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Dissertations / Theses on the topic 'FRET en temps résolu'
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Maurel, Damien. "Oligomérisation des récepteurs couplés aux protéines G : deux ou plus ? : application des technologies de FRET en temps résolu au cas du récepteur GABAb." Phd thesis, Université Montpellier I, 2006. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00165100.
Full textAbstract:
Les récepteurs couplés aux protéines G (RCPG) sont les cibles de 50% des médicaments actuellement sur le marché pharmaceutique. La compréhension de leur mode de fonctionnement est donc essentielle au développement de nouvelles molécules capables de cibler spécifiquement ces récepteurs. Ces dix dernières années, les technologies de transfert d'énergie ont permis de révéler la capacité des RCPG, longtemps considérés comme monomériques, à s'organiser en dimères voire en structures oligomériques plus grandes. Toutefois, la caractérisation précise de cette stœchiométrie d'assemblage implique la mise au point de méthodes adaptées. Au cours de ce travail de thèse nous avons développé une approche de FRET en temps résolu permettant de mettre en évidence, à l'aide d'anticorps marqués, des interactions de sous-unités de RCPG à la surface de cellules vivantes. En choisissant le récepteur GABAB comme modèle d'étude, cette approche a permis de révéler l'homo- et l'hétérodimérisation de ce récepteur à la surface cellulaire. De plus, en condition de perméabilisation des cellules, l'oligomérisation de la sous-unité GABAB1 retenue dans les compartiments intracellulaires a pu être caractérisée par cette même approche.
Afin d'analyser plus précisément l'organisation du récepteur GABAB, nous avons mis au point une deuxième méthode permettant de marquer irréversiblement à l'aide de fluorophores les sous-unités GABAB1 et GABAB2 présentes à la surface cellulaire. La combinaison de cette méthode de marquage (SNAP-tag) avec une analyse de FRET en temps résolu a permis de caractériser l'organisation oligomérique de ce récepteur. Ainsi, le récepteur GABAB, connu pour être un hétérodimère obligatoire, semble capable de former des oligomères via la sous-unité GABAB1 qui représente un point de contact entre deux hétérodimères. Le rôle d'une telle organisation sur la fonction de ce récepteur reste toutefois indéterminé.
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Devauges, Viviane. "Microscopie de fluorescence résolue en temps et en polarisation pour le suivi d’interactions protéiques en neurobiologie." Thesis, Paris 11, 2011. http://www.theses.fr/2011PA112315/document.
Full textAbstract:
Le suivi des interactions entre protéines, localisées à la membrane plasmique ou à l’intérieur de cellules, a été réalisé au cours de cette thèse par imagerie de fluorescence et par l’analyse de processus dits de FRET (Forster Resonance Energy Transfer). Pour quantifier le FRET entre nos protéines d’intérêt, nous avons choisi le contraste de durée de vie de fluorescence car cette méthode est indépendante de la concentration et de l’intensité de fluorescence. Afin d’obtenir une résolution suffisante pour des problématiques neurobiologiques, un microscope TIRFLIM (Total Internal Reflection Fluorescence Lifetime Imaging Microscopy) avait préalablement été développé. Celui-ci nous permet de faire de l’imagerie en plein champ avec une résolution axiale sub-longueur d’onde. Ce dispositif a été calibré et optimisé au cours de cette thèse pour répondre au mieux à des problématiques biologiques. Différentes approches ont ainsi été testées dans le but de calibrer la profondeur de pénétration de l’onde évanescente. Des surfaces plasmoniques ont entre autres été utilisées pour augmenter la sélectivité axiale du montage. Notre microscope a été dédié à l’étude de l’effet du cholestérol sur l’interaction entre la protéine précurseur de l’amyloïde APP, protéine transmembranaire impliquée dans la maladie d’Alzheimer et une de ses enzymes de clivage BACE1. Nous avons ainsi effectué un suivi dynamique de l’effet du cholestérol sur l’interaction entre APP et BACE1 dans des cellules HEK-293 et dans des cultures primaires de neurones d’hippocampe d’embryons de rat, de la membrane plasmique à l’intérieur des cellules grâce à notre dispositif TIRFLIM. La mesure d’anisotropie de fluorescence résolue en temps a également été implémentée sur notre montage. Ces mesures résolues en temps et en polarisation ont permis de mesurer le temps de corrélation rotationnelle de fluorophores et de mettre en évidence de manière qualitative différents niveaux d’homodimérisation de protéines impliquées dans la maladie d’AlzheimerIn the framework of this thesis, we have used FRET (Forster Resonance Energy Transfer) as a mechanism to follow the interaction of proteins from the plasma membrane to the cytoplasm of cells. To quantify FRET, we have chosen Fluorescence Lifetime Imaging Microscopy (FLIM) since this method is independent of the concentration and intensity of the fluorophores. To have a good axial resolution, a TIRFLIM set-up (Total Internal Reflection Fluorescence Lifetime Imaging Microscopy) was developed and this allowed us to perform wide-field imaging with sub-wavelength axial resolution. This set-up was calibrated and optimized in order to answer biological questions. Different approaches were tested in order to measure the penetration depth of the evanescent field and especially plasmonic surfaces were used to further enhance the axial resolution. Our set-up was dedicated to the study of the effect of cholesterol on the interaction between the Amyloid Precursor Protein (APP), a transmembrane protein involved in Alzheimer Disease, and one of its cleaving enzyme (BACE1). We performed a dynamic tracking of APP and BACE1 proximity under the effect of cholesterol, in HEK-293 cells and primary cultures of embryonic rat hippocampal neurons, thanks to our TIRFLIM set-up.Time-resolved fluorescence anisotropy has been implemented on our set-up. This has enabled us to measure the rotational correlation time of fluorophores and to investigate quantitatively different states of homodimerization of proteins involved in Alzheimer’s disease
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Cottet, Martin. "Oligomérisation des récepteurs couplés au protéines G de la famille de la vasopressine et de l’ocytocine : mise en évidence dans les tissus natifs." Thesis, Montpellier 2, 2013. http://www.theses.fr/2013MON20030/document.
Full textAbstract:
Les récepteurs couplés aux protéines G forment une grande famille de récepteurs transmembranaires. De nombreuses études montrent que ces récepteurs présenteraient une tendance à interagir entre eux et à former des oligomères. Ces structures sont toutefois sujettes à controverse. En effet, très peu d'éléments permettent d'affirmer que ces oligomères existeraient dans les tissus natifs, la plupart des caractérisations se faisant en systèmes hétérologues. Nous avons donc développé une approche basée d'une part sur l'utilisation de ligands fluorescents pour marquer les récepteurs dans leur environnement natif et d'autre part sur le FRET (Fluorescence Resonance Energy Transfer) en temps résolu en utilisant des cryptates de lanthanides, en particulier le Lumi4-Tb. Nous avons ainsi pu montrer et publier l'existence d'oligomères du récepteur de l'ocytocine dans la glande mammaire. Le protocole de cette étude a aussi été publié et a été validé pour la mise en évidence d'hétéro-oligomères, plus précisément entre les récepteurs V1a et V2 de la vasopressine. La poursuite de l'étude de ce phénomène dans les tissus natifs nous a poussés à développer notre propre dispositif de microscopie FRET en temps résolu. Ce dispositif est basé sur un microscope en champ large auquel nous avons ajouté une source laser pour l'excitation pulsée et une caméra CCD Multigate pour la détection. Nous en présentons ici les premiers résultats ainsi que sa validation pour l'utilisation de multiples fluorophores accepteurs avec une contamination minimale par le Lumi4-Tb. Enfin, nous proposons un modèle pharmacologique montrant l'utilisation de ligands bivalents pour étudier le couplage des oligomèresG-protein coupled receptors form a very large family of transmembrane receptors. Numerous studies have shown that these receptors showed a tendency to interact and form oligomers. These structures are however the matter of great debate. Indeed, very few elements allow us to maintain that these oligomers could exist in native tissues, most studies being carried out in heterologous systems. We have therefore developed an approach based for one part on the use of fluorescent ligands to label receptors in their native environment, and on the other part on time-resolved FRET (Fluorescence Resonance Energy Transfer) by using lanthanide cryptates, more specifically Lumi4-Tb. We have thus been able to show and publish the existence of oxytocin receptor oligomers in the mammary gland. The protocol used for this study was also published and validated for the study of hetero-oligomers, more specifically between vasopressin V1a and V2 receptors. Following on our study of oligomers in native tissues, we have developed our own setup to perform time-resolved FRET microscopy. This setup is based on a wide field microscope to which we added a laser source for the pulsed excitation and a Multigate CCD camera for imaging. We are here presenting the first results as well as its validation for the use of multiple acceptor fluorophores with minimal bleed through from the Lumi4-Tb. Lastly, we propose a pharmacological model showing the use of bivalent ligands to study oligomer coupling
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Bhuckory, Shashi. "Quantum dots and upconverting nanoparticles : Bioconjugation and time-resolved multiplexed FRET spectroscopy for cancer diagnostics." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2016. http://www.theses.fr/2016SACLS447/document.
Full textAbstract:
La haute sensibilité et l’analyse simultanée de plusieurs biomarqueurs (multiplexage) sont des enjeux essentiels pour permettre des avancées significatives pour le diagnostic médical. De telles avancées permettraient d’augmenter la précocité des diagnostics pour de nombreuses maladies comme le cancer ou des maladies cardiaques. Les immunodosages de FRET (transfer d’énergie par resonance de type Förster) sont basées sur la reconnaissance de biomarqueurs par des anticorps marqués avec des fluorophores et le FRET qui résulte du processus de reconnaissance immunologique. Aujourd’hui des telles immunodosages sont établis en utilisant des lanthanides comme donneurs de FRET et des fluorophores organiques comme accepteurs de FRET. Néanmoins, ils ne permettent pas de réaliser un multiplexage efficace car l’utilisation de plusieurs différents fluorophores organiques résulte dans un recouvrement spectral. Ce projet a pour but de mettre en application les propriétés optiques exceptionnelles des complexes de terbium (Tb) et des boîtes quantiques (QDs) pour parvenir à des analyses biologiques de FRET multiplexées et ultrasensibles. Nous avons également étudié les propriétés optiques et morphologiques de nouvelles nanoparticules à conversion ascendante de type coeur et coeur/coquille dopées à l'ytterbium (Yb) et des ions d'erbium (Er) comme donneurs de FRETCombining high sensitivity with simultaneous analysis of numerous biomarkers (multiplexing) is an essential requirement for significantly improving the field of biomedical diagnostics. Such progresses would allow earlier diagnosis, which is required for numerous diseases such as cancer or cardiac diseases. FRET-immunoassays are based on biomolecular recognition events that occur between biomarkers and two specific antibodies conjugated with different fluorophores. The spatial proximity of the two fluorophores can lead to Förster resonance energy transfer (FRET), which can be detected for biomarker quantification. To date, such assays are established using lanthanide complexes as FRET donors and fluorescence dyes as FRET acceptors. However, these assays do not provide sufficient multiplexing capability due to spectral overlap, when several acceptor dyes are used. This project aims at exploiting the exceptional photophysical properties of terbium complexes (Tb) and semiconductor quantum dots (QDs) to provide ultrasensitive multiplexed FRETimmunoassays. We also studied the optical and morphological properties of novel core and core/shell upconverting nanoparticles doped with ytterbium (Yb) and erbium (Er) ions as possible FRET-donors for biosensing
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Wu, Yu-Tang. "Förster Resonance Energy Transfer Immunoassays Using Engineered Proteins for Breast Cancer Biomarker Detection." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2018. http://www.theses.fr/2018SACLS340/document.
Full textAbstract:
Les protéines modifiées ont suscité un grand intérêt en raison de leur taille extrêmement petite par rapport à l'anticorps entier. Ces petites protéines de liaison ont démontré de nombreux avantages tels qu'une bio distribution rapide, une bonne pénétration dans le tissu tumoral et une élimination rapide du sérum et des tissus non-infectés. Ainsi, ces protéines devraient être d'excellentes alternatives aux anticorps pour les applications cliniques. Cette thèse présente le développement de biocapteurs basés sur des anticorps synthétiques et le transfert d'énergie par résonance de type Förster (FRET) résolu en temps par la détection de biomarqueurs. Les tests immunologiques à base de FRET sont établis en utilisant des complexes de terbium (Tb) comme donneurs de FRET et des boîtes quantiques semi-conducteurs (QDs) comme accepteurs de FRET. Les propriétés photophysiques exceptionnelles de ce couple de FRET Tb-QD permettent une détection quantitative ultrasensible. Des anticorps monocaténaires (single-domain antibody, sdAb) et des petites protéines d’affinité synthétiques (albumin-binding domain-derived affinity protein, ADAPT) sont utilisés pour étudier différentes stratégies de conjugaison d'anticorps, et quantifier des biomarqueurs cliniques (EGFR, HER2). Ce travail peut être considéré comme une condition préalable à l’utilisation des QDs en diagnostic cliniqueEngineered affinity proteins have raised great interest due to their extremely small size compared to full length antibodies. Such small binding proteins have demonstrated many advantages such as quick biodistribution, good penetration into tumor tissue, and fast elimination from serum and nondiseased tissues. Thus, they are expected to be excellent alternatives to antibodies for clinical applications. This thesis focuses on the development of biosensors based on engineered antibodies and time-resolved Förster resonance energy transfer (FRET) through biological recognition of biomarkers. FRET-based immunoassays are established using terbium complexes (Tb) as FRET donors and semiconductor quantum dots (QDs) as FRET acceptors. The exceptional photophysical properties of the Tb-QD FRET pair allow for ultrasensitive quantitative biosensing. Single-domain antibodies (sdAb) and small engineered scaffold antibodies (ADAPT) are used to investigate different antibody-conjugation strategies for quantifying human epidermal growth factor receptors (EGFR, HER2) as clinical biomarkers. This work can be considered as a prerequisite to implementing QDs into applied clinical diagnostics
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Blandin, Pierre. "Développement instrumental pour la microscopie de fluorescence résolue en temps : applications biomédicales." Phd thesis, Université Paris Sud - Paris XI, 2008. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00376116.
Full textAbstract:
Pour certaines problématiques biomédicales, notamment en neurobiologie, l'imagerie des échantillons exige des résolutions spatiale et temporelle élevées, et seules des techniques de microscopie optique innovantes vont permettre d'imager la cellule dans des conditions physiologiques. Pour répondre à ces contraintes nous avons développé en intégralité un dispositif de microscopie de fluorescence en réflexion totale interne et résolue en temps. En effet, l'imagerie de fluorescence résolue en temps (FLIM) permet, en complément des informations de localisation et de topologie apportées par la microscopie conventionnelle, une analyse dynamique de processus moléculaires et métaboliques au sein des cellules. Associée à la technique de microscopie en réflexion totale interne, qui confère au système d'imagerie une résolution axiale sub-longueur d'onde tout en acquérant des images en champ large, la technique FLIM permet d'analyser l'activité membranaire des cellules en s'affranchissant de la fluorescence des autres entités de la cellule.Ce travail s'est articulé autour de trois axes principaux : l'étude et le développement d'un dispositif d'excitation de la fluorescence basé sur un oscillateur laser solide picoseconde dont le spectre est élargi par effets non linéaires dans des fibres optiques microstructurées ; le développement et la caractérisation d'un dispositif de microscopie de fluorescence par onde évanescente (TIRF) couplé à une détection résolue en temps en plein champ ; et l'application de ce dispositif à l'étude d'un précurseur membranaire du peptide amyloïde impliqué dans la maladie d'Alzheimer.
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Xu, Jingyue. "Sensitive and mutiplexed microRNA quantification using amplified time-gated Förster resonance energy transfer." Thesis, université Paris-Saclay, 2020. http://www.theses.fr/2020UPASS137.
Full textAbstract:
En tant que biomarqueurs de nouvelle génération, les microARNs sont associés à de nombreux cancers et maladies, ce qui a conduit à une forte demande pour le développement de méthodes cliniques de diagnostic des microARNs. Les technologies d'amplification isotherme, telles que l'amplification en cercle roulant et l'assemblage catalytique en épingle à cheveux, sont devenues des méthodes puissantes pour les dosages très rapides, spécifiques et sensibles des microARNs. Cette thèse se concentre sur le développement de biocapteurs de microARNs basés sur les technologies d'amplification isotherme et le transfert d'énergie par résonance de type Förster résolu en temps des complexes de lanthanide aux colorants organiques ou aux points quantiques. Les biocapteurs de microARNs amplifiés proposés ont des limites de détection très basses et sont utilisables dans des échantillons cliniques humains, révélant avec succès leurs pertinence pour le diagnostic du cancer. Comme la détection simultanée de plusieurs microARNs est très demandée, la détection temporelle multiplexée de microARNs est également effectuée basée sur les de durées de vie à l'état excité distinctes des complexes Tb et des colorants. De plus, le nanocapteur microARN amplifié basé sur des points Tb à quantique FRET, a démontré la possibilité d'une détection spectrale multiplexée de microARNs avec une sensibilité et une sélectivité élevéesAs new generation of biomarkers, microRNAs are associated with many cancers and diseases, which has led to a great demand for developing clinical miRNA diagnostic methods. Isothermal amplification technologies, such as rolling circle amplification and catalytic hairpin assembly, have emerged as powerful methods for highly rapid, specific and sensitive microRNA assays. This thesis focuses on developing microRNA biosensors based on isothermal amplification technologies and time-resolved Förster resonance energy transfer from lanthanide complexes to organic dyes or quantum dots. The proposed amplified microRNA biosensors have very low limits of detections, and are applied to human clinical samples, successfully revealing the relevance for cancer diagnostics. As simultaneous detection of multiple microRNAs is highly demanded, temporal multiplexed detection of microRNAs is also realized based on distinguishable excited-state lifetimes of Tb complexes and dyes. Moreover, the amplified microRNA nanosensor based on Tb-to-quantum dots FRET demonstrated the possibility of spectral multiplexed detection of microRNAs with high sensitivity and selectivity
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Devauges, Viviane. "Microscopie de fluorescence résolue en temps et en polarisation pour le suivi d'interactions protéiques en neurobiologie." Phd thesis, Université Paris Sud - Paris XI, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00816666.
Full textAbstract:
Le suivi des interactions entre protéines, localisées à la membrane plasmique ou à l'intérieur de cellules, a été réalisé au cours de cette thèse par imagerie de fluorescence et par l'analyse de processus dits de FRET (Forster Resonance Energy Transfer). Pour quantifier le FRET entre nos protéines d'intérêt, nous avons choisi le contraste de durée de vie de fluorescence car cette méthode est indépendante de la concentration et de l'intensité de fluorescence. Afin d'obtenir une résolution suffisante pour des problématiques neurobiologiques, un microscope TIRFLIM (Total Internal Reflection Fluorescence Lifetime Imaging Microscopy) avait préalablement été développé. Celui-ci nous permet de faire de l'imagerie en plein champ avec une résolution axiale sub-longueur d'onde. Ce dispositif a été calibré et optimisé au cours de cette thèse pour répondre au mieux à des problématiques biologiques. Différentes approches ont ainsi été testées dans le but de calibrer la profondeur de pénétration de l'onde évanescente. Des surfaces plasmoniques ont entre autres été utilisées pour augmenter la sélectivité axiale du montage. Notre microscope a été dédié à l'étude de l'effet du cholestérol sur l'interaction entre la protéine précurseur de l'amyloïde APP, protéine transmembranaire impliquée dans la maladie d'Alzheimer et une de ses enzymes de clivage BACE1. Nous avons ainsi effectué un suivi dynamique de l'effet du cholestérol sur l'interaction entre APP et BACE1 dans des cellules HEK-293 et dans des cultures primaires de neurones d'hippocampe d'embryons de rat, de la membrane plasmique à l'intérieur des cellules grâce à notre dispositif TIRFLIM. La mesure d'anisotropie de fluorescence résolue en temps a également été implémentée sur notre montage. Ces mesures résolues en temps et en polarisation ont permis de mesurer le temps de corrélation rotationnelle de fluorophores et de mettre en évidence de manière qualitative différents niveaux d'homodimérisation de protéines impliquées dans la maladie d'Alzheimer.
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Monnier, Carine. "Analyse de l'activation du récepteur GABA-B : une machinerie complexe de la transmission synaptique." Montpellier 2, 2009. http://www.theses.fr/2009MON20153.
Full textAbstract:
Les récepteurs couplés aux protéines G (RCPG) constituent la plus grande famille de récepteurs membranaires et sont la cible de plus de 25% des médicaments. La compréhension des mécanismes moléculaires de l'activation de ces complexes oligomériques est cruciale pour le développement de drogues plus efficaces. Notre modèle d'étude, le récepteur métabotrope de l'acide γ-amino-butyrique (GABA-B), le principal neurotransmetteur inhibiteur du système nerveux central, module la transmission synaptique et constitue une cible pharmacologique pour le traitement de nombreux troubles neurologiques et psychiatriques incluant l'anxiété, l'épilepsie ou l'addiction aux drogues. Le récepteur GABA-B est un hétérodimère obligatoire formé de deux sous-unités GB1 et GB2, composées chacune d'un domaine extracellulaire appelé Vénus flytrap (VFT) et d'un domaine à sept helices transmembranaires (7TM) commun à tous les RCPG. Le VFT de GB1 lie le GABA, tandis que le domaine 7TM de GB2 contient le site de liaison de modulateurs allostériques positifs et est responsable du couplage à la protéine G. Mon travail de thèse a eu deux objectifs : (i) au niveau fondamental, il a consisté à mieux comprendre le mécanisme moléculaire d'activation du récepteur GABA-B. Nous avons démontré l'importance du mouvement relatif des VFT de GB1 et GB2 pour l'activation du récepteur, en développant l'approche « glycan wedge scanning ». D'autre part, nous avons démontré que la transactivation directe entre les deux domaines 7TM de l'hétérodimère représente une étape clé dans l'activation du récepteur ; (ii) au niveau technologique, j'ai mis en place un système senseur de l'état d'activation du récepteur GABA-B exprimé à la surface de cellules vivantes en utilisant de nouvelles techniques de marquage en fluorescence, compatibles avec des mesures de FRET en temps résolu. Pour cela, j'ai développé une méthode de marquage orthogonal entre un ACP-tag inséré dans une sous-unité et un Snap-tag fusionné à l'autre sous-unité. La mise en place de ce senseur devrait conduire à un nouveau test de criblage de molécules spécifiques du GABA-B, à moyen ou haut débitG-protein coupled receptors (GPCRs) constitute the largest family of membrane receptors, and the target of more than 25% of drugs on the market. Understanding the molecular mechanisms of the activation of such oligomeric complexes is crucial to develop more potent drugs. The metabotropic γ-aminobutyric acid receptor (GABA-B) is activated by the main inhibitory neurotransmitter of the central nervous system (GABA). It plays an important role in brain functions and as such, it is a potential therapeutic target for the treatment of various neurologic and psychiatric disorders (anxiety, epilepsy or drug addiction). The GABA-B receptor is an obligatory heterodimer composed of two subunits, GB1 and GB2, each of them possessing an extracellular domain called Venus flytrap (VFT) and a seven transmembrane domain (7TM) common to all GPCRs. The VFT of GB1 contains the GABA binding site whereas 7TM domain of GB2, where the positive allosteric modulators bind, is responsible for G-protein activation. My doctoral research project had two main objectives. The first one was to better understand the molecular mechanism underlying the activation of GABA-B receptor. We first demonstrated the importance of the relative movement of GB1 and GB2 VFT domains in the activation, using a « glycan wedge scanning » approach. In addition, we showed a direct transactivation between the two 7TM that is a key step in GABA-B activation. The second objective was the development of a sensor to monitor the GABA-B receptor activation at the cell surface of living cells. This sensor, based on GABA-B receptor conformational changes during activation used new fluorescent tools compatible with time-resolved FRET experiments. To this aim, we set up an orthogonal labelling between an ACP-tag inserted in a loop of one subunit and a Snap-tag fused to the other. This sensor of GABA-B activation should lead to the development of a medium or high throughput screening of specific GABA-B molecules
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Scholler, Pauline. "De la compréhension de la dynamique structurale des récepteurs mGlu au développement de nouveaux agents d’intérêt thérapeutique." Thesis, Montpellier 1, 2013. http://www.theses.fr/2013MON13519.
Full textAbstract:
Le glutamate est le principal neurotransmetteur excitateur du système nerveux central. Il agit notamment sur huit récepteurs métabotropiques (mGluR) qui sont des récepteurs couplés aux protéines G (RCPG) responsables de la modulation de la transmission synaptique. Les mGluR constituent des cibles de choix pour le traitement de maladies neurologiques, psychiatriques et neurodégénératives comme la schizophrénie, la dépression, ou la maladie de Parkinson. Aucun médicament agissant sur les mGluR n'existe à l'heure actuelle, mais plusieurs molécules sont en phase clinique pour différentes pathologies. L'objectif principal de mon travail de thèse a été d'étudier la dynamique structurale des mGluR, pour lesquels le mécanisme moléculaire d'activation reste mal connu. Ces récepteurs forment des homodimères constitutifs, dont chaque sous-unité possède un grand domaine extracellulaire qui lie le glutamate et un domaine transmembranaire responsable de l'activation des protéines G et où se fixent des modulateurs allostériques synthétiques. Une des étapes clé de l'activation serait la réorientation relative des deux domaines extracellulaires induite par le glutamate au sein du dimère. En développant tout d'abord une stratégie de marquage orthogonale des sous-unités de mGlu par fusion avec des enzymes suicide (SNAP-/CLIP-tag) combinée à une technique de transfert d'énergie par résonance de type Förster en temps résolu (TR-FRET), nous avons montré qu'en système hétérologue, les mGluR peuvent s'associer sous forme d'hétérodimères fonctionnels. De plus, nos expériences ont révélé une spécificité d'association au sein de la famille des mGluR : les sous-unités mGlu du group I, mGlu1 et mGlu5, peuvent former des hétérodimères entre elles, mais pas avec celles du groupe II et III, qui elles peuvent toutes s'associer entre elles. Puis nous avons fait évoluer la technologie précédente pour développer le premier biosenseur conformationnel de l'activation des mGluR. Nous avons ainsi identifié sur cellules vivantes les changements conformationnels nécessaires à l'activation du récepteur, et démontré que la variation de signal de FRET entre les deux sous-unités au sein du dimère correspondant au réarrangement relatif des domaines externes est corrélée avec l'état d'activation du récepteur. Nous avons ainsi confirmé le modèle d'activation des mGluR initialement proposé à partir des premières structures cristallines des domaines extracellulaires isolés. D'autre part, ce senseur permet de discriminer facilement les agonistes partiels des agonistes complets, et permet de mieux comprendre les mécanismes allostériques régulant l'activité au sein des mGluR (notamment le mode d'action des modulateurs allostériques positifs et négatifs qui se lient dans le domaine membranaire). Cette stratégie de senseurs conformationnels a également pu être appliquée à l'étude d'autres récepteurs membranaires (RCPG et récepteurs tyrosines kinases), et au développement de tests de criblage à haut débit. Enfin, nous nous sommes attachés à développer de nouveaux types de molécules ciblant les mGluR, en utilisant des anticorps simple domaine provenant de lamas. Ces ligands qui agissent sur de nouveaux sites d'activation à la surface des mGluR, représentent de nouvelles pistes pour développer de meilleures solutions thérapeutiquesGlutamate is the main excitatory neurotransmitter in the central nervous system. It notably acts on eight metabotropic glutamate receptors (mGluR), which are G protein coupled receptor responsible for the modulation of synaptic transmission. mGluRs are promising pharmacological targets to treat neurological, psychiatric or neurodegenerative diseases such as depression, schizophrenia or Parkinson's disease. Unfortunately, so far, no drug acting at mGluR is accessible to patients, but several molecules are in clinical trials. The main objective of my thesis has been the study of the structural dynamics of mGluR, for which the molecular mechanism allowing activation are still poorly understood. These receptors are known to form constitutive dimers, with each subunit composed of a large extracellular domain which bind glutamate and a transmembrane domain responsible for G protein activation and where synthetic allosteric modulators bind. A key step in the activation process could be the relative reorientation of the two extracellular domains in the dimer upon glutamate binding. We first developed an orthogonal labeling method of each mGlu subunits by fusion with a suicide enzyme (SNAP-/CLIP-tag) that we combined with time-resolved Förster resonance energy transfer measurements to show that in a heterologous system, mGlu subunits can associate as strict and functional heterodimers. Our experiments also revealed a specific association pattern: mGlu subunits from group I, mGlu1 and mGlu5, can associate with each other, but not with those from group II and III, which can also associate with each other. Then we improved the technology to develop the first conformational sensor to monitor mGluR activation. We were able to monitor in real time in live cells the conformational changes occurring in the mGlu receptor upon activation, and we proved that the variation in FRET signal is correlated with the activation state of the receptor. This allowed us to confirm the activation model proposed based on the crystal structures of the isolated extracellular domains, which consist of a relative movement of the dimer extracellulair domains upon activation. Moreover, this sensor makes it possible to easily discriminate between full and partial agonists, and to better understand the allosteric mechanisms occurring in the mGluR (especially the action mode of positive and negative allosteric modulators binding in the transmembrane domain). This conformational sensor strategy was further applied to study the activation of other receptors (GPCR or tyrosine kinase receptors), and to develop screening assays compatible with high-throughput formats. Finally, we developed innovative ligands acting on mGluRs using single-domain antibodies from llamas. These activating ligands seem to bind to a new site on the surface of the receptor, offering new possibilities to develop better treatment acting at mGluRs
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Beltako, Katawoura. "Transport résolu en temps dans les nanodispositifs optoélectroniques quantiques." Thesis, Aix-Marseille, 2018. http://www.theses.fr/2018AIXM0516/document.
Full textAbstract:
Les récents progrès en matière de fréquences d’excitation au-delà du gigahertz offrent aujourd’hui la possibilité de sonder la réponse interne d’un système quantique. Résoudre le fonctionnement en temps des futurs composants de la nanoélectronique apparaît aujourd’hui comme le défi majeur de la prochaine avancée en matière de modélisation/simulation. C’est le contexte de cette thèse, qui se concentre sur trois axes. Une première partie sur la méthodologie. Nous avons proposé une technique adaptée à la simulation du transport dépendant du temps dans les nanosystèmes interagissant avec un rayonnement lumineux, en nous appuyant sur l’état de l’art des méthodologies de statistiques quantiques avec une attention particulière au formalisme des fonctions de Green hors-équilibre. La deuxième partie de la thèse est consacrée au développement et à la mise en œuvre d’algorithmes efficaces pour simuler des fonctionnement résolus en temps de nanodispositifs optoélectroniques quantiques. Enfin, cette nouvelle méthode et les algorithmes développés nous ont permis d’étudier les processus de transfert de porteurs dans des nanojonctions moléculaires. Cette étude nous a conduit à l’élucidation d’effets physiques insoupçonnés et à des propositions expérimentales captivantes pour la détermination de caractéristiques quantiques internes de ces nanodispositifs. Ce travail nous fournit un outil précieux pour la simulation du transport quantique ultrarapide. Il donne également un aperçu de la pertinence de la dynamique transitoire dans la compréhension du fonctionnement des nanodispositifs optoélectroniques résolu en temps, et ouvre la voie vers la conception de l’optoélectronique ultrarapideRecent advances in excitation frequencies beyond gigahertz now offer the ability to probe the internal response of a quantum system. Time dependence in future nanoelectronics has arisen as the major challenge of next advances in device modeling and simulations. Oscillating gate voltages, time-dependent bias but also applied illumination pulses, all are examples of key issues in quantum transport simulations which require novel approaches as well as efficient numerical methods. This is the context of this thesis, which focuses on three areas. A first part concerns the methodology. We proposed a suitable technique for the simulation of time-dependent transport in nano-systems interacting with lightradiation, relying on the state of the art in quantum statistical methodologies, with a special attention to the formalism of non-equilibrium Green’s functions. The second part of the thesis is devoted to the development and implementationof efficient algorithms to simulate time-resolved quantities for quantum optoelectronic nanodevices. Finally, this new method and the developed algorithms have enabled us to investigate carrier transfer processes in molecular nanojunctions. This study led us to the elucidation of unsuspected physical effects and captivating experimental proposals for the determination of internal quantum characteristics of these nanodevices. This work provides us with a valuable toolfor ultrafast quantum transport simulation. It also gives indeed an insight on the relevance of transient dynamics in the understanding of time-resolved optoelectronic nanodevice operations and open avenues towards the design of futureultrafast optoelectronics
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Guo, Jiajia. "Time-resolved Multiplexed Förster Resonance Energy Transfer for Nucleic Acid Biosensing." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2019. http://www.theses.fr/2019SACLS162/document.
Full textAbstract:
Les biomarqueurs à base d’acides nucléiques, qui sont impliqués dans le contrôle de l'expression génétique, sont spécifiques de nombreux types de cancers. Les applications basées sur le transfert d'énergie par résonance de Förster (FRET) sont parmi les plus prometteuses pour la biodétection d’acides nucléiques. Comme la détection simultanée de plusieurs acides nucléiques est très demandée et que le multiplexage spectral est limité par des interférences (optical crosstalk), le multiplexage temporel est utilisé ici pour ajouter de nouvelles possibilités de multiples détections simultanées. La thèse porte sur le développement de systèmes comprenant différentes distances entre molécules donneuses et acceptrices de FRET (Terbium vers fluorophores) pour créer des signaux d'intensité spécifiques correspondant à différentes séquences d'acides nucléiques. Les distances Tb-to-dye peuvent être arrangées en positionnant spécifiquement le donneur Tb sur des molécules d’ADN de différentes longueurs. Les technologies d'amplification d’acides nucléiques, telles que la réaction d'hybridation en chaîne (HCR) et l’amplification circulaire de l’ADN (RCA), ont été utilisées pour obtenir simplicité, rapidité, sélectivité et sensibilité dans la détection d’acides nucléiques. Le multiplexage temporel du signal de FRET a également été combiné avec le multiplexage spectral (couleur) pour le démultiplier. De plus, la possibilité d'un multiplexage temporel à base de nanoparticules a été démontréeNucleic acid biomarkers, which involve in gene expression control, are found specific for many kinds of cancers. Förster Resonance Energy Transfer (FRET) based applications are one of the most promising for nucleic acid biosensing. As parallel detection of multiple nucleic acids is highly demanded and spectral multiplexing is limited by optical crosstalk, temporal multiplexing is used for opening another dimension of the multiplexing. The thesis focuses on developing different Tb-to-dye FRET distances to create specific intensity signals corresponding to different nucleic acid sequences. The Tb-dye distances can be tuned by specific location of the Tb donor using different lengths of DNA. Amplification technologies, such as hybridization chain reaction (HCR) and rolling circle amplification (RCA), are used to achieve simplicity, rapidity, selectivity, and sensitivity of nucleic acid detection. Temporal multiplexing FRET was also combined with spectral (color) multiplexing for higher order multiplexed detection. Moreover, a single Tb-QD FRET modeling demonstrated the possibility of nanoparticle-based temporal multiplexing
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Mendonca, Lucille. "Dynamique conformationnelle des protéines étudiée par dichroïsme circulaire résolu en temps." Phd thesis, Ecole Polytechnique X, 2013. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00843425.
Full textAbstract:
Les protéines sont parmi les molécules les plus importantes du monde vivant. Ce sont en quelque sorte les abeilles ouvrières de tout organisme. Elles remplissent, entre autres, des fonction enzymatiques, nerveuses, motrices ; elles transportent les petites molécules qui permettent aux cellules de fonctionner et de s'alimenter. Au cours de ce travail de thèse nous nous sommes intéressés à l'étude de différents aspects des changements conformationnels pouvant avoir lieu dans les protéines. Tous ces phénomènes ont été approchés par une méthode commune : la mesure du dichroïsme circulaire résolu en temps. En effet le dichroïsme circulaire peut donner des informations quantitatives sur la position d'un chromophore ou le repliement d'une hélice alpha ce qui est un grand avantage par rapport à d'autres mesures. Ainsi nous avons étudié l'influence du solvant sur le dépliement de l'acide polyglutamique et observé des différences dynamiques et thermodynamiques entre les polypeptides dissouts dans l'eau et ceux placés dans l'eau lourde. Nous avons, par une méthode différente, élucidé une étape clef de la relaxation du chromophore dans la protéine PYP. Enfin nous avons abordé le mouvement des hélices alpha dans la bactériorhodopsine et ouvert la porte à la possibilité de changements conformationnels non prédits par d'autres mesures. Grâce à différentes méthodes de mesure du dichroïsme circulaire nous avons pu étudier des phénomènes à des échelles de temps variant de la picoseconde à la microseconde. Nous espérons que ces méthodes pourront être étendues à l'étude d'autres mécanismes de repliement.
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Niezborala, Claire. "Dynamique de repliement des protéines étudiées par dichroïsme circulaire résolu en temps." Phd thesis, Ecole Polytechnique X, 2008. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00004435.
Full textAbstract:
Pour exprimer sa fonction biologique, une protéine doit adopter une conformation spatiale unique et très précisément définie. On parle de " repliement " vers la structure " native ". La compréhension des mécanismes accompagnant ce processus est actuellement l'un des principaux enjeux de la recherche en biophysique. Dans ce contexte, nous avons mis en place une technique originale de mesure du dichroïsme circulaire, permettant de suivre avec précision les dynamiques structurales de petites molécules chirales en phase aqueuse, sur des échelles de temps allant de la picoseconde à la nanoseconde. Appliquée dans le domaine de l'ultraviolet, elle permet d'étudier les premières étapes du repliement de structures secondaires modèles. Le principe de cette technique repose sur la mesure de l'ellipticité induite par un milieu chiral sur une onde initialement polarisée linéairement. Après avoir présenté cette nouvelle méthode, nous montrerons comment la mettre en œuvre expérimentalement. Nous la comparerons ensuite aux techniques usuelles de mesure du dichroïsme circulaire, et l'appliquerons à l'étude de trois molécules (myoglobine, [Ru(phen)3]2+, 1,1'-Binaphthol). Enfin, nous nous intéresserons aux premiers résultats expérimentaux obtenus dans le cadre de l'étude du repliement en hélices alpha de polypeptides modèles. Deux techniques d'initiation du repliement seront examinées : l'excitation optique d'un chromophore greffé à l'extrémité de la chaîne peptidique, puis l'induction optique d'un saut de température.
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Lopez, Evelyne. "Cryptate d'europium (III) trisbipyridine et détection d'acides nucléiques ciblés par fluorescence en temps résolu." Montpellier 2, 1992. http://www.theses.fr/1992MON20284.
Full textAbstract:
L'application des sondes nucleiques au domaine du diagnostic medical est aujourd'hui en partie liee au developpement de traceurs non isotopiques. Les etudes menees sur les caracteristiques d'emission des ions de terres rares ont conduit a la synthese d'un compose macromoleculaire a longue duree de vie de fluorescence: le cryptate d'europium (iii) trisbipyridine (tbp (eu#3#+)). Notre objectif a ete d'appliquer ce nouveau traceur a la detection d'acides nucleiques cibles. Dans un premier temps les potentialites du tbp (eu#3#+) en terme de specificite et sensibilite ont ete evaluees sur la base d'une methodologie dot-blot. Les signaux d'hybridation mesures selon le principe de la fluorescence en temps resolu, directement au niveau du support solide, ont permis de detecter jusqu'a 2 attomoles d'adn cible (pbr 322). Par la suite nous avons combine la technique d'amplification enzymatique in vitro (pcr) et le tbp (eu#3#+) pour developper une methodologie rapide de detection d'acides nucleiques viraux (hpv-16) au sein d'echantillons cliniques. Dans cette voie, l'activite specifique et la stabilite du tbp (eu#3#+) ont conduit a des resultats identiques a ceux obtenus par la methode isotopique de reference (#1#2#5i). Ces travaux montrent les aptitudes du tbp (eu#3#+) et suggerent le developpement de nouveaux formats d'essai bases sur le principe de la fluorescence en temps resolu
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Rubin, Christophe. "Préparation d'une expérience de diffraction de Laue en temps résolu : aspect expérimental et numérique de la méthode." Grenoble 1, 1994. http://www.theses.fr/1994GRE10125.
Full textAbstract:
Le protocole experimental d'une experience de diffraction de laue resolue en temps consiste a declencher une reaction chimique, modifiant la conformation des molecules dans le cristal, en mesurant la variation induite des intensites des reflexions. La revue bibliographique montre la necessite de posseder un systeme spectroscopique de controle de la reaction. Nous exposons la preparation du dispositif experimental permettant la realisation de ce type d'experience en developpant particulierement le systeme de mesure de l'absorption uv-visible sur cristaux. L'etude menee en collaboration avec l'e. S. R. F visant a utiliser le mode simple paquet des sources synchrotron est analysee. Le transfert d'electrons induit par reaction photochimique, est le probleme biologique auquel nous nous interessons. Le cytochrome c 553 d'anabaena pcc 7119, la photoreduction par flashes laser de flavines et le centre de reaction photo-synthetique (prc) de rhodobacter sphaeroides que nous etudions s'inscrivent dans ce cadre. Les developpements statistiques et informatiques sont presentes. Ils concernent la mise a l'echelle locale, par la methode des moindres carres parametriques des donnees de diffraction de laue, orientes vers l'analyse de faibles variations en intensite. Une mise a l'echelle non-parametrique, basee sur la methode ace permet de resoudre le probleme de normalisation des donnees par rapport a la longueur d'onde. Ces developpements succedent a l'expose du traitement prealable des donnees de diffraction de laue du prc et de la ferredoxine nadp reductase, par les programmes de la chaine ccp4
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Hubert, Fabien. "Nucléation et croissance de nanocylindres d'or : mécanismes de développement de l'anisotropie et suivi in situ résolu en temps." Paris 6, 2009. http://www.theses.fr/2009PA066651.
Full textAbstract:
Cette thèse porte sur les mécanismes de nucléation/croissance dans la synthèse de nanocylindres d’or par voie aqueuse. Une approche multi-angles y est adoptée. Un suivi in-situ résolu en temps à l’échelle de quelques secondes est obtenu par deux techniques synchrotron, la diffusion de rayons X aux petits angles, et la spectroscopie d’absorption des rayons X. Ce couplage conduit au suivi temporel des dimensions des objets en solution, de leur nombre et de la spéciation de l’or en solution. La synthèse procède par une réaction de surface et la formation d’objets en solution est continue au cours de la synthèse. En outre, le rôle primordial de la stabilité des germes initiaux formés est mis en lumière. La formation de cylindres démarre pour une taille de 4 nm. A partir de cette taille, les croissances en rayon et longueur des cylindres sont homothétiques. Il existe un rapport clair entre degré d’anisotropie final des objets et vitesse de réaction : tout élément qui permet de ralentir la réaction est favorable au développement de l’anisotropie. Dans une approche spectroscopique parallèle, sur les produits de synthèse finaux, nous démontrons également la nature complexe de l’argent en surface des particules et son rôle primordial dans le développement de l’anisotropie. Il forme un complexe stable avec le tensio-actif, et présente une affinité très forte pour les surfaces d’or. Cette thèse insiste donc sur l’apport majeur des techniques synchrotrons in-situ et l’intérêt de leur couplage avec des méthodes spectroscopiques de laboratoire pour la compréhension des mécanismes de nucléation-croissance de nanoparticules.
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Courvoisier, Céline. "Etude d'un continuum de lumière en régime femtoseconde. Applications au domaine biologique : microscopies et spectroscopie en temps résolu." Phd thesis, Besançon, 2006. http://www.theses.fr/2006BESA2027.
Full text
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St-Pierre, Patrick. "Caractérisation du repliement en temps réel du riborégulateur adénine." Thèse, Université de Sherbrooke, 2016. http://hdl.handle.net/11143/8846.
Full textAbstract:
Vers la fin des années 1990 et au début des années 2000, l’idée que l’ARN puisse interagir directement avec de petits métabolites pour contrôler l’expression de certains gènes devient de plus en plus acceptée. Des recherches menées à cette époque ont permis la découverte de plusieurs structures d’ARN hautement conservées nommées riborégulateurs. La structure de ces ARN leur permet de reconnaître spécifiquement un ligand. La reconnaissance du ligand entraîne ensuite un changement de conformation dans l’ARN responsable du contrôle de l’expression génétique. Le but de cette thèse est d’étudier la structure et les changements de conformation du riborégulateur associé au gène add liant l’adénine chez Vibrio vulnificus. Ce riborégulateur étant relativement simple, les informations recueillies lors de cette étude pourront servir à comprendre le fonctionnement de riborégulateurs plus complexes.
Dans l’introduction, la découverte des riborégulateurs sera décrite en plus des caractéristiques particulières et de l’importance de ces ARN. Par la suite, quelques exemples démontrant l’importance des structures d’ARN seront abordés. Ensuite, les techniques de fluorescence utilisées pour étudier les structures d’ARN au cours de cette thèse seront présentées. Enfin, les recherches effectuées sur les riborégulateurs adénine seront détaillées afin d’aider le lecteur à bien comprendre le type de riborégulateur au centre de cette thèse.
Le chapitre 1 traite du repliement de l’aptamère suite à la liaison avec l’adénine. Dans ce chapitre, il est démontré que l’aptamère peut adopter trois conformations. Une modification de la séquence de l’aptamère de type sauvage a permis d’isoler ces trois conformations. Il a ensuite été possible d’identifier les caractéristiques propres à chacun des états.
Le chapitre 2 s’intéresse à une région précise du riborégulateur adénine. Dans ce chapitre, la conformation du cœur de l’aptamère est étudiée plus en profondeur. Il y est possible de constater que le repliement du cœur de l’aptamère influence l’interaction boucle-boucle en présence de magnésium et de ligand. De plus, la présence de ligand, en concentration suffisante, permet le repliement du cœur et favorise le rapprochement des tiges P2 et P3 dans un aptamère muté pour empêcher la formation de l’interaction boucle-boucle. Il semble donc que le repliement du cœur de l’aptamère influence la structure globale de l’aptamère.
Finalement, les travaux présentés dans les chapitres 1 et 2 seront mis en contexte avec la littérature scientifique disponible. Cette discussion tentera de réconcilier certaines observations contradictoires. Il sera ensuite question de l’impact que les travaux présentés dans cette thèse peuvent avoir dans le domaine de l’ARN. Enfin, quelques études à réaliser en continuité avec ces travaux seront proposées.
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Lange, Frédéric. "Développement d’un système de Topographie Optique Diffuse résolu en temps et hyperspectral pour la détection de l’activité cérébrale humaine." Thesis, Lyon, 2016. http://www.theses.fr/2016LYSEI012.
Full textAbstract:
La Tomographie Optique Diffuse (TOD) est désormais une modalité d’imagerie médicale fonctionnelle reconnue. L’une des applications les plus répandues de cette technique est celle de l’imagerie fonctionnelle cérébrale chez l’Homme. En effet, cette technique présente de nombreux avantages, notamment grâce à la richesse des contrastes optiques accessibles. Néanmoins, certains verrous subsistent et freinent le développement de son utilisation, spécialement pour des applications chez l’Homme adulte en clinique ou dans des conditions particulières comme lors du suivi de l’activité sportive. En effet, le signal optique mesuré contient des informations venant de différentes profondeurs de la tête, et donc de différents types de tissus comme la peau ou le cerveau. Or, la réponse d’intérêt étant celle du cerveau, la réponse de la peau peut dégrader l’information recherchée. Dans ce contexte, ces travaux portent sur le développement d’un nouvel instrument de TOD permettant d’acquérir les dimensions spatiale, spectrale et de temps de vol du photon de façon simultanée, et ce à haute fréquence d’acquisition. Au cours de cette thèse, l’instrument a été développé et caractérisé sur fantôme optique. Ensuite, il a été validé in-vivo chez l’Homme adulte, notamment en détectant l’activité du cortex préfrontal en réponse à une tâche de calcul simple. Les informations multidimensionnelles acquises par notre système ont permis d’améliorer la séparation des contributions des différents tissus (Peau/Cerveau). Elles ont également permis de différencier la signature de la réponse physiologique de ces tissus, notamment en permettant de détecter les variations de concentration en Cytochrome-c-oxydase. Parallèlement à ce développement instrumental, des simulations Monte-Carlo de la propagation de la lumière dans un modèle anatomique de tête ont été effectuées. Ces simulations ont permis de mieux comprendre la propagation de la lumière dans les tissus en fonction de la longueur d’onde et de valider la pertinence de cette approche multidimensionnelle. Les perspectives de ces travaux de thèse se dirigent vers l’utilisation de cet instrument pour le suivi de la réponse du cerveau chez l’Homme adulte lors de différentes sollicitations comme des stimulations de TDCS, ou en réponse à une activité sportiveThe Diffuse Optical Tomography (DOT) is now a relevant tool for the functional medical imaging. One of the most widespread application of this technic is the imaging of the human brain function. Indeed, this technic has numerous advantages, especially the richness of the optical contrast accessible. Nevertheless, some drawbacks are curbing the use of the technic, especially for applications on adults in clinics or in particular environment like in the monitoring of sports activity. Indeed, the measured signal contains information coming from different depths of the head, so it contains different tissues types like skin and brain. Yet, the response of interest is the one of the brain, and the one of the skin is blurring it. In this context, this work is about the development of a new instrument of DOT capable of acquiring spatial and spectral information, as well as the arrival time of photons simultaneously and at a high acquisition speed. During the PhD thesis the instrument has been developed and characterised on optical phantoms. Then, it has been validated in-vivo on adults, especially by detecting the cortical activation of the prefrontal cortex, in response to a simple calculation task. Multidimensional information acquired by our system allowed us to better distinguish between superficial and deep layers. It also allowed us to distinguish between the physiological signature of those tissues, and especially to detect the variations of concentration in Cytochrom-c-oxydase. Concurrently to this experimental work, Monte-Carlo simulation of light propagation in a model off a human head has been done. Those simulations allowed us to better understand the light propagation in tissues as function as their wavelength, and to validate the relevance of our multidimensional approach. Perspectives of this work is to use the developed instrument to monitor the brain’s response of the Human adult to several solicitations like tDCS stimulation, or sports activity
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Bonfim, Marlio. "Micro bobines à champ pulsé : applications aux champs forts et à la dynamique de renversement de l'aimantation à l'échelle de la nanoseconde par effet Kerr et Dichroïsme Circulaire Magnétique de rayons X." Phd thesis, Université Joseph Fourier (Grenoble), 2001. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00008020.
Full textAbstract:
Dans cette thèse nous avons développé trois techniques de mesures dynamiques du renversement de l'aimantation à l'échelle de la nanoseconde en utilisant des micro bobines comme source de champ pulsé. Le comportement dynamique de plusieurs systèmes magnétiques sous la forme de couches minces a été étudié. Avec la technique de Dichroïsme Circulaire Magnétique de Rayons X (XMCD) résolu en temps développée à l'ESRF on obtient la sélectivité en espèce chimique outre à une résolution temporelle de 100 ps. Cela nous a permis d'effectuer des études du renversement de l'aimantation et du couplage dynamique dans des structures du type vanne de spins et jonctions tunnel. Dans certaines conditions de champ pulsé le temps de renversement de l'aimantation de la couche libre (FeNi) est de l'ordre de la nanoseconde. Dans ces structures, suivant l'épaisseur de la couche non magnétique, le couplage dynamique entre les couches libre et dure peut être très différent de celui statique. La technique de mesure dynamique Kerr/Faraday s'est montrée assez efficace pour l'étude dynamique des couches minces à forte anisotropie perpendiculaire grâce aux possibilités de champs importants (jusqu'à 10 T) associées à une haute sensibilité (~2 x 10(+8) µB). Avec la technique d'imagerie Kerr/Faraday résolue en temps on a pu suivre le renversement d'un grenat magnétique suite à une impulsion de champ. Les processus du renversement sont facilement identifiés par la visualisation dynamique des domaines magnétiques. Avec les micro bobines développées en collaboration avec le LETI, nous avons pu montrer la possibilité d'obtenir des champs magnétiques très forts (jusque 50 T) à un très bas coût comparé aux installations conventionnelles. Pour la suite de ce travail nous envisageons le développement d'une technique d'imagerie dynamique avec haute résolution spatiale (dizaine de nm) et sélectivité chimique basée sur un microscope PEEM (Microscope à photoémission d'électrons).
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Marais, Arthur. "Détection de traces d’éléments lanthanides par fluorescence en temps résolu : application industrielle au marquage anti contrefaçon et à l'analyse chimique." Thesis, Lyon, 2018. http://www.theses.fr/2018LYSE1012/document.
Full textAbstract:
La fluorescence en temps résolu est une méthode d'analyse spectrophotométrique avancée permettant la sélection des photons émis par luminescence sur un critère temporel. Il est ainsi possible, et cela même dans des milieux complexes et pollués issu de l'industrie, de faire émerger sélectivement le signal d'espèces luminescentes présentant des durées de vie de luminescence relativement grandes.Ce type d'analyse spectrale est particulièrement adapté à la détection de trace d'éléments lanthanides. Chacun des éléments de la série présente en effet des propriétés luminescentes uniques bien que largement fonction de la nature des ligands qui les entourent. Les travaux de thèse présentés dans ce manuscrit utilisent avantageusement la constatation précédente. Deux technologies ont étés mise sur pied et/ou optimisées pour permettre un transfert vers des domaines industriels aux cahiers des charges bien définis.Ainsi dans le domaine de la lutte anti-contrefaçon l'ajout de marqueurs luminescents à temps résolu à base de lanthanide rend possible la surveillance de l'origine et du devenir de divers produits industriels.Dans le domaine pétrolier l'analyse des effluents à l'aide de sondes luminescentes à base de lanthanide permet de quantifier le taux résiduel de plusieurs classes d'additifs chimiques et permet d'optimiser la sécurité, la rentabilité et l'impact écologique du processus d'extraction.Dernièrement un prototype de spectrofluorimètre résolu en temps adapté à un usage industriel a été mis au point pour permettre un transfert technologique du laboratoire vers le milieu industrielTime-resolved fluorescence is an advanced spectrophotometric analysis method which allows the selection of emitted luminescent photons on a time-based parameters. It is possible to extract the signal of long-lived luminescent species even in complex and polluted matrix from the industry. This type of analysis is especially fitted for the detection of lanthanide ions. During this thesis two technologies based on time-resolved analysis were designed to answer specific industrial problematics. The first one yields the residual concentration of chemical additives used during oil and gas extraction. The second one aims at protecting crude oils and refined fuels from counterfeiting. They both rely on the use of lanthanide complex and the measurement of their luminescent properties. A prototype of time-resolved spectrofluorimeter was also built to transfer the technologies from the laboratory to the industrial world
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Teppe, Frédéric. "Dynamique de spin dans des hétérostructures de semi-conducteurs II-VI magnétiques et non-magnétiques étudiée par effet Kerr magnéto-optique résolu en temps." Montpellier 2, 2003. http://www.theses.fr/2003MON20157.
Full text
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Woodhouse, Joyce. "Etude d'une protéine fluorescente photo-commutable par cristallographie résolue en temps en utilisant les lasers à électrons libres." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2018. http://www.theses.fr/2018GREAY026/document.
Full textAbstract:
Les protéines fluorescentes photocommutables (RSFPs) ont la propriété de passer d’un état fluorescent à un état non-fluorescent en réponse à la lumière. Cette propriété en fait des outils de marquage pour la microscopie de super-résolution (ou nanoscopie). Le mécanisme de photocommutation implique l’isomérisation du chromophore ainsi qu’un changement d’état de protonation de ce dernier. Le mécanisme a été très étudié par différentes approches de spectroscopie et de simulation mais reste encore mal compris, l’ordre séquentiel des évènements est notamment encore débattu. Certains de ces évènements de la photocommutation se déroulent à des échelles de temps très courtes, ce qui rend difficile l’étude structurale par cristallographie des rayons X à l’aide des sources synchrotron actuelles dont la résolution temporelle est encore limitée. Les lasers à électrons libres (XFELs) sont une nouvelle source de rayons X produisant des impulsions suffisamment courtes pour permettre l’étude structurale des intermédiaires précoces ou à courte durée de vie qui se forment ou cours de la photocommutation, et suffisamment brillantes pour permettre la collecte de données cristallographiques sur des cristaux de tailles nano- et micrométrique. L’utilisation de ce nouveau genre d’instrument a permis l’émergence de la cristallographie sérielle, une nouvelle approche de la cristallographie des rayons X. Cette approche a depuis été adaptée aux lignes synchrotrons.Le travail présenté ici se focalise sur l’étude de rsEGFP2, une protéine fluorescente photocommutable de la famille de la GFP. Il y est décrit la mise au point d’un protocole de microcristallisation permettant l’obtention d’échantillons en vue d’une expérience de cristallographie résolue en temps au XFEL. Un mécanisme de photocommutation y est proposé à travers le résultat de deux expériences sur les deux XFELs actuellement opérationnels, à des échelles de temps différentes, dévoilant un chromophore « twisté » à l’état excité ainsi qu’un état cis protoné de ce dernier. La caractérisation structurale des variants de rsEGFP2 par cristallographie d’oscillation « classique » combinée à la découverte fortuite d’une conformation alternée du chromophore dans l’état non-fluorescent, issue d’expérience de cristallographie sérielle, apporte un complément d’explication des propriétés photophysiques de la protéineReversibly switchable fluorescent proteins (RSFPs) are able to reversibly toggle between a fluorescent on-state and a non-fluorescent off-state under visible light irradiation. This property makes them a suitable marker used in super-resolution microscopy (or nanoscopy). The photo-switching mechanism involves isomerisation of the chromophore and a change of its protonation state. This mechanism has been well studied but remains poorly understood. The structural nature and the sequential order of atomistic events are still under debate. Some of them take place on the ultra-fast time scale and make structural investigation by X-ray crystallography impossible using current synchrotron radiation sources whose temporal resolution they offer is limited. X-ray free electron lasers (XFELs) are a new kind of X-ray source producing femtosecond pulses that allow structural investigation of ultra-fast intermediates during photoswitching. They are also so bright that crystallographic data collection from micro- and nanometer-sized crystals became possible. The bright and short XFEL pulses required a new methodology to be developed, the so-called serial crystallography methodology. This method is now being adapted to synchrotron radiation facilities.Here is presented a time-resolved crystallography study of the reversibly switchable green fluorescent protein 2 (rsEGFP2). A microcrystallization protocol is described allowing the preparation of suitable samples in large amounts for time-resolved serial crystallography experiments. A photoswitching mechanism of rsEGFP2 is proposed based on crystallographic results obtained from data collected at the two XFEL facilities currently fully operational, i.e. the LCLS in the USA and SACLA in Japan. In particular, the structure of two photoswitching intermediates have been determined, one featuring a twisted chromophore in the excited state and the other displaying a protonated cis isomer of the chromophore in the ground state. The structural characterization of rsEGFP2 variants by traditional oscillation crystallography combined with the serendipitous discovery of an alternate chromophore conformation in the off-state during an XFEL experiment provided unique insight into the photophysical behavior of the protein
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Vercucque, Isabelle. "Dynamiques de relaxation de l'eau et des solutions aqueuses d'acide chlorhydrique par effet Kerr optique résolu dans le temps et par simulation de dynamiques moléculaires." Lille 1, 1998. https://pepite-depot.univ-lille.fr/LIBRE/Th_Num/1998/50376-1998-249.pdf.
Full textAbstract:
Ce travail presente une etude experimentale par effet kerr optique resolu dans le temps de l'eau liquide et des solutions aqueuses d'acide chlorhydrique completee par une approche theorique des dynamiques de l'eau par simulation de dynamique moleculaire. L'analyse des signaux kerr faite en fonction du ph et de la temperature des solutions a permis de determiner deux temps. Le temps le plus court (de 0. 3 a 1. 2 ps selon la temperature) a ete attribue a la duree de vie de la liaison hydrogene. Le temps le plus long (de 1. 2 a 6 ps a basse temperature) a ete interprete en terme de duree de vie des agregats moleculaires formes par les molecules d'eau liees entre elles par liaison hydrogene. La simulation de dynamique moleculaire a alors permis une meilleure comprehension des proprietes dynamiques du systeme. Le modele spc a ete choisi pour l'eau. Le signal kerr est directement reliee a la fonction d'autocorrelation temporelle de la composante hors diagonale de la polarisabilite macroscopique de l'echantillon. Les calculs ont ete effectues sur l'eau pure a 300k et a 360k et sur les solutions aqueuses de chlorure de sodium a 300k. Les deux temps obtenus experimentalement ainsi que leur variation en fonction de la temperature sont reproduits de facon satisfaisante par les calculs. Le temps le plus court a ete, dans les deux approches, attribue sans ambiguite a la duree de vie de la liaison hydrogene. La simulation n'a pas permis de preciser la nature exacte du temps long mais elle mais elle confirme la nature collective du processus.
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Nguyen, Trong Nghia. "Développement d’un système de microscopie pour la détection en temps résolu de la fluorescence de complexes macromoléculaires mixtes gadolinium/terbium destinés à l’imagerie bimodale de l’atherothrombose." Thesis, Paris 13, 2014. http://www.theses.fr/2014PA132005/document.
Full textAbstract:
Nous avons développé un microscope d’imagerie de fluorescence destiné à localiser,et à évaluer la concentration, d’un agent de contraste IRM macromoléculaire (P717) incluant du Gd, destiné à identifier les lésions athérosclérotiques. Comme l’agent de contraste n’est pas naturellement fluorescent, nous l’avons modifié en substituant des ions Tb aux ions Gd,ce qui ne modifie pas ses propriétés chimiques vis-à-vis de l’artère. Comme sa constante de temps est très supérieure à celle des autres sources de fluorescence, nous obtenons un bon rapport signal sur bruit, malgré une faible émission, par une technique de résolution temporelle.La source d’excitation, sur le microscope inversé, est une diode laser émettant à 371nm, le capteur est une caméra ICCD. Nous mesurons aussi le spectre de la fluorescence pour nous assurer que le signal provient réellement de l’agent étudié. Un microcontrôleur permet de gérer automatiquement la synchronisation de toutes les parties du système. Pour l’identification des tissus par un anatomo-pathologiste, nous prenons aussi une photo en« couleurs naturelles » en prenant successivement trois images aux trois couleurs fondamentales. Ensuite, notre logiciel assemble toutes les images en couleurs et en fluorescence.Les premières images que nous avons prises sur des artères de rat nous prouvent que l’agent de contraste est effectivement localisé dans des régions spécifiques. Nous disposons maintenant d’un outil nous permettant de comprendre l’attachement d’un agent de contraste IRM sur une artère et qui nous permettra d’optimiser cet agentWe developed a fluorescence imaging microscope system intended for localizing and evaluating its concentration with in arteries slices of a macromolecular (P717) Gd-based MRIcontrast agent used for the visualization of atherosclerotic lesions. As the contrast agent is not initially fluorescent, we modified the agent which is now partially fitted with Tb ions, while preserving its chemical characteristics. A long fluorescence emission time constant enables usto have a suitable signal to noise ratio, despite a low intensity, using pulsed illumination and time gated imaging after the other sources of fluorescence have decayed.The excitation source, on top of the inverted microscope, is a laser diode emitting at 371nm. The fluorescence signal is imaged on an ICCD camera. The fluorescence spectrum is acquired too, to positively insure that the signal really comes from the intended contrast agent. A microcontroller synchronizes electrical gating of the ICCD camera, of the laser pulse and generally controls automatically all parts of the measurement process. For tissue identification, we acquire a “natural image” using the standard halogen lamp of themicroscope. This image is synthesized by the use of the combination of three successive images taken with the three fundamental colors. Then our software assembles the color and fluorescence images.First images of rat arteries show that the contrast agent is indeed localized on specific regions of the tissues. We now have a new tool which allows us to understand and optimize the MRI contrast agent
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Fotso, Gueutue Eric Stéphane. "Spectroscopie Raman résolue en temps pour les hautes températures." Thesis, Orléans, 2018. http://www.theses.fr/2018ORLE2023/document.
Full textAbstract:
Ce travail présente l’optimisation d’un système de spectroscopie Raman résolue en temps dédiée aux très hautes températures. Ce dispositif répond au besoin sans cesse croissant d’étudier en temps réels les transformations de phases et des cinétiques de réactions dans des environnements extrêmes. Ce dispositif a été validé dans des conditions d’usages sur des oxydes (Gd₂O3, Y₂O3, ZrO₂ , ZrSiO4 et CeO₂) et des nitrures (h-BN). Le potentiel du système a permis de lever les principaux verrous technologiques et instrumentaux qui limitent l’utilisation de la spectroscopie Raman à haute température. Les trois principaux faits marquants qui illustrent le caractère innovant de ce travail sont les suivants : Le premier correspond au nouveau record mondial d’analyse Raman à haute température à travers l’acquisition du mode E₂g de h-BN jusqu’à 2700°C. La comparaison des performances des deux voies Pockels et ICCD montrent que la voie Pockels est plus performante que l’ICCD, mais plus délicate de mise en oeuvre. Le second fait marquant concerne les autres applications du Raman résolu en temps, comme pour séparer la contribution de la diffusion Raman et de la luminescence. La dernière application quant à elle présente l’étude de la dépendance temporelle comparée des diffusions Raman résonnante et non résonante. Le Raman résonnant se déclenche systématiquement avant le non résonnant. Plus généralement, l’intérêt des méthodes Raman résolues en temps ouvre de nouveaux champs d’application dans la caractérisation de matériaux en condition extrêmes, éventuellement in situ : aéronautique, réfractaire ; sidérurgie, nucléaire, etc…This work presents the optimization of a time-resolved Raman spectroscopy device dedicated to very high temperatures. This device meets the ever-increasing need to study in real time phase transformations and reaction kinetics in extreme environments. This device has been validated under working conditions on oxides (Gd₂O3, Y₂O3, ZrO₂ , ZrSiO4 et CeO₂) and nitrides (h-BN). The potentialities of the device have enabled the main technological and instrumental locks that limit the use of high temperature Raman spectroscopy to be removed. The three main highlights illustrating the innovative nature of this work are as follows. The first corresponds to the new world record for high temperature Raman analysis through the acquisition of the E₂g mode of h-BN up to 2700°C.A comparison of the performance of the two Pockels and ICCD channels shows that the Pockels channel is more efficient than the ICCD, but more difficult to implement. The second important fact concerns the other applications of time-resolved Raman, as to separate the contribution of Raman scattering and luminescence. The last application presents the study of the comparative time dependence of resonant and non-resonant Raman scattering. The resonant Raman is triggered systematically before the non-resonant. More generally, the interest of time-resolved Raman methods opens new fields of application in the characterization of materials in extreme conditions, possibly in situ: aeronautics, refractories, steel industry, nuclear, etc
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Vnuk, Edouard. "Développement d'outils d'analyse de fluorescence appliqués au génotypage sur puce à ADN : de l'acquisition à l'analyse d'images, mesures de cinétique d'hybridation en temps réel basées sur le transfert d'énergie." Ecully, Ecole centrale de Lyon, 2005. http://bibli.ec-lyon.fr/exl-doc/evnuk.pdf.
Full textAbstract:
Le cadre de ces travaux était d'améliorer la fiabilité des puces à ADN de typage sans augmenter le nombre de répétition des mesures. A partir d'une réflexion sur le phénomène de fluorescence à la surface d'une puce, nous avons développé un programme permettant de segmenter les signaux de fluorescence et une stratégie de conception et de validation empirique de puces dont la mise en place a été complétée par un logiciel liant les différents outils du laboratoire. Pour mieux comprendre les phénomènes d'hybridation à l'interface liquide/solide, nous avons créé un procédé de détection de l'hybridation sur support solide basé sur le FRET ("Fluorescence Resonance Energy Transfer"). Les résultats ont montré que nous étions capables : de mesurer et d'analyser des cinétiques d'hybridations de manière spécifique, d'accéder localement la densité relative en sondes immobilisées et au rendement d'hybridation, de contrôler la qualité de chaque plotThe scope of this work was to improve the reliability of DNA microarrays without to increase the number of measurement repetitions. A software, allowing to analyze signals of fluorescence and set up a general strategy of conception of DNA microarrays, was developed from physical considerations about fluorescence at the surface of microarrays. Its implementation was completed by a software providing a link between the various tools of our laboratory. In order to further understand the phenomena of hybridization at solid/liquid interface, we have developed a methodology aimed at detecting hybridization on microarrays using Fluorescence Resonance Energy Transfer (FRET). The results showed that we can be : measured and analysed kinetics of specific hybridization, given information on the local relative density of probes imobilized and on hybridization yield, controlled the quality for individual spots
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Weston, Joseph. "Numerical methods for time-resolved quantum nanoelectronics." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2016. http://www.theses.fr/2016GREAY040/document.
Full textAbstract:
De récents progrès dans la nanoélectronique quantique ont donné lieu à denouvelles expériences avec des sources cohérentes d'électrons unique. Lorsqu'undispositif électronique quantique est manipulé sur une échelle de temps pluscourte que le temps de vol caractéristique d'un électron à travers ledispositif, toute une gamme de possibilités qui sont conceptuellement nouvellesdeviennent possible. Pour traiter de telles situations physiques, des avancéescorrespondantes sont nécessaires dans les techniques de simulation, pour aiderà comprendre, ainsi qu'à concevoir, la prochaine génération d'expériences dansce domaine.Les techniques les plus avancées pour simuler ce genre de physique nécessitentun temps de calcul qui croît de linéairement avec la taille dusystème, mais de manière quadratique avec la durée simulée.Ceci est particulièrement problématique pour les cas où un électron restedans le dispositif pendant une durée beaucoup plus longue que le temps devol balistique. Dans cette thèse on propose d'améliorer un algorithmeexistant, basé sur des fonctions d'onde, pour traiter le transport quantiquerésolu en temps dont le temps de calcul croît linéairement avec la taille du système ainsique la durée simulée. Par la suite on exploite cet algorithme pour étudierplusieurs systèmes physiques intéressants. En particulier on trouve quel'application d'un train d'impulsions de tension à un interféromètre à électronspeut stabiliser la modification dynamique du schéma d'interférence.On exploite cet effet pour faire de la spectroscopied'états d'Andreev et de Majorana existant dans des structure hybridessupraconducteur-nanofil.Les algorithmes numériques sont implémentés en tant qu'extension du logicielde transport quantique Kwant. Cette implémentation est utilisée pour tousles résultats numériques présentés dans la thèse, ainsi que d'autres projetsde recherche couvrants une grande gamme de physique: effet Hall quantique,isolants topologiques de Floquet, interféromètres de type Fabry-Pérot, etjonctions supraconductricesRecent technical progress in the field of quantum nanoelectronics have lead toexciting new experiments involving coherent single electron sources.When quantum electronic devices are manipulated on time scales shorterthan the characteristic time of flight of electrons through the device, a wholeclass of conceptually new possibilities become available. In order totreat such physical situations, corresponding advances in numerical techniquesand their software implementation are required both as a tool to aidunderstanding, and also to help when designing the next generation ofexperiments in this domain.Recent advances in numerical methods have lead to techniques for which thecomputation times scales linearly with the system volume, but as thesquare of the simulation time desired. This is particularly problematicfor cases where the characteristic dwell time of electrons in the centraldevice is much longer than the ballistic time of flight. Here, we proposean improvement to an existing wavefunction based algorithm fortreating time-resolved quantum transport which scales linearly in both thesystem volume and desired simulation time. We use this technique tostudy a number of interesting physical cases. In particular we find that theapplication of a train of voltage pulses to an electronic interferometercan be used to stabilise the dynamical modification of the interferencethat was recently proposed. We use this to perform spectroscopy on Majoranaand Andreev resonances in hybrid superconductor-nanowire structures.The numerical algorithms are implemented as an extension to the Kwantquantum transport software. This implementation is used for all the numericalresults presented here, in addition to other work, covering a wide varietyof physical applications: quantum Hall effect, Floquet topological insulators,Fabry-Perot interferometers and superconducting junction
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Amin, chalhoub Eliane. "Etude des processus thermophysiques en régime d'interaction laser/matière nanoseconde par pyro/réflectométrie rapide." Phd thesis, Université d'Orléans, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00635322.
Full textAbstract:
Face au développement actuel des nanotechnologies, l'étude et la caractérisation des propriétés thermiques des couches minces et des nanomatériaux devient nécessaire pour le développement et la qualité des nouvelles technologies. Notre système expérimental a été conçu et mis en oeuvre dans le but d'étudier les différents phénomènes qui régissent l'interaction matière/laser nanoseconde en temps réel. Ce système est composé de deux méthodes optiques complémentaires : la réflectivité résolue en temps RRT et la pyrométrie infrarouge rapide PIR. Nous avons montré dans un premier temps la possibilité d'étudier en temps réel les modifications de l'état de surface d'une couche mince métallique déposée sur un substrat isolant, le phénomène de photoluminescence ainsi que la cinétique de fusion/resolidification et celle de l'ablation. De plus, nous présenterons une méthode originale afin de déterminer les propriétés thermiques (la capacité calorifique volumique et la conductivité thermique) des surfaces nanostructurées. L'analyse nécessite une préparation de l'échantillon ainsi que l'utilisation d'un modèle théorique éprouvé que l'on ajuste avec un algorithme d'optimisation sur nos relevés expérimentaux.
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Brichart, Thomas. "Traceurs fluorescents à base de lanthanides en milieu complexe." Phd thesis, Université Claude Bernard - Lyon I, 2014. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01066086.
Full textAbstract:
Les traceurs sont des espèces permettant de déterminer la position ou la distribution d'un produit et ceux-ci sont aujourd'hui présents dans de très nombreux domaines. Bien que chacune des applications possède un cahier des charges bien spécifique, il est possible de les retrouver dans des domaines aussi divers que la médecine (agents de contraste), l'anticontrefaçon ou encore l'exploration géologique. Nous avons ainsi développé des traceurs d'eau d'injection pétrolière composés de complexes de lanthanides. Ces traceurs, dérivés du DOTA, ont pu être détectés à des concentrations inférieures au ppb, grâce à un appareillage simple et compact. Cette détection fut rendue possible par l'utilisation de la fluorescence en temps résolu, qui permet de contourner le bruit de fond créé par la fluorescence intrinsèque des résidus pétroliers présents dans les eaux de production. Nous avons également montré comment il était possible, grâce à une synthèse en microémulsion, d'encapsuler différents luminophores au sein d'une nanoparticule composée d'un coeur d'or et d'une coquille de silice. Ainsi, ces nanoparticules ont pu être utilisées comme traceurs intelligents afin de recueillir des informations sur les propriétés physicochimiques au sein des puits comme la température, le pH, la proportion entre différents solvants, etc. Enfin nous avons pu montrer comment une utilisation judicieuse des lanthanides et des propriétés complexantes des inhibiteurs de dépôts minéraux pouvait permettre leur dosage grâce à une méthode à la fois simple et rapide. Ce dosage permettra alors d'ajuster leur concentration dans les différents puits de production de pétrole
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Claveau, Sandra. "Fluorescent nanodiamonds as siRNA vectors : in vitro efficacy evaluation and high-content/high-resolution quantifications of their distribution in vivo." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2018. http://www.theses.fr/2018SACLS119/document.
Full textAbstract:
Le Sarcome d'Ewing est un cancer pédiatrique rare, principalement dû à l'expression de l'oncogène de jonction EWS-Fli1, et dont les traitements médicamenteux ont peu évolué au cours des dernières décennies. Nous nous intéressons à une nouvelle approche thérapeutique utilisant des siRNA, ciblant spécifiquement l'oncogène EWS-Fli1, et permettant l'inhibition de la croissance tumorale. Durant mon travail de thèse, j'ai utilisé des nanocristaux de diamant issus soit de détonation (DND), soit de synthèse haute pression-haute température (NDHPHT) pour vectoriser les siRNA, accrochés par interaction électrostatique. Pour ce faire, les NDs ont été rendus cationiques par différentes méthodes: (i) hydrogénation assistée par plasma, (ii) par recuit thermique, ou (iii) par traitement chimique pour les DNDs, ou (iv) greffage covalent d'un polymère cationique sur des NDHPHT (COP-NDHPHT).Mes travaux ont comporté deux axes: (i) étude in vitro des complexes ND:siRNA (caractérisations physico-chimiques des NDs et étude de l'efficacité d'inhibition de l'oncogène par les complexes); (ii) distribution tissulaire de COP-NDHPHT, injectés dans des souris, grâce à des NDHPHT fluorescents, contenant des défauts azote-lacune. Pour les détecter individuellement dans des coupes d'organes de souris portant une tumeur xénogreffée sous-cutanée, nous avons développé un système d'imagerie en épifluorescence à grande ouverture numérique, et résolu en temps afin de rejeter l'autofluorescence tissulaire (de durée de vie plus courte que celle des NDs). Nous avons quantifié le nombre, l'état d'agrégation et la localisation cellulaire de ces vecteurs (grâce à un marquage histopathologique imagé simultanément) 24h après injection. Les NDs ont été clairement détectés dans les différents organes, dont la tumeur, ouvrant la voie à un contrôle de la progression tumorale grâce au siRNAEwing Sarcoma is a rare pediatric cancer, caused in the majority of the cases by the expression of the fusion oncogene EWS-Fli1. Current treatments have not much evolved over the past decades. We are investigating a new therapy based on siRNA specifically targeting the oncogene and inhibiting the tumor growth. During my PhD thesis, I have tested different types of synthetic nanodiamonds (ND) used to vectorize siRNA electrostatically bound at their surface: ND produced by detonation (DND) or by High Pressure-High Temperature synthesis (NDHPTH). Their surfaces have been cationized by various processes: (i) plasma or (ii) thermal hydrogenation, (ii) chemical treatment, or (iv) covalent grafting of a copolymer (COP-NDHPHT).My PhD work included two main axis: (i) in vitro study of ND:siRNA complexes (NDs physico-chemical characterization and oncogene inhibition efficacy by the complexes); (ii) tissue distribution of COP-NDHPHT, injected into mice, using fluorescent NDHPHT containing nitrogen-vacancy defects. To detect them individually in sections of mouse organs carrying a subcutaneous xenograft tumor, we developed an epifluorescence imaging system with large numerical aperture and resolved in time to reject tissue autofluorescence (of a shorter lifetime than NDs). We quantified the number, the aggregation state and the cell localization (thanks to simultaneous histopathological imaging) of these vectors 24 hours after injection. NDs have been clearly detected in different organs, including the tumor, paving the way for tumor progression control with siRNA
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Amin, Chalhoub Eliane. "Etude des processus thermophysiques en régime d'interaction laser/matière nanoseconde par pyro/réflectométrie rapide." Thesis, Orléans, 2010. http://www.theses.fr/2010ORLE2081/document.
Full textAbstract:
Face au développement actuel des nanotechnologies, l'étude et la caractérisation des propriétés thermiques des couches minces et des nanomatériaux devient nécessaire pour le développement et la qualité des nouvelles technologies. Notre système expérimental a été conçu et mis en oeuvre dans le but d'étudier les différents phénomènes qui régissent l'interaction matière/laser nanoseconde en temps réel. Ce système est composé de deux méthodes optiques complémentaires : la réflectivité résolue en temps RRT et la pyrométrie infrarouge rapide PIR. Nous avons montré dans un premier temps la possibilité d'étudier en temps réel les modifications de l'état de surface d'une couche mince métallique déposée sur un substrat isolant, le phénomène de photoluminescence ainsi que la cinétique de fusion/resolidification et celle de l'ablation. De plus, nous présenterons une méthode originale afin de déterminer les propriétés thermiques (la capacité calorifique volumique et la conductivité thermique) des surfaces nanostructurées. L'analyse nécessite une préparation de l'échantillon ainsi que l'utilisation d'un modèle théorique éprouvé que l'on ajuste avec un algorithme d'optimisation sur nos relevés expérimentauxThe recent development of nanotechnology has made the study and the characterisation of thermal properties of thin films and nanomaterials very important for the development and the quality of new technologies. Our experimental setup is designed and built in order to study different phenomena, in real time, that arise while the interaction of a laser with materials at the nanosecond scale. This system is composed of two complementary optical diagnostics, the time resolved reflectivity and the fast infrared pyrometry. First, we have shown the ability to study in real time the surface structural changes in the case of a thin metal layer deposited on an insulating substrate, the phenomenon of photoluminescence and the kinetics of melting/resolidification and also the ablation. In addition, we present a novel method in order to determine the thermal properties (volumetric heat capacity and thermal conductivity) of nanostructured surfaces. The analysis is based on the use of a proven theoretical model that is adjusted with an optimisation algorithm on our experimental measurements
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Ould, Metidji Mahmoud. "Nanodispersion et développement de traceurs fluorescents." Thesis, Lyon, 2016. http://www.theses.fr/2016LYSE1188/document.
Full textAbstract:
L'étude de la dispersion de matériaux inorganiques dans des médias organiques et aqueux est un facteur déterminant pour leur mise en œuvre industrielle. Ces matériaux trouvent leur application dans de nombreux domaines allant de l'industrie pétrolière à celle du polissage. Nous nous sommes intéressés à la stabilité de ces matériaux dans des médias tels que : (i) les solvants aqueux utilisés pour la formulation de suspensions abrasives, (ii) les eaux d'exploitations pétrolières et (iii) le pétrole brut et ses dérivés. Ceci dans le but d'améliorer les propriétés de luminescence de ces matériaux pour l'industrie pétrolière et les propriétés abrasives pour l'industrie du polissageNous avons ainsi développé des formulations stables de complexes de lanthanides (Ln) dérivés du DOTA et de nanoparticules (NPs) de sulfure de zinc dopées au manganèse, dans le but de tracer les eaux d'injections pétrolières. Ces matériaux ont été détecté par fluorescence en temps-résolu (TRF) et ce afin de contourner les problématiques liées à l'auto-fluorescence des produits pétroliers présents dans les eaux d'exploitation. Nous avons également étudié la dispersion de composés spécifiques dans des carburants, dans le but de proposer des nouveaux marqueurs anticontrefaçon pour le pétrole brut et ses dérivés. Enfin, nous avons cherché à améliorer la dispersion de nanoparticules de diamant dans des médias aqueux et ce afin d'optimiser l'efficacité des suspensions abrasives à base diamantées, utilisées pour le polissage du saphir plan aThe dispersion of inorganic materials in organic and aqueous media is a decisive factor for their industrial implementation. These materials are used in many areas from the oil industry to polishing. Herein, we focus on studying the stability of these materials in different media such as: (i) the aqueous solvents used for the formulation of abrasive slurries, (ii) the waters of oil operations and (iii) crude oil and its derivatives. Our objective is to improve the luminescence properties of these materials for the oil industry and the abrasive properties for polishing applications.We have developed stable formulations of lanthanide complexes (Ln) derived from DOTA and nanoparticles (NPs) of zinc sulfide doped with manganese for water-management in oil fields. These materials were characterized by time-resolved fluorescence (TRF) to solve the problems associated with the auto-fluorescence of petroleum products in the operating water.Furthermore, we studied the dispersion of specific compounds in different fuels in order to develop new anti-counterfeiting markers for crude oil and its derivatives. Finally, we tried to improve the dispersion of diamond nanoparticles in aqueous media in order to enhance the efficiency of diamond abrasive suspensions based for polishing sapphire a-plan
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Mehnaoui, Mohamed. "Synthèse et caractérisation structurale des matrices cristallines apatitiques de phosphates et de vanadates Ca10-xPbx(XO4)6Y2(X=P, V) (Y=OH, Cl, I) : étude du piégeage du métal lourd Pb2+ par photoluminescence en temps résolu." Lyon 1, 2008. http://www.theses.fr/2008LYO10005.
Full textAbstract:
Ce travail s'inscrit dans le cadre du programme de recherches sur les apatites de plomb. L'étude s'est portée sur deux familles d'apatites : les apatites de phosphates et les apatites de vanadates de formule Ca 10-xPbx(XO')6Y2(0 ≤ x ≤ 10) (X=P, V) (OH, Cl, I). Une étude comparative a été également menée sur des analogues naturels. Notre objectif est de mettre en évidence la possibilité du piégeage du plomb dans les apatites et ceci en utilisant, essentiellement, la technique de photoluminescence en temps résolu. Les différentes techniques de caractérisation (analyse chimique (ICP), DRX, IR, Raman et RMN solide) ont montré que les différents échantillons syntétisés forment une série de solutions solides continues cristallisant dans le groupe d'espace P63/m. L'analyse des spectres d'émission, d'excitation et des profils du déclin de luminescence des ions Pb2+ à des températures comprises entre 25 et 300K a mis en évidence, principalement le rôle joué par le niveau métastable 3P0 dans le processus de photoluminescence. Cette technique a permis d'identifer les sites de substitution de Pb2+ et de corréler les résultats avec les données cristallographiques
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Bascoul, Guillaume. "Applications de la cartographie en émission de lumière dynamique (Time Resolved Imaging) pour l’analyse de défaillance des composants VLSI." Thesis, Bordeaux 1, 2013. http://www.theses.fr/2013BOR14876/document.
Full textAbstract:
Les technologies VLSI (« Very large Scale Integration ») font partie de notre quotidien et nos besoins en miniaturisation sont croissants. La densification des transistors occasionne non seulement des difficultés à localiser les défauts dits « hard » apparaissant durant les phases de développement (débug) ou de vieillissement, mais aussi l’apparition de comportements non fonctionnels purs du composant liées à des défauts de conception. Les techniques abordées dans ce document sont destinées à sonder les circuits microélectroniques à l’aide d’un outil appelé émission de lumière dynamique (Time Resolved Imaging - TRI) à la recherche de comportements anormaux au niveau des timings et des patterns en jeu dans les structures. Afin d’aller plus loin, cet instrument permet également la visualisation thermographique en temps résolue de phénomènes thermiques transitoires au sein d’un composantVLSI ("Very Large Scale Integration") technologies are part of our daily lives and our miniaturization needs are increasing. The densification of transistors not only means trouble locating the so-called "hard defects" occurring during the development phases (debug) or aging, but also the appearance of pure non-functional behaviors related to component design flaws. Techniques discussed in this document are intended to probe the microelectronic circuits using a tool called dynamic light emission (Time Resolved Imaging - TRI) in search of abnormal behavior in terms of timings and patterns involved in structures. To go further, this instrument also allows viewing thermographic time resolved thermal transients within a component
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Camilleri, Christophe. "Etude de la dynamique de spin des porteurs et des ions Mn2+ par des expériences d'effet Kerr magnéto-optique résolu en temps de type pompe-sonde sur des puits quantiques semimagnétiques de Cd1-xMnxTe de type p et n." Montpellier 2, 2000. http://www.theses.fr/2000MON20119.
Full textAbstract:
La comprehension et la maitrise de la dynamique des spins dans les semiconducteurs sont devenues le sujet d'une intense activite dans le cadre d'applications futures basees sur l'electronique dite de spin : les memoires a forte densite, les transistors a spin ainsi que l'ordinateur quantique. Dans ce cadre, l'etude des semiconducteurs magnetiques presente un double interet a la fois pour le developpement d'applications spintroniques mais aussi pour les etudes en physique fondamentale. En effet, l'interaction d'echange entre les porteurs et les ions magnetiques confere au materiau des proprietes magneto-optiques tres interessantes pour la polarisation des spins. Une grosse partie de ce travail a ete consacree a la mise en place et la mise au point d'une technique pompe-sonde basee sur la mesure de l'effet kerr magneto-optique resolu en temps. Cette technique offre la possibilite d'observer directement la dynamique des spins dans des heterostrucures semimagnetiques. Elle permet egalement d'acceder a un certain nombre de parametres comme les temps de relaxation des porteurs mais aussi le temps de dephasage des ions mn 2 + ainsi que le facteur de lande. Un certain nombre de resultats experimentaux ont ete obtenus sur des puits quantiques semimagnetiques cd 1 xmn xte de type p et n. Nous proposons ensuite une discussion sur les mecanismes de relaxation des porteurs mais aussi des ions mn 2 +. Les modeles existant ne permettent pas forcement d'expliquer l'ordre de grandeur que l'on trouve experimentalement. Nous nous sommes egalement interesses au facteur de lande des ions magnetiques. Nous avons dans certains cas trouve une valeur voisine de 1. 5 dont l'origine nous est encore inconnue. Enfin, une derniere partie traite de l'aimantation photoinduite resolue en temps. L'etude de la dynamique de l'aimantation photoinduite fait intervenir la polarisation dynamique qui permet de savoir si l'interaction d'echange avec les ions manganese est a l'origine de la relaxation des electrons ou des trous.
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Leguay, Pierre-Marie. "Dynamique structurelle ultra-rapide lors de la transition solide-plasma dense et tiède produite par laser." Phd thesis, Université Sciences et Technologies - Bordeaux I, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00984288.
Full textAbstract:
La matière dense et tiède (WDM pour Warm Dense Matter) est caractérisée par des températures proches de celle de Fermi et des densités proches du solide. Cette thèse présente des études expérimentales de la WDM éventuellement hors équilibre électron-ion, à l'aide de la spectroscopie d'absorption X près des seuils (XANES) résolue en temps. Nous avons développé un dispositif expérimental de XANES résolu en temps, basé sur un spectromètre à deux cristaux de Bragg, qui permet d'obtenir d'une part le signal émis par la source X utilisée, et d'autre part le signal transmis à travers un échantillon fin d'aluminium. La comparaison de ces deux grandeurs permet de mesurer l'absorption absolue de l'échantillon. L'échantillon est excité par un faisceau laser ultra-bref afin d'atteindre les conditions thermodynamiques attendues.Le dépôt laser étant réalisé sur les électrons de l'échantillon, les ions restent froids pendant l'interaction. L'équilibration thermique qui suit a une durée attendue de l'ordre de quelques picosecondes. Lors d'une première expérience, nous avons étudié la dynamique des transitions de phase subies par une feuille d'aluminium de 100 nm d'épaisseur, chauffée par un laser de 120 fs, avec un flux relativement élevé (6 J/cm²). La transition solide-liquide a lieu sur une échelle de temps plus faible que la résolution (environ 3 ps). La transition liquide-vapeur atomique a lieu après une vingtaine de picosecondes, en accord avec des simulations hydrodynamiques. Afin d'observer plus précisément la transition solide-liquide, nous avons réalisé une seconde expérience avec des flux plus faibles (< 1J/cm²). La feuille d'aluminium reste dans un état localement structuré aux temps longs. L'observation de la diminution progressive des modulations XANES, correspondant à une perte partielle d'ordre local, permet de déterminer la dynamique de l'augmentation de la température ionique. La comparaison des résultats expérimentaux avec des simulations hydrodynamiques, et de dynamique moléculaire quantique, a montré que le XANES est un diagnostic pertinent de la température ionique pendant et au delà de la fusion, permettant de suivre l'équilibration thermique électrons-ions. Nous avons constaté un temps caractéristique de l'équilibration significativement plus long qu'attendu, ce qui questionne la détermination du taux de collisions électrons-ions dans le régime dense et tiède. Ce même diagnostic a été exploité lors de deux expériences où nous avons étudié la silice comprimée par un choc laser jusqu'à des densités atteignant plus de deux fois celle du solide. Nous avons ainsi pu suivre l'évolution des structures électronique et ionique de la silice. Pour obtenir une meilleure résolution temporelle, nous avons réalisé deux autres expériences en utilisant une source X bêtatron et un laser X à électrons libres. La faisabilité d'expériences de XANES avec des résolutions femtosecondes a ainsi été démontrée.
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Bascoul, G. "Applications de la cartographie en émission de lumière dynamique (Time Resolved Imaging) pour l'analyse de défaillance des composants VLSI." Phd thesis, Université Sciences et Technologies - Bordeaux I, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00998831.
Full textAbstract:
Les technologies VLSI (" Very large Scale Integration ") font partie de notre quotidien et nos besoins en miniaturisation sont croissants. La densification des transistors occasionne non seulement des difficultés à localiser les défauts dits " hard " apparaissant durant les phases de développement (debug) ou de vieillissement, mais aussi l'apparition de comportements non fonctionnels purs du composant liés à des défauts de conception. Les techniques abordées dans ce document sont destinées à sonder les circuits microélectroniques à l'aide d'un outil appelé émission de lumière dynamique (Time Resolved Imaging - TRI) à la recherche de comportements anormaux au niveau des timings et des patterns en jeu dans les structures. Afin d'aller plus loin, cet instrument permet également la visualisation thermographique en temps résolu de phénomènes thermiques transitoires au sein d'un composant.
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Zhao, Hongming. "ETUDE EXPERIMENTALE DE LA PROPRIETE DE COUPLAGE SPIN-ORBITE DANS DES STRUCTURES SEMI-CONDUCTRICES DE BASSE DIMENSIONALITE." Phd thesis, Université de Grenoble, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00595906.
Full textAbstract:
Nous avons étudié les propriétés optiques et le couplage spin-orbite dans différentes structures semi-conductrices de basse dimension. Tout d'abord, la dynamique de spin dans des gaz d'électrons bidimensionnels d'une hétérostructure GaAs/AlGaAs (001) a été étudiée par la technique de rotation Kerr résolue en temps. Les résultats montrent que la durée de vie du spin dans le plan du puits est anisotrope et que la densité des électrons affecte fortement le couplage spin-orbite de type Rashba. Nous avons observé ensuite une grande anisotropie du facteur g de l'électron dans des puits quantiques GaAs/AlGaAs (001) asymétriques, et la dépendance en température de son amplitude a été mesurée. Deuxièmement, nous avons fait l'étude expérimentale du dédoublement du spin électronique dans le plan des puits GaN/AlGaN C(0001) à température ambiante. La mesure du courant de l'effet photo-galvanique circulaire montre clairement un dédoublement isotrope dans le plan du puits. Troisièmement, les premières mesures du facteur g dans des films minces de GaAsN à température ambiante a été faite par la technique de rotation Kerr résolue en temps. Elles montrent que le facteur g peut être modifié drastiquement par l'introduction d'une petite quantité d'azote dans GaAs. Enfin, les caractéristiques optiques de transitions indirectes dans des séries de nano-bâtonnets linéaire CdTe/CdSe/CdTe de taille et de forme variables ont été étudiées par photoluminescence stationnaire et résolue en temps. Nos résultats montrent le transfert progressif d'une transition optique directe (type I) au sein de CdSe vers une transition indirecte (type II) entre CdSe/CdTe à mesure que la longueur des nano-bâtonnets augmente.
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Lantz, Gabriel. "Ultrafast electron dynamics in Mott materials." Thesis, Paris 11, 2015. http://www.theses.fr/2015PA112014/document.
Full textAbstract:
Les isolants de Mott sont un exemple parfait de l’impact des corrélations électroniques locales sur les propriétés macroscopiques des matériaux. En variant légèrement le dopage ou la pression, un métal peut se transformer en un isolant. Ces propriétés peuvent être modifiées de manière très rapide en plaçant ces matériaux loin de l'équilibre. Nous avons étudié un prototype de Mott-Hubbard, V2O3 dopé en Cr, en utilisant l'état de l’art des techniques pompe-sonde, à savoir la photoémission résolue en angle, la réflectivité optique, la spectroscopie THz, et la diffraction des rayons X. La réponse électronique du système, après une excitation laser femtoseconde, qui a été maintenue pour chaque expérience à une longueur d'onde de 800 nm, a pu être déconvoluée de la réponse du réseau. Une étude comparative de ces réponses transitoires démontre un fort couplage électron-phonon dans ce prototype de matériau fortement corrélé. Avant thermalisation, le poids spectral est transféré de la bande de Hubbard inférieure vers le gap de Mott. Sur une échelle de temps plus long un état métastable est stabilisé par un changement structural. Pour mieux comprendre la réponse transitoire des isolants de Mott, nous avons également étudié un autre composé de Mott, BaCo1-xNixS2. Les tendances générales des isolants de Mott après photoexcitation ont été analysées en utilisant un modèle à deux orbitales. Nous interprétons que le remplissage du gap comme un changement spécifique des occupations orbitalesMott insulators are a perfect example of how local electronic correlations can change macroscopic properties of materials. Varying slightly the doping or the pressure can transform a metal to an insulator. These properties can be modified extremely rapidly by driving these materials far from equilibrium. We have investigated the model Mott-Hubbard material Cr-doped V2O3 using state of the art pump-probe techniques, namely angle resolved photoelectron spectroscopy, optical reflectivity, THz time-domain spectroscopy, and X-ray diffraction. We were able to unequivocally disentangle the electronic and the lattice response of the system to a femtosecond laser excitation, which was kept in all cases at a wavelength of 800 nm. We present a comparative study of these transient responses, which demonstrates the strong electron-phonon coupling of this strongly correlated model material. We show that before thermalization, spectral weight is transferred from the lower Hubbard band towards the Mott gap. On a longer time scale a metastable state is stabilized by the lattice structure. To further understand the transient response of Mott insulators, we have also studied another Mott compound, BaCo1-xNixS2. The general trends of photoexcitation in Mott insulators are analyzed using a two orbital model. We argue that the filling of the gap can be due to a change of the specific orbital fillings
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Bascoul, Guillaume. "Applications de la cartographie en émission de lumière dynamique (Time Resolved Imaging) pour l'analyse de défaillance des composants VLSI." Phd thesis, Université Sciences et Technologies - Bordeaux I, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00880532.
Full textAbstract:
Les technologies VLSI (" Very large Scale Integration ") font partie de notre quotidien et nos besoins en miniaturisation sont croissants. La densification des transistors occasionne non seulement des difficultés à localiser les défauts dits " hard " apparaissant durant les phases de développement (débug) ou de vieillissement, mais aussi l'apparition de comportements non fonctionnels purs du composant liées à des défauts de conception. Les techniques abordées dans ce document sont destinées à sonder les circuits microélectroniques à l'aide d'un outil appelé émission de lumière dynamique (Time Resolved Imaging - TRI) à la recherche de comportements anormaux au niveau des timings et des patterns en jeu dans les structures. Afin d'aller plus loin, cet instrument permet également la visualisation thermographique en temps résolue de phénomènes thermiques transitoires au sein d'un composant.
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Wenger, Emmanuel. "Installation et mise en oeuvre d'un détecteur de rayons X à pixels hybrides sur un diffractomètre de laboratoire : applications aux études de densité électronique et aux expériences de cristallographie résolues en temps." Thesis, Université de Lorraine, 2015. http://www.theses.fr/2015LORR0050/document.
Full textAbstract:
Par rapport aux détecteurs de rayons X couramment utilisés pour la cristallographie, les détecteurs à pixels hybrides apportent des avantages majeurs qui proviennent principalement de l’utilisation d'une chaîne de comptage propre à chaque pixel permettant de compter les photons individuellement et très rapidement. Les principales innovations de ces détecteurs sont les suivantes : (1) Suppression quasi totale du bruit ; (2) Obturateur électronique ultra rapide (de l'ordre de 100 ns) ; (3) Vitesse d'acquisition de 500 images par seconde. Ces avantages déjà mis à profit depuis une petite dizaine d’années sur les lignes synchrotron, sont également très prometteurs pour les diffractomètres de laboratoire. L’objet de la thèse a été de développer un diffractomètre expérimental de laboratoire équipé d’un détecteur à pixels hybrides, XPAD, et de réaliser les premières mesures de diffraction sur monocristal. Ces mesures ont permis de déterminer les corrections et calibrations du détecteur nécessaires pour les mesures sur monocristaux. Conjointement, les méthodes et techniques de traitement des images pour intégrer les intensités de diffraction ont été étudiées. L’intérêt du très faible bruit du détecteur pour l’étude de modèles de densité électronique a été démontré ; le prototype avec le détecteur XPAD a donné de meilleurs résultats que les diffractomètres usuels. Une deuxième application a consisté à utiliser les qualités de vitesse du détecteur pixel pour la mise en œuvre de mesures résolues en temps à l’échelle de la milliseconde. Des mesures sous champs électrique commuté ont permis de montrer le potentiel de ce type de détecteur dans ce domaine de rechercheCompared to X-ray detectors commonly used for crystallography, hybrid pixels detectors provide major advantages primarily due to the use of a counting system proper to each pixel allowing for very fast and individual photon counting. The main innovations of these detectors are: (1) Almost total suppression of noise ; (2) Ultra-fast electronic shutter (about 100 ns) ; (3) Acquisition rate of 500 images per second. These advantages have already been exploited over the past ten years on synchrotron beam lines and are also very promising for laboratory diffractometers. The thesis work was to realize a prototype laboratory diffractometer equipped with such a detector, XPAD, and to achieve single crystal X-ray diffraction measurements. The necessary corrections and calibrations of the detector required for diffraction measurements on single crystals were determined. The methods and image processing techniques to integrate the diffraction intensities were studied. Benefits of the very low noise of the detector for electron density models study were demonstrated; the prototype diffractometer equipped with an XPAD detector gave better results than conventional diffractometers. A second type of application was to use the pixel detector for the implementation of time-resolved diffraction measurements at millisecond timescale. Measurements under switched electric fields have shown the potential of this type of detector in this area of research
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Hergott, Jean-François. "Optimisation de la génération d'harmoniques d'ordre élevé et application à l'interférométrie UVX résolue en temps." Phd thesis, Université Paris Sud - Paris XI, 2001. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00081880.
Full textAbstract:
Ce travail de thèse est une contribution à l'étude du rayonnement UVX cohérent produit par génération des harmoniques d'ordre élevé d'une impulsion laser intense focalisée dans un gaz rare. Dans une première partie, nous présentons une étude approfondie de l'optimisation du flux harmonique produit soit dans une fibre creuse soit dans un jet. Dans chacun des cas, nous déterminons les facteurs limitant l'émission : accord de phase, absorption, ionisation, défocalisation. La comparaison des profils d'émission avec les simulations démontre le rôle crucial de la phase du dipôle atomique pour la génération dans une fibre. L'optimisation dans un jet conduit à des efficacités de conversion allant de 10-5 à 50nm (1010 ph/imp) à 10-7 à 15nm (5.107 ph/imp).
Dans une deuxième partie, nous étudions la focalisation du rayonnement harmonique par une lentille de Bragg-Fresnel, qui permet une focalisation efficace hors axe, sans aberration. Nous mesurons pour l'harmonique 39 une tache focale de l'ordre de 2µm. Compte tenu du flux élevé et de la courte durée (femtoseconde) des harmoniques, des éclairements élevés dans l'UVX peuvent être atteints.
Finalement, nous présentons les premières expériences de diagnostic de plasma par interférométrie UVX utilisant le rayonnement harmonique. Une technique originale est développée à partir de 2 sources harmoniques mutuellement cohérentes séparées spatialement. L'analogue temporel de l'interférométrie spatiale, qui utilise 2 impulsions harmoniques séparées en temps, est également démontré. Cette interférométrie fréquentielle a permis le premier diagnostic UVX de l'évolution temporelle d'un plasma avec une résolution femtoseconde. Une extension du schéma de 2 à 4 impulsions permet de mesurer avec une sensibilité extrême un déphasage équivalent à une demi-période harmonique, soit des écarts temporels à l'échelle attoseconde (1as=10-18s).
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Guibert, David. "Analyse de méthodes de résolution parallèles d'EDO/EDA raides." Phd thesis, Université Claude Bernard - Lyon I, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00430013.
Full textAbstract:
La simulation numérique de systèmes d'équations différentielles raides ordinaires ou algébriques est devenue partie intégrante dans le processus de conception des systèmes mécaniques à dynamiques complexes. L'objet de ce travail est de développer des méthodes numériques pour réduire les temps de calcul par le parallélisme en suivant deux axes : interne à l'intégrateur numérique, et au niveau de la décomposition de l'intervalle de temps. Nous montrons l'efficacité limitée au nombre d'étapes de la parallélisation à travers les méthodes de Runge-Kutta et DIMSIM. Nous développons alors une méthodologie pour appliquer le complément de Schur sur le système linéarisé intervenant dans les intégrateurs par l'introduction d'un masque de dépendance construit automatiquement lors de la mise en équations du modèle. Finalement, nous étendons le complément de Schur aux méthodes de type "Krylov Matrix Free". La décomposition en temps est d'abord vue par la résolution globale des pas de temps dont nous traitons la parallélisation du solveur non-linéaire (point fixe, Newton-Krylov et accélération de Steffensen). Nous introduisons les méthodes de tirs à deux niveaux, comme Parareal et Pita dont nous redéfinissons les finesses de grilles pour résoudre les problèmes raides pour lesquels leur efficacité parallèle est limitée. Les estimateurs de l'erreur globale, nous permettent de construire une extension parallèle de l'extrapolation de Richardson pour remplacer le premier niveau de calcul. Et nous proposons une parallélisation de la méthode de correction du résidu.
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Guibert, David. "Analyse de méthodes de résolution parallèles d’EDO/EDA raides." Thesis, Lyon 1, 2009. http://www.theses.fr/2009LYO10138/document.
Full textAbstract:
La simulation numérique de systèmes d’équations différentielles raides ordinaires ou algébriques est devenue partie intégrante dans le processus de conception des systèmes mécaniques à dynamiques complexes. L’objet de ce travail est de développer des méthodes numériques pour réduire les temps de calcul par le parallélisme en suivant deux axes : interne à l’intégrateur numérique, et au niveau de la décomposition de l’intervalle de temps. Nous montrons l’efficacité limitée au nombre d’étapes de la parallélisation à travers les méthodes de Runge-Kutta et DIMSIM. Nous développons alors une méthodologie pour appliquer le complément de Schur sur le système linéarisé intervenant dans les intégrateurs par l’introduction d’un masque de dépendance construit automatiquement lors de la mise en équations du modèle. Finalement, nous étendons le complément de Schur aux méthodes de type "Krylov Matrix Free". La décomposition en temps est d’abord vue par la résolution globale des pas de temps dont nous traitons la parallélisation du solveur non-linéaire (point fixe, Newton-Krylov et accélération de Steffensen). Nous introduisons les méthodes de tirs à deux niveaux, comme Parareal et Pita dont nous redéfinissons les finesses de grilles pour résoudre les problèmes raides pour lesquels leur efficacité parallèle est limitée. Les estimateurs de l’erreur globale, nous permettent de construire une extension parallèle de l’extrapolation de Richardson pour remplacer le premier niveau de calcul. Et nous proposons une parallélisation de la méthode de correction du résiduThis PhD Thesis deals with the development of parallel numerical methods for solving Ordinary and Algebraic Differential Equations. ODE and DAE are commonly arising when modeling complex dynamical phenomena. We first show that the parallelization across the method is limited by the number of stages of the RK method or DIMSIM. We introduce the Schur complement into the linearised linear system of time integrators. An automatic framework is given to build a mask defining the relationships between the variables. Then the Schur complement is coupled with Jacobian Free Newton-Krylov methods. As time decomposition, global time steps resolutions can be solved by parallel nonlinear solvers (such as fixed point, Newton and Steffensen acceleration). Two steps time decomposition (Parareal, Pita,...) are developed with a new definition of their grids to solved stiff problems. Global error estimates, especially the Richardson extrapolation, are used to compute a good approximation for the second grid. Finally we propose a parallel deferred correction
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Chollet, Mélanie. "Cinétiques de transition de phase dans le manteau terrestre." Thesis, Lyon 1, 2010. http://www.theses.fr/2010LYO10149.
Full textAbstract:
L’évolution des assemblages pétrologiques avec l’augmentation de pression et de température est couramment perçue à l’équilibre et figée dans le temps. Le développement des sources synchrotron de rayons X permet à présent de mesurer in situ et en temps résolu les vitesses de transformations minéralogiques à haute pression (HP), haute température (HT). Cette thèse présente l’utilisation de cette technologie dans 2 contextes géologiques. (i) Le potentiel sismogène de la déstabilisation des minéraux hydratés dans les plaques en subduction est vérifié. Les cinétiques de déshydratation du talc, de la phase à 10Å et de l’antigorite ont été mesurées à HP-HT en système clos. Nous avons identifié que l’antigorite se déshydrate en passant par un stade intermédiaire. Toutes les vitesses de libération de fluides associées sont plus rapides que la déformation visqueuse des roches et sont donc compatibles avec le déclenchement de rupture. (ii) Les cinétiques de transition olivine-ringwoodite ont été déterminées dans la loupe de costabilité pour des compositions riches en Fe. Elles mettent en évidence une amorphisation partielle de l'olivine en début de transformation. Cela pourrait perturber de manière significative la vitesse des ondes sismiques lors de leur passage au niveau de la zone de transition mantellique. Par ailleurs, les temps caractéristiques de réaction et la réduction conséquente de la taille des grains, indiquent qu’une telle transition de phase induit une atténuation sismique importante. Ces résultats expérimentaux in situ HP-HT révèlent des mécanismes originaux de transition de phase et contribuent ainsi à une meilleure compréhension des modèles géodynamiquesThe evolution of petrological assemblies with increasing pressure and temperature is commonly perceived at equilibrium and fixed within time. The development of X-ray synchrotron sources now enable to measure in situ, time-resolved rates of mineralogical transformations at high pressure (HP), high temperature (HT). This thesis presents the application of this technology in two geological settings. (i) The seismogenic ability of breakdown of hydrated minerals within the subducting slab is checked. The dehydration kinetics of talc, 10Å phase and antigorite were measured at HP-HT in a closed system. We have found that antigorite dehydrates through an intermediate stage. All associated rates of released fluids are faster than the viscous deformation of rocks and are therefore compatible with the trigger of rupture. (ii) The kinetics of olivineringwoodite transition were determined within the co-stability loop for Fe-rich compositions. They show a partial amorphization of olivine at the beginning of the transformation. This could significantly affect the velocities of seismic waves when crossing the mantle transition zone. Moreover, the characteristic times of this reaction and the substantial reduction in grain size, indicate that such a phase transition may induce a significant seismic attenuation. These in situ HP-HT experimental results reveal novel mechanisms of phase transition and thus contribute to a better understanding of geodynamic models
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Sanches, Piaia Monica. "Femtosecond magneto-optical four-wave mixing in Garnet films." Thesis, Strasbourg, 2014. http://www.theses.fr/2014STRAE024/document.
Full textAbstract:
Un des objectifs du Femtomagnetisme est de contrôler l’aimantation des matériaux avec des impulsions laser femtoseconde. Il a été démontré qu’une réponse magnéto-optique (MO) cohérente a lieu avant la thermalisation des populations de spins dans une configuration pompe-sonde MOKE. Elle résulte du couplage cohérent spin-photon dû à l’interaction spin-orbite. Une description simplifiée de cet effet a été faite en tenant compte d’un système à huit niveaux couplés au champ laser. La cohérence MO est définie par le temps de déphasage dépendent du champ T2MO. Dans ce travail, il est montré que la réponse MO cohérente d’un grenat dopé au bismuth peut être mesurée directement avec différentes configurations de mélange à quatre ondes MO. L’importance de connaître la phase spectrale de l’impulsion pour obtenir T2MO a été étudié. Avec des impulsions de 10fs dans le proche infra-rouge, une mesure de T2MO donne (2.8+/-1)fs, c. à d., du même ordre de grandeur que le temps de déphasage des chargesOne of the goals of Femtomagnetism is to manipulate the magnetization of materials using femtosecond optical pulses. It has been shown in ferromagnetic films that a magneto-optical (MO) coherent response takes place before the thermalization of the spins populations in a pump and probe MOKE experiment. It results from the coherent spin-photon coupling mediated by the spin-orbit interaction. A simplified description of this effect has been made by considering an eight-level system coupled with the laser field. The MO coherence can be defined by the magnetic field dependent dephasing time T2MO. In the present work, it is shown that the coherent MO response of a bismuth-doped garnet can be directly measured in different degenerated MO four-wave mixing configurations. The importance of well-knowing the spectral phase of the pulse to measure T2MO was studied. Using 10fs near infra-red pulses, T2MO was shown to be (2.8+/-1)fs that is of the same order of the charges dephasing time