médian, D50. De manière analogue, les effets microstructuraux imposés par la géométrie interne des particules (par exemple la taille, la forme et la gradation des particules) sur la relation tension-dilatation très connue, celle de Rowe (1962), et son ajustement empirique en condition triaxiale drainée ont été examinés dans cette étude. Une comparaison des prédictions des formules proposées avec les données de force de cisaillement issues de la littérature fournit de nombreuses preuves en faveur des contraintes mises en place au sein des relations existantes de force-dilatation de cisaillement en condition de déformation plane et triaxiale. Ces comparaisons prouvent également que la prise en compte de la taille des grains conduit à des résultats plus tangibles que lorsque la taille de la particule n'est pas considérée. Les formules de force-dilatation ajustées peuvent se révéler avantageuses pour évaluer indépendamment la cohérence des forces de cisaillement déterminées expérimentalement et pour introduire des lois d’écoulement plus précises dans les analyses géotechniques analytiques et numériques.

Role of the human chymase (CMA1) in the conversion of big-endothelin-1 to endothelin-1 (1-31)

Abstract : The chymase-dependant pathway responsible for converting Big ET-1 to ET-1 was established in vitro. It has only been recently, in 2009, that our group demonstrated that the conversion of Big ET-1 to ET-1 (1-31) can occur in vivo in mice (Simard et al., 2009), knowing that ET-1 (1-31) is converted to ET-1 via NEP in vivo (Fecteau et al., 2005). In addition, our laboratory demonstrated in 2013 that mMCP-4, the murine analogue of human chymase, produces ET-1 (1-31) from the Big ET-1 precursor (Houde et al. 2013). Thus far, in the literature, there are no specific characterizations of recombinant chymases (human or murine). In fact, the group of Murakami published in 1995 a study characterizing the CMA1 (human chymase) in a chymostatin-dependent fashion, using Angiotensin I as a substrate (Murakami et al., 1995). However, chymostatin is a non-specific inhibitor of chymase. It has been shown that chymostatin can inhibit elastase, an enzyme that can convert Angiotensin I to Angiotensin II (Becari et al., 2005). Based on these observations, the proposed hypothesis in the present study suggests that recombinant as well as extracted CMA1 from LUVA (human mast cell line), in addition to soluble fractions of human aortas, convert Big ET-1 into ET-1 (1-31 ) in a TY-51469 (a chymase-specific inhibitor) sensitive manner. In a second component, we studied the enzyme kinetics of CMA1 with regard to the Big ET-1 and Ang I substrate. The affinity of CMA1 against Big ET-1 was greater compared to Ang I (KM Big ET- 1: 12.55 μM and Ang I: 37.53 μM). However, CMA1 was more effective in cleaving Ang I compared to Big ET-1 (Kcat / KM Big ET-1: 6.57 x 10-5 μM-1.s-1 and Ang I: 1.8 x 10-4 ΜM-1.s- 1). In a third component involving in vivo experiments, the pressor effects of Big ET-1, ET-1 and Ang I were tested in conscious mMCP-4 KO mice compared to wild-type mice. The increase in mean arterial pressure after administration of Big ET-1 was greater in wild-type mice compared to mMCP- 4 KO mice. This effect was not observed after administration of ET-1 and / or Ang I.

Gestion des matières résiduelles dans les écoquartiers

Dans un monde où plus de la moitié de la population demeure désormais en milieu urbain, et où les villes exercent une pression toujours plus importante sur les ressources naturelles et les écosystèmes, il est plus que jamais essentiel de remplacer les modes traditionnels d’urbanisation par de nouvelles pratiques axées sur le développement durable. C’est dans ce contexte qu’ont émergé les premiers écoquartiers en Europe, puis en Amérique du Nord, au cours des dernières décennies. Le Québec accuse un certain retard en ce qui concerne le développement de ce type de quartiers durables, notamment axés sur une gestion plus efficiente et environnementalement responsable des matières résiduelles. Avec l’aide des outils législatifs et politiques en vigueur, la mise en place de nouveaux écoquartiers constitue une occasion d’optimiser la gestion des matières résiduelles dans la province, tout en assurant un développement urbain respectueux des principes du développement durable. La mise en oeuvre de pratiques de gestion des matières résiduelles inspirées d’exemples européens et nord-américains faciliterait aussi le développement de nouveaux projets d’écoquartiers au Québec. C’est dans ce contexte que s’inscrit l’objectif principal du présent essai, soit de proposer des modèles européens et nord-américains de gestion des matières résiduelles, afin de les intégrer aux projets d’écoquartiers actuels et futurs au Québec. Les cinq écoquartiers retenus en guise de modèles parmi les douze analysés ont, à l’instar des autres, obtenu une performance environnementale élevée; cependant, c’est leur application fructueuse des sphères économique et sociale du développement durable qui leur ont permis de se démarquer, notamment en ce qui concerne le niveau d’implication citoyenne dans ces quartiers. La transférabilité des pratiques de gestion des matières résiduelles de ces modèles, soit Augustenborg, BedZED, EVA-Lanxmeer, Hammarby Sjöstad et Kronsberg, dans le contexte québécois a été évaluée. Les pratiques retenues, au nombre de trois par écoquartier, semblent généralement transférables au Québec sans que des modifications majeures ne soient nécessaires. Néanmoins, certaines de ces pratiques, dont la tenue de réunions citoyennes de planification environnementale analogues à celles d’EVA-Lanxmeer, nécessitent un changement de mentalité important de la part de la population et des décideurs politiques, ce qui risque d’en compliquer ou retarder l’application. D’autres pratiques nécessiteraient certains investissements en matière d’infrastructures ou de formation. En fin de compte, ces pratiques et les recommandations formulées en conclusion de l’essai constituent autant d’opportunités de développer une gestion des matières résiduelles plus efficace et durable au Québec, en autant que la volonté politique et la participation citoyenne soient au rendez-vous.

Influence de l’hypoxie dans la régulation du pH et les conséquences dans la progression tumorale et la résistance à la chimiothérapie

Résumé : La formation de métastases s’inscrit comme la finalité d’un processus darwinien dans lequel les cellules tumorales subissent des altérations génétiques et épigénétiques dans l’unique but de préserver un avantage prolifératif. L’environnement hypoxique, caractéristique des tumeurs solides, se révèle comme une pression de sélection et un facteur déterminant dans la progression tumorale. Face à l’hypoxie, une des adaptations majeures des cellules tumorales est le déséquilibre du pH cellulaire qui mène à la formation de métastases et à la résistance à la chimiothérapie. Cette thèse met en lumière de nouveaux liens moléculaires entre l’hypoxie et la régulation du pH dans des contextes d’invasion cellulaire et de chimiorésistance. Les échangeurs d’ions NHE1 et NHE6 sont au cœur de ces études où de nouveaux rôles dans la progression du cancer leur ont été attribués. Premièrement, nous avons observé l’influence de l’hypoxie sur la régulation de NHE1 par p90RSK et les conséquences fonctionnelles de cette interaction dans l’invasion cellulaire par les invadopodes. En conditions hypoxiques, NHE1 est activé par p90RSK résultant en une acidification extracellulaire. En modifiant le pH, NHE1 stimule la formation des invadopodes et la dégradation de la matrice extracellulaire. Ainsi, la phosphorylation de NHE1 par p90RSK en hypoxie apparaît comme un biomarqueur potentiel des cancers métastatiques. Peu étudié, le pH endosomal peut intervenir dans la chimiorésistance mais les mécanismes sont inconnus. Nous avons développé une méthode pour mesurer précisément le pH endosomal par microscopie. Ceci a permis d’illuminer un nouveau mécanisme de résistance induit par l’hypoxie et mettant en vedette l’échangeur NHE6. L’hypoxie favorise l’interaction de NHE6 avec RACK1 à la membrane plasmique empêchant la localisation endosomale de l’échangeur. Cette interaction mène à la séquestration de la doxorubicine dans des endosomes sur-acidifiés. Ces travaux mettent en évidence pour la première fois le rôle du pH endosomal et l’échangeur NHE6 comme des éléments centraux de la chimiorésistance induite par l’hypoxie. Cette thèse renforce donc l’idée voulant que les interactions entre les cellules tumorales et le microenvironnement hypoxique sont le « talon d’Achille » du cancer et la régulation du pH cellulaire est primordiale dans l’adaptation des cellules à l’hypoxie et l’instauration du phénotype malin du cancer. La découverte de nouveaux rôles pro-tumoraux pour NHE1 et NHE6 les placent à l’avant-plan pour le développement de stratégies thérapeutiques orientées contre la formation de métastases et la chimiorésistance.

The role of non-coding RNA in the development of pulmonary arterial hypertension

Pulmonary arterial hypertension (PAH) is a progressive disease of the small pulmonary arteries, characterised by pulmonary vascular remodelling due to excessive proliferation and resistance to apoptosis of pulmonary artery endothelial cells (PAECs) and pulmonary artery smooth muscle cells (PASMCs). The increased pulmonary vascular resistance and elevated pulmonary artery pressures result in right heart failure and premature death. Germline mutations of the bone morphogenetic protein receptor-2 (bmpr2) gene, a receptor of the transforming growth factor beta (TGF-β) superfamily, account for approximately 75%-80% of the cases of heritable form of PAH (HPAH) and 20% of sporadic cases or idiopathic PAH (IPAH). IPAH patients without known bmpr2 mutations show reduced expression of BMPR2. However only ~ 20% of bmpr2-mutation carriers will develop the disease, due to an incomplete penetrance, thus the need for a ‘second hit’ including other genetic and/or environmental factors is accepted. Diagnosis of PAH occurs most frequently when patients have reached an advanced stage of disease. Although modern PAH therapies can markedly improve a patient’s symptoms and slow the rate of clinical deterioration, the mortality rate from PAH remains unacceptably high. Therefore, the development of novel therapeutic approaches is required for the treatment of this multifaceted disease. Noncoding RNAs (ncRNAs) include microRNAs (miRNAs) and long noncoding RNAs (lncRNAs). MiRNAs are ~ 22 nucleotide long and act as negative regulators of gene ex-pression via degradation or translational inhibition of their target mRNAs. Previous studies showed extensive evidence for the role of miRNAs in the development of PAH. LncRNAs are transcribed RNA molecules greater than 200 nucleotides in length. Similar to classical mRNA, lncRNAs are translated by RNA polymerase II and are generally alternatively spliced and polyadenylated. LncRNAs are highly versatile and function to regulate gene expression by diverse mechanisms. Unlike miRNAs, which exhibit well-defined actions in negatively regulating gene expression via the 3’-UTR of mRNAs, lncRNAs play more diverse and unpredictable regulatory roles. Although a number of lncRNAs have been intensively investigated in the cancer field, studies of the role of lncRNAs in vascular diseases such as PAH are still at a very early stage. The aim of this study was to investigate the involvement of specific ncRNAs in the development of PAH using experimental animal models and cell culture. The first ncRNA we focused on was miR-143, which is up-regulated in the lung and right ventricle tissues of various animal models of PH, as well as in the lungs and PASMCs of PAH patients. We show that genetic ablation of miR-143 is protective against the development of chronic hypoxia induced PH in mice, assessed via measurement of right ventricular systolic pressure (RVSP), right ventricular hypertrophy (RVH) and pulmonary vascular remodelling. We further report that knockdown of miR-143-3p in WT mice via anti-miR-143-3p administration prior to exposure of mice to chronic hypoxia significantly decreases certain indices of PH (RVSP) although no significant changes in RVH and pulmo-nary vascular remodelling were observed. However, a reversal study using antimiR-143-3p treatment to modulate miR-143-3p demonstrated a protective effect on RVSP, RVH, and muscularisation of pulmonary arteries in the mouse chronic hypoxia induced PH model. In vitro experiments showed that miR-143-3p overexpression promotes PASMC migration and inhibits PASMC apoptosis, while knockdown miR-143-3p elicits the opposite effect, with no effects observed on cellular proliferation. Interestingly, miR-143-3p-enriched exosomes derived from PASMCs mediated cell-to-cell communication between PASMCs and PAECs, contributing to the pro-migratory and pro-angiogenic phenotype of PAECs that underlies the pathogenesis of PAH. Previous work has shown that miR-145-5p expression is upregulated in the chronic hypoxia induced mouse model of PH, as well as in PAH patients. Genetic ablation and pharmacological inhibition (subcutaneous injection) of miR-145-5p exert a protective against the de-velopment of PAH. In order to explore the potential for alternative, more lung targeted delivery strategies, miR-145-5p expression was inhibited in WT mice using intranasal-delivered antimiR-145-5p both prior to and post exposure to chronic hypoxia. The decreased expression of miR-145-5p in lung showed no beneficial effect on the development of PH compared with control antimiRNA treated mice exposed to chronic hypoxia. Thus, miR-143-3p modulated both cellular and exosome-mediated responses in pulmonary vascular cells, while the inhibition of miR-143-3p prevented the development of experimental pulmonary hypertension. We focused on two lncRNAs in this project: Myocardin-induced Smooth Muscle Long noncoding RNA, Inducer of Differentiation (MYOSLID) and non-annotated Myolnc16, which were identified from RNA sequencing studies in human coronary artery smooth muscle cells (HCASMCs) that overexpress myocardin. MYOSLID was significantly in-creased in PASMCs from patients with IPAH compared to healthy controls and increased in circulating endothelial progenitor cells (EPCs) from bmpr2 mutant PAH patients. Exposure of PASMCs to hypoxia in vitro led to a significant upregulation in MYOSLID expres-sion. MYOSLID expression was also induced by treatment of PASMC with BMP4, TGF-β and PDGF, which are known to be triggers of PAH in vitro. Small interfering RNA (siR-NA)-mediated knockdown MYOSLID inhibited migration and induced cell apoptosis without affecting cell proliferation and upregulated several genes in the BMP pathway in-cluding bmpr1α, bmpr2, id1, and id3. Modulation of MYOSLID also affected expression of BMPR2 at the protein level. In addition, MYOSLID knockdown affected the BMP-Smad and BMP-non-Smad signalling pathways in PASMCs assessed by phosphorylation of Smad1/5/9 and ERK1/2, respectively. In PAECs, MYOSLID expression was also induced by hypoxia exposure, VEGF and FGF2 treatment. In addition, MYOSLID knockdown sig-nificantly decreased the proliferation of PAECs. Thus, MYOSLID may be a novel modulator in pulmonary vascular cell functions, likely through the BMP-Smad and –non-Smad pathways. Treatment of PASMCs with inflammatory cytokines (IL-1 and TNF-α) significantly in-duced the expression of Myolnc16 at a very early time point. Knockdown of Myolnc16 in vitro decreased the expression of il-6, and upregulated the expression of il-1 and il-8 in PASMCs. Moreover, the expression levels of chemokines (cxcl1, cxcl6 and cxcl8) were sig-nificantly decreased with Myolnc16 knockdown. In addition, Myolnc16 knockdown decreased the MAP kinase signalling pathway assessed by phosphorylation of ERK1/2 and p38 MAPK and inhibited cell migration and proliferation in PASMCs. Thus, Myolnc16 may a novel modulator of PASMCs functions through anti-inflammatory signalling pathways. In summary, in this thesis we have demonstrated how miR-143-3p plays a protective role in the development of PH both in vivo animal models and patients, as well as in vitro cell cul-ture. Moreover, we have showed the role of two novel lncRNAs in pulmonary vascular cells. These ncRNAs represent potential novel therapeutic targets for the treatment of PAH with further work addressing to investigate the target genes, and the pathways modulated by these ncRNAs during the development of PAH.