identifier: Jautzy, Josué  (2015). Sources d’hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP) dans la région des sables bitumineux de l’Athabasca : approches isotopiques.  Thèse.  Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Doctorat en sciences de la terre, 211 p.

subject: isotopes stables

subject: carbon radioactif

subject: analyse isotopique sur composés spécifiques

subject: sédiment lacustres

subject: HAP

subject: sables bitumineux

subject: Athabasca

subject: différenciation de sources de contaminants

subject: stable isotope

subject: radiocarbon

subject: compound specific isotope analysis

subject: lake sediments

subject: PAH

subject: oil sands

subject: Athabasca

subject: contaminants source apportionment

abstract:
La transcription des symboles et des caractères spéciaux utilisés dans la version originale de
ce résumé n’a pas été possible en raison de limitations techniques. La version correcte de ce
résumé peut être lue en PDF. Cette thèse de doctorat s’inscrit au sein du projet CORES (Coal & Oil Sands Resources Environmental Sustainability) mis en place par Ressources Naturelles Canada (RNCan). Elle vise à différencier les contributions des sources naturelles des sources anthropiques d’hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP) en utilisant des séquences sédimentaires lacustres de la région des sables bitumineux de l’Athabasca (AOS) dans le nord de l’Alberta, Canada. Le développement rapide des activités d’extraction minières ainsi que de valorisation des AOS dans cette région induit par la demande mondiale croissante en ressources fossiles a fait émerger un certain nombre de questions environnementales au sujet de l’impact de ces opérations. L’une de ces questions particulièrement préoccupantes, concerne l’étendue des émissions de polluants organiques telles que les HAP, un groupe de molécules toxiques dont certaines sont connues ou suspectées comme étant cancérigènes. La vaste région impactée par ces opérations d’extraction du bitume enregistre un dépôt d’un mélange de sources complexe d’HAP en raison de l’existence de sources minières et naturelles étroitement intriquées telles que les feux de forêt et l’érosion de dépôts de ressources fossiles dans les bassins versants des rivières Peace et Athabasca. Par conséquent, une compréhension approfondie des sources d’HAP contribuant au « background » naturel ainsi qu’une approche de différenciation de source à haute résolution est nécessaire pour pouvoir appréhender l’impact des activités minières dans cette région.
Alors que des preuves de dépôt atmosphérique d’HAP ont été démontrées à proximité (c.-à-d., ~ 50 km) du coeur des opérations d’extraction et de valorisation des sables bitumineux, la nature exacte des source(s) prédominantes ainsi que l'étendue géographique du dépôt de ces contaminants organiques sont encore débattues. De plus, l’évaluation et la quantification de l’accumulation potentielle d’HAP liées à l’exploitation minière en aval dans le delta Peace-Athabasca (PAD), sont limitées par un manque d'information concernant la contribution des apports non liés aux activités minières provenant du bassin versant de la rivière Peace.
Par conséquent, afin d'affiner la différenciation des sources d’HAP, de comprendre l'étendue géographique de leurs dépôts et d’apporter des informations supplémentaires quant à leur bruit de fond naturel dans la région des AOS, cette étude propose l'application de diverses techniques d'analyse isotopique à l’échelle moléculaire en utilisant des séquences sédimentaires lacustres amalgamées. Les échantillons ont été prélevés dans quatre lacs différents afin de couvrir la variabilité géographique de la contribution des sources dans cette région et pour fournir un enregistrement chronologique des apports d’HAP prédatant le début du développement industriel à grande échelle de l’exploitation des AOS (c.-à-d., ~ 1967).
δ13C) mesurées sur Tout d'abord, une reconstitution chronologique de la répartition des sources d’HAP a été réalisée à l’aide de sédiments lacustres datés provenant de deux lacs de tête situés à environ 40 et 55 km à l'est de la zone principale des activités minières à ciel ouvert. Les concentrations des 16 HAP prioritaires de l’Environmental Protection Agency (EPA) en plus des rétène, dibenzothiophène (DBT) et de six groupes alkylés ont été mesurées tout au long de ces carottes de sédiments. Et, c’est avec l'aide de ratios diagnostiques d’HAP et des signatures isotopiques du carbone (des HAP individuels que les sources potentielles associées à l’observation d’un dépôt croissant d’HAP au cours des 30 dernières années dans ces lacs ont été étudiées (Section III, Article 1).
Dans un second temps, les doubles signatures isotopiques (δ2H, δ13C) du phénanthrène ont été mesurées dans une séquence de sédiments lacustres datée provenant d’un lac situé dans le secteur Athabasca du PAD (c.-à-d., ~ 150 km au nord du centre principal des opérations minières). Une comparaison a ensuite été effectuée avec une gamme de sources potentielles d’HAP dans la région (c.-à-d., coke de pétrole résiduel issu de la valorisation du bitume : petcoke – échantillon non disponible pour l’article 1 –, les feux de forêt et le bitume d’AOS). Cette comparaison a été suivie d’une approche statistique bayésienne afin de modéliser la répartition des sources en fournissant une reconstitution de l'évolution chronologique des contributions relatives de ces dernières (Section III, Article 3).
Pour finir, des mesures d’abondances naturelles du carbone radioactif (14C) au niveau moléculaire ont été effectuées sur une séquence sédimentaire amalgamée provenant d'un méandre mort situé dans le secteur Peace du PAD et sensible aux crues de la rivière Peace. Ces analyses ont servi à discriminer les contributions relatives des sources naturelles d’HAP alkylés (biomasse fossile et moderne) dérivées du bassin versant de la rivière Peace tout au long des ~ 50 dernières années. Ce lac étant situé dans le bassin versant de la rivière Peace, il n’enregistre aucun apport d’HAP provenant des activités d’extraction ou de l’érosion naturelle des gisements d’AOS transporté au sein du bassin versant de la rivière Athabasca. Cette technique analytique particulière a permis d’apporter des informations supplémentaires concernant le « background » d’HAP dans le PAD (Section III, Article 2).
Ces travaux de recherche ont permis de démontrer l'efficacité de ces méthodes d’analyses isotopiques à l’échelle moléculaire à des fins de différenciation de sources d’émissions de HAP dans cette région (Section III, Articles 1, 2 et 3). De manière plus spécifique, les résultats de cette étude ont démontré que les lacs situés à environ 50 km du coeur des opérations d’exploitation du bitume ont enregistré un apport croissant d’HAP pétrogénique très probablement lié aux émissions de poussières d’AOS ou de particules de coke de pétrole (c.-à-d., résidus des étapes de valorisation du bitume : petcoke) dues à l’érosion éolienne des mines à ciel ouvert au cours des trois dernières décennies (Section III, Article 1), et que le bassin versant de la rivière Peace était un contributeur important au « background » en HAP pétrogénique du PAD (Section II, article 2). Le couplage des mesures de δ2H et δ13C à l’échelle moléculaire effectuées dans la séquence sédimentaire d'un lac dans le PAD a permis d’apporter des preuves du transport atmosphérique de longue distance de particules de petcoke liées aux activités de valorisation du bitume dans la région principale d’exploitation minière (Section III, Article 3). L'application d'une approche bayésienne de modélisation de mélange isotopique a permis quant à elle de quantifier les apports relatifs d’HAP issus du petcoke, du bitume d’AOS et des feux de forêt au cours des dernières décennies (Section III, Article 3).

The symbols and special characters used in the original abstract could not be transcribed due
to technical problems. Please use the PDF version to read the abstract. This PhD thesis is fully integrated in the CORES project (Coal & Oil Sands Resources Environmental Sustainability) initiated by Natural Resources Canada (NRCan) and aims to differentiate natural from anthropogenic sources of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) in lake sediment cores from the Athabasca oil sands region (AOSR) of Northern Alberta, Canada. The rapid development and growth of oil sands mining and upgrading activities in the AOSR as a result of the continued increase in worldwide demand for liquid fossil fuel reserves has raised questions about the environmental impact of these operations. Of particular concern is the extent of emissions of organic contaminants such as PAHs, a group of compounds which are toxic and known or potential carcinogens. The broad region impacted by oil sands mining operations records complex mixtures of PAH depositions due to the co-occurrences of potential mining-related and natural sources of PAHs such as forest fires and erosion of naturally occurring fossil fuel deposits within the Peace and Athabasca watersheds. Consequently, a detailed understanding of background sources of PAHs and a refined approach to source discrimination is required to understand the impact of mining activities.
Whereas evidence of atmospheric PAH deposition has been demonstrated in the vicinity (i.e., within ~ 50 km) of the main center of oil sands mining and upgrading operations, the exact nature of the predominant source(s) and the geographical extent of the deposition of these organic contaminants is still under debate. Moreover, the assessment and quantification of the downstream accumulation of potential mining-related PAHs in the Peace-Athabasca Delta (PAD), an ecologically unique region, is hindered by the lack of information concerning the contribution of non oil sands-mining related inputs originating from the Peace River watershed.
Therefore, in order to refine the source apportionment of PAHs, understand the geographical extent of PAHs deposition and add insight into the natural background of PAHs in the AOSR, this study proposes the application of various molecular-level isotopic fingerprinting techniques utilizing amalgamated lake sediment cores. Samples were collected from four different lakes to cover the geographical variability in source contributions in this region and to provide a chronological record of PAH inputs pre-dating the onset of the large-scale industrial development which began ~1967.
Firstly, a century-long historical record of source apportionment of PAHs in dated sediments was carried out in two headwater lakes located approximately 40 and 55 km east from the main area of open pit mining activities. Concentrations of the 16 Environmental Protection Agency (EPA) priority PAHs in addition to retene, dibenzothiophene (DBT) and six alkylated groups were measured, and with the help of both PAH molecular diagnostic ratios and carbon isotopic signatures (δ13) of individual PAHs, the potential sources associated with the observed increase in PAH deposition to these lakes over the past 30 years were investigated (Section III, Article 1). C
Secondly, the dual isotopic signatures (δ2δ13H, C) of phenanthrene were measured in a dated sediment sequence from a lake located in the Athabasca sector of the PAD (i.e., ~150 km north of the main center of mining operations). A comparison was then made with a range of potential sources of PAHs in the region (i.e., upgrader residual petroleum coke: petcoke – sample not available for article 1 –, forest fires and AOS bitumen). This was followed by a bayesian statistical approach to simulate source apportionment, which provided a reconstruction of the chronological evolution of the relative contributions of the different sources (Section III, Article 3). Thirdly, molecular-level natural-abundance radiocarbon (14C) measurements on an amalgamated sediment core from a flood-susceptible oxbow lake in the northern Peace sector of the PAD was used to discriminate the relative sources of naturally-occurring alkylated PAHs (fossil and modern biomass) derived from the Peace River watershed during the past ~50 years. This lake receives floodwaters from the Peace River and thus does not receive fluvially transported PAHs originating from Athabasca oil sands mining activities or from natural weathering and erosion of Athabasca oil sands deposits. This particular technique added insight into the natural background of PAHs in the PAD (Section III, Article 2).
This study demonstrated the efficiency of these molecular level isotopic fingerprinting methods to delineate PAH sources in this region (Section III, Articles 1, 2 and 3). More specifically, the results of this study showed that the Peace River watershed was a significant contributor to the petrogenic PAH background of the PAD (Section II, Article 2), that lakes up to around 50 km away from the heart of bitumen mining operations have been recording an increasing input of petrogenic-derived PAHs over the past 3 decades which are very likely related to diffuse bitumen dust emissions from the erosion of open mine pits or petcoke particulates (Section III, Article 1). The coupling of molecular level δ2H and δ13C in the sediment sequence of a lake in the PAD provided evidence for the long-range atmospheric transport of petcoke particulates related to upgrading activities near the main center of AOS mining (Section III, Article 3). The application of a Bayesian isotopic mixing model approach allowed for the quantification of petcoke, AOS bitumen and forest fire contributions over the past few decades (Section III, Article 3).


identifier: Castellazzi, Pascal  (2011). Répartition et comportement d'un surfactant amphotérique utilisé dans un procédé de décontamination de sols pollués par du plomb et des hydrocarbures aromatiques polycycliques.  Mémoire.  Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Maîtrise en sciences de la terre, 144 p.

type:
Thèse
Non évalué par les pairs

subject: surfactant amphotérique

subject: décontamination

subject: sols

subject: plomb

subject: hydrocarbures aromatiques polycycliques

subject: HAP

abstract:
Dans ce mémoire, nous présentons une méthode de suivi de deux réactifs utilisés dans
un procédé de décontamination de sol breveté. Le procédé de décontamination de sol dont
il s'agit permet un enlèvement efficace des teneurs en plomb (Pb) et en hydrocarbures
aromatiques polycycliques (HAP). Des procédés issus de l'industrie minière ont été adaptés
au traitement et à la séparation de tels contaminants. Le principal réactif utilisé et étudié,
est un surfactant amphotère choisi pour sa biodégradabilité et son efficacité dans les conditions
très particulières du procédé (solutions de sol acides et salines). Il est particulièrement utilisé
lors de phases d'attrition et de flottation.
L'utilisation de surfactant dans des procédés de décontamination est maintenant bien connue.
Ils sont maintenant très largement utilisés dans les procédés miniers, les procédés
de décontamination, les formules cosmétiques, les produits d'entretien, etc. Cependant, alors
que beaucoup d'études traitent de leur rendement ou de leurs atteintes à l'environnement,
aucune ne fait état de leur devenir dans les procédés les utilisant. Aucune étude sur le suivi
d'un surfactant dans un procédé, quel qu'il soit, n'a pu être répertorié dans la littérature.
La mise à échelle pilote du procédé ORGAMETOX a permis l'analyse du surfactant entre chaque
étape, et donc, pour la première fois, d'établir un suivi du surfactant au travers les étapes
d'un procédé à l'échelle pilote.
À cette occasion, le problème lié au dosage des surfactants amphotères, ayant des propriétés
changeantes selon les conditions de pH, a été résolu. En effet, le développement de
la méthodologie de dosage par spectroscopie de fluorescence à l'ANS (1-8 anilino-naphtalène
sulfonate) a permis le dosage facile du surfactant amphotère utilisé dans l'étude.
Indirectement, l'étude a donc permis le développement de cette technique récente de dosage. La technique de dosage a été élaborée à partir d'une propriété simple de l'ANS: être détectable
par spectroscopie de fluorescence uniquement en milieu hydrophobe. Il peut donc être détecté
indirectement lorsqu'il est en concentration supérieure à la concentration micellaire critique.
L'utilisation de cette technique sur des solutions pose des problèmes, par la présence
d'une matrice dans la solution. Ce problème a été contourné, notamment par utilisation
d'ajouts dosés.
Les principaux résultats ont montré que le surfactant est consommé dans le procédé. Il n'est
pas présent dans les eaux recirculées du procédé. Cette conclusion a amené à élargir
la problématique en étudiant l'adsorption du surfactant sur les particules de sols.
Cette dernière étude à confirmer la première conclusion: il faut des concentrations en sol
inférieures à 0.3% (p/p) à 5 g L⁻¹ de surfactant pour commencer à retrouver du surfactant dans
l'eau de recirculation, soit des concentrations en sol bien inférieures à la concentration de
20 % (p/p) utilisée dans le procédé ORGAMETOX. Il est donc confirmé qu'il n'est pas possible
de recirculer le surfactant dans le procédé, et qu'il est nécessaire, à chaque boucle
de recirculation, de rajouter la concentration établie en surfactant.


identifier: Bouzaglou, Véronique  (2016). Calibration de paramètres hydrogéologiques par assimilation de données électriques dans le suivi d’une contamination.  Thèse.  Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Doctorat en sciences de la terre, 187 p.

subject:
inversion hydrogéophysique
assimilation de données
filtres de Kalman d’ensemble
hydrogeophysical inversion
data assimilation
ensemble Kalman filters
electrical
resistivity tomography
groundwater transport
saltwater intrusion
tomographie par résistivité électrique
contamination des eaux souterraines
intrusion saline.

abstract:
L’eau souterraine est une ressource importante pour le développement humain. Bien qu’elle soit
partiellement protégée, elle est tout de même vulnérable à la contamination naturelle ou anthropique.
La caractérisation hydrogéologique des aquifères est nécessaire pour leur gestion et leur protection.
L’hydrogéophysique est un domaine transdiciplinaire qui s’intéresse à la caractérisation et au
suivi des processus hydrogéologiques par des méthodes géophysiques. Ces méthodes ont l’avantage
d’être peu ou pas invasives et de permettre de couvrir des larges étendues à des faibles coûts. Les
méthodes électriques, tel que la tomographie par resistivité électrique (ERT), sont particulièrement
appropriées pour le suivi de contaminants ou de traceurs salins. Ces méthodes sont sensibles aux
changements de résistivité électrique engendrés par la variation de la concentration en sel. Toutefois,
l’information relevée grâce à ces méthodes est souvent utilisée de façon qualitative. Dans la présente
thèse, il est proposé d’assimiler les mesures obtenues lors d’un suivi par résistivité électrique d’une
contamination saline dans le temps pour la caractérisation hydrogéologique.
Dans un premier temps, un algorithme d’assimilation de données par filtres de Kalman d’ensemble
pour le suivi d’un contaminant a été développé. Une première version de l’algorithme permet
de modéliser la conductivité hydraulique à partir de données de concentrations de la contamination
saline à des puits. La seconde version de l’algorithme est plutôt basée sur l’assimilation des
données de résistance électrique obtenues par ERT. Une dernière version de l’algorithme permet
l’assimilation des deux types de données.
Un cas synthétique de contamination saline dans un aquifère confiné a été mis en place pour
tester les différents algorithmes. La comparaison des trois types d’assimilation a permis de déterminer
que l’assimilation des données de résistance électrique permet de modéliser l’hétérogénéité
de la conductivité hydraulique aussi bien que l’assimilation de données de concentration aux puits.
L’assimilation des deux types de données simultanément n’a pas apporté d’amélioration significative
par rapport à l’assimilation des données électriques ou de concentrations aux puits exclusivement.
Ceci confirme que les deux types de données contiennent une information similaire concernant la
conductivité hydraulique.
Des modifications à l’algorithme original des EnKFs ont été mises en place et comparées sur le
cas synthétique. Dans le cas à l’étude, les résultats de l’estimation de la conductivité hydraulique
étaient similaires que la mise à jour soit effectuée par filtres de Kalman stochastiques ou déterministes,
lorsque les ensembles étaient assez grands. Des résultats similaires ont aussi été observés
lorsque l’assimilation des données électriques se faisait de façon couplée ou découplée (mise à jour
des concentrations ensuite assimilées pour mettre à jour la conductivité hydraulique) et que l’assimilation
des données de concentration et de résistance électrique soit effectuée simultanément ou
séquentiellement. Par ailleurs, un ensemble initial des conductivités hydrauliques pour l’assimilation par EnKFs
a été créé en tenant compte d’une incertitude sur les paramètres géostatistiques pour simuler cet
ensemble. Les résultats de l’assimilation des concentrations aux puits et/ou des résistances électriques
avec ce nouvel ensemble initial ont été comparés aux résultats de l’assimilation avec un
ensemble intial de conductivités hydrauliques créé par simulations aux paramètres géostatistiques
fixes. L’incertitude sur les paramètres géostatistiques utilisés pour créer l’ensemble de conductivités
hydrauliques de départ a, dans la plupart des cas, empêché des mises à jour significatives par
l’assimilation des données.
Dans un second temps, la méthodologie développée pour l’assimilation des résistances électriques
a été testée sur une expérience de suivi d’une intrusion d’eau saline en laboratoire. Cette méthode
d’assimilation des résistances électriques par EnKF a été comparée à une méthode d’assimilation par
EnKF des résistivités obtenues par inversion. La conductivité hydraulique du bac de sable de l’expérience
était considérée homogène et avait été préalablement mesurée en laboratoire. L’assimilation
des résistances électriques (ou résistivités inversées) était utilisé pour mettre à jour la dispersivité
en plus de la conductivité hydraulique. La conductivité hydraulique obtenue par assimilation des
données électriques (que ce soit les résistances ou les résistivités inversées) convergeait vers la valeur
obtenue en laboratoire, tandis que la dispersivité était peu sensible à la mise à jour, probablement
due à la faible résolution des mesures électriques qui ne permettait pas de bien imager la zone de
transition entre l’eau douce et l’eau salée.
L’étude sur le cas synthétique et sur l’expérience d’eau saline en laboratoire a permis de conclure
que la conductivité hydraulique peut être modélisée par l’assimilation de données de résistance
électrique lors du suivi d’une contamination par ERT.

 Although partially protected, groundwater is still vulnerable to natural or antnhropic contamination.
Characterisation of aquifers is essential to their good management and their protection.
Hydrogeophysics is a cross-disciplinary field whose broad objective is to characterize and monitor
groundwater processes through geophysical methods. These methods are most often non-invasive
or minimally invasive and allow for large-scale coverage. Electrical methods, such as electrical resistivity
tomography (ERT), are particularly well-suited for monitoring saline contaminations or
tracer-tests, since electrical resistivity is sensitive to the concentration of salt in water. However,
the information obtained through ERT is often used qualitatively. This thesis proposes to assimilate
ERT measurements of a saline contamination through time to characterize groundwater parameters.
An algorithm for the update of hydraulic conductivity through the monitoring of a salt contamination
by ensemble Kalman filter was first developed. A first version of the algorithm assimilated
salt concentration measurements in boreholes. A second version of the algorithm assimilated the
electrical resistance measurements obtained from a ERT surface survey. A final version of the algorithm
assimilated both types of data to update the hydraulic conductivity.
A synthetic case study of a saline contamination in a confined aquifer with heterogeneous hydraulic
conductivity was defined to test the different algorithms. The results obtained by the assimilation
of electrical resistance data weres as good as when the concentration data in boreholes were assimilated.
Moreover, if both types of data were simultaneously assimilated, the results were not much
better than if only one type of data was assimilated. This confirms that both data types contain
similar information concerning hydraulic conductivity.
A number of modifications to the original EnKF algorithm were tested on the synthetic case. In
this case study, the results were similar whether stochastic or deterministic filters, i.e., the ensemble
transform Kalman filter, were used, when the ensemble size was big enough. Similar results were
also observed when the assimilation of electrical resistance data was done in a coupled or uncoupled
fashion (update of the concentrations from resistance data followed by the update of the hydraulic
conductivity through the assimilation of concentrations) and whether the assimilation of electrical
resistance and concentration was done sequentially or simultaneously.
A final test case was created that took into account the uncertainty of the geostatistical parameters
used to create the initial ensemble of hydraulic conductivities. The results of the assimilation
of borehole concentrations and/or electrical resistance data were compared to the data assimilation
using an initial ensemble of hydraulic conductivities created with fixed geostatistical parameters.
In most cases, the uncertainty on the geostatistical parameters used to create the initial hydraulic
conductivity ensemble prevented significant updates of the hydraulic conductivity from the data
assimilation. The methodology developed to assimilate the electrical resistance data was then further tested
on a real saltwater intrusion laboratory experiment. The assimilation of electrical resistance data
by EnKF was compared to the assimilation of inverted resistivities also by EnKF. The hydraulic
conductivity of the sandbox used for the experiment was considered homogeneous and had been
previously measured in the laboratory. The assimilation of electrical resistances (or inverted resistivities)
was used to update the dispersivity as well as the hydraulic conductivity. The hydraulic
conductivity updated by assimilating electrical data (whether resistances or inverted resistivities)
converged towards the measured value. The dispersivity, however, seemed less sensitive to the update
through the assimilation of electrical data, probably due to the low resolution of the ERT data,
insufficient to capture the transition zone between the salt water and freshwater.


identifier: Chaali, Mona  (2017). Développement d’une nouvelle alternative aux antibiotiques utilisés dans l’élevage de volaille à base d’une combinaison entre : laccase - protéines de levure - acide citrique.  Mémoire.  Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Maîtrise en sciences de l'eau, 69 p.

subject: volaille antibiotique fermentation alternatives combinaison

abstract: Le présent travail de recherche est porté sur le développement d’une nouvelle combinaison alimentaire qui stimule le métabolisme des volailles pour les maintenir en bonne santé et ainsi diminuer les doses d’antibiotiques qui leur sont administrés continuellement. Cette approche sera une initiative pour faire part à la grande problématique du développement de résistance chez les bactéries pathogènes. Cette combinaison contiendra l’enzyme laccase, l’acide citrique et des protéines de levure, produits actuellement au laboratoire par fermentation. Pour l’enzyme laccase, le marc de pomme est fermenté avec Trametes versicolore. L’acide citrique est produit par fermentation solide du marc de pomme utilisant Aspergillus niger. La protéine est produite par fermentation de Saccharomyces cerevisiae dans les boues de l’ultrafiltration du jus de pomme. Les taux de production obtenus sont : 38 Unités enzymatiques/g substrat sec, 30-40 g acide citrique/kg substrat sec et 35-40 g protéine/L substrat. Après l’étape de production, le test de mélanisation a été réalisé afin de prouver l’efficacité de cette combinaison et son effet sur le système immunitaire des volailles. La plus importante réponse a été observée lorsque la laccase est combinée avec l’acide citrique. Les résultats ont été statistiquement significatifs (P: 0,0005 à 0,005). Concernant la seconde étape du projet, l’objectif été de passer d’une combinaison en bouillon de fermentation à un produit finalisé sous forme de poudre utilisable à grande échelle dans les fermes d’élevage de volailles. La technique utilisée pour le séchage est la technique de séchage par atomisation. Afin de réaliser une optimisation de séchage, 8 expériences ont été effectués. Nous avons obtenu les meilleurs résultats dans la 8ème expérience (72% de récupération l’activité initiale de la laccase, 99% de la concentration initiale de l’acide citrique et 86% de la concentration initiale des protéines).


identifier: Fabien-Ouellet, Gabriel  (2017). Inversion des formes d’ondes complètes viscoélastique.  Thèse.  Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Doctorat en sciences de la terre, 172 p.

subject:
inversion de formes d’ondes complètes
viscoélasticité
calcul parallèle
OpenCL
méthode adjointe
full waveform inversion
viscoelasticity
parallel computing
OpenCL
adjoint method

abstract:
la Terre, et ce, à une variété d’échelles. Le sismologue voulant étudier la structure du manteau
terrestre, le géophysicien d’exploration cherchant un nouveau gisement, l’hydrogéologue souhaitant
modéliser l’écoulement de contaminants dans un aquifère; tous ont besoin d’estimer la structure et
les propriétés physiques du sol. Une des méthodes les plus avancées pour étudier l’intérieur de la sous-surface
a été développée au courant des dernières décennies: l’inversion de formes d’ondes complètes.
L’engouement envers cette technique provient du fait qu’elle permettrait, à terme, de reconstruire de
multiples propriétés mécaniques simultanément à une résolution inégalée. Pour l’instant, l’inversion
en formes d’onde complètes est utilisée surtout dans l’industrie pétrolière pour obtenir des modèles
de vitesse des ondes de compression plus précis. L’inversion de multiples paramètres (propriétés des
ondes de cisaillement, les facteurs d’atténuation, les coefficients d’anisotropie, etc.) reste marginale
en raison de son coût élevé en calcul et des difficultés de convergence lors de l’inversion.
Cette thèse porte sur le développement d’une approche d’inversion de formes d’ondes complètes
prenant en compte les phénomènes élastiques et les pertes visqueuses, c’est-à-dire l’inversion viscoélastique.
La base de cette approche est le calcul du gradient par la méthode adjointe. Les équations
adjointes sont ainsi développées pour la formulation vitesse-contrainte de l’équation d’onde, largement
utilisée pour la modélisation sismique viscoélastique. Le deuxième élément de cette approche
est la résolution numérique des équations directes et adjointes à l’aide de plateformes de calcul
parallèles. En utilisant les divers degrés de parallélisme accessibles sur les plateformes de calcul
modernes, il est possible d’accélérer significativement les calculs de l’inversion en formes d’onde
complètes. Notamment, le calcul sur des cartes graphiques avec OpenCL mène à une accélération
jusqu’à deux ordres de grandeur par rapport aux calculs sur un seul coeur d’un processeur standard.
Le dernier élément de cette approche est une stratégie d’inversion permettant de réduire le couplage
entre différentes classes de paramètres. Le niveau de résolution atteignable lors de la reconstruction
des vitesses et des facteurs de qualité des ondes S et des ondes P avec une telle stratégie est illustré
par une étude de cas synthétique dans le contexte du suivi sismique de l’injection du CO₂.
En sommes, les résultats présentés dans cette thèse confirment qu’il est possible d’inclure et
d’inverser les propriétés viscoélastiques d’un solide grâce à l’inversion de formes d’ondes complètes,
et que l’utilisation efficace du calcul parallèle permet de mitiger le coût additionnel par rapport à
une inversion purement acoustique. Ces résultats entrouvrent la voie à de nouvelles applications de
cette technologie, hors du contexte traditionnel de l’exploration pétrolière.

Non-destructive imaging of the internal structure of solids is a topic of interest in Earth sciences,
at a variety of scales. The seismologist might want to study the structure of the mantle, the exploration
geophysicist might want to find a new oil reservoir, the hydrogeologist might want to model
the migration of contaminants in an aquifer. All of them need an estimate of the structure and of
the physical properties of the subsurface. One of the most powerful techniques to study the interior
of the Earth has been developed in the last decades: full waveform inversion. The excitement
over this method spurs from the promise of a multiparameter imaging at unprecedented spatial
resolution. For the moment, full waveform inversion is mostly used in the oil and gas industry to
obtain accurate P-wave velocity models. The inversion of multiple parameters, such as shear wave
properties and wave attenuation, remains marginal because of the high computational cost.
This thesis proposes a new approach for full waveform inversion that integrates elastic waves
and viscous loss, that is, viscoelastic inversion. The first element of this approach is the computation
of the misfit gradient. We obtain the adjoint equations adapted to the velocity-stress formulation
of the wave equation, commonly used for seismic viscoelastic modelling. The second element of this
approach is the use of the different levels of parallelism commonly found in modern computing architectures
to solve the wave equation. Most notably, using graphical processing units with OpenCL
leads to a speedup of nearly two orders of magnitude over single thread computing on a standard
processor. The last element of this approach is an inversion strategy to reduce crosstalk between
different parameter classes. The application of this strategy to a synthetic case study demonstrates
the resolution that can be reached for P- and S-wave velocities and quality factors.
In summary, the results presented in this thesis confirm that it is possible to include and invert
for viscoelastic effects with full waveform inversion, at a reasonable cost with the aggressive use of
parallel computing. This brings new applications of this technology within closer reach, outside of
the traditional context of oil and gas exploration.


identifier: Ouail, Messari  (2016). Évaluation de l’apport des données polarimétriques RADARSAT-2 pour le suivi de l'humidité du sol et la classification des structures internes des tourbières.  Mémoire.  Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Maîtrise en sciences de l'eau, 125 p.

subject:
tourbières boréales
télédétection
milieux humides
surveillance
humidité du sol
structures internes des tourbières
RADARSAT-2
paramètres polarimétriques
entropie
anisotropie
angle alpha
orientée-objets
segmentation multirésolution
classification
classification hiérarchique
boreal peatlands
remote sensing
wetland monitoring
soil moisture
internal structures of peatlands
polarimetric parameters
entropy
anisotropy
alpha angle
object-oriented
multi-resolution segmentation
hierarchical classification

abstract:
Le bassin versant La Grande se situe dans le nord-ouest du Québec. Le fleuve La Grande se jette dans la Baie de James (Québec, Canada). C'est aussi un complexe hydroélectrique génèrant environ 40% des besoins en électricité du Québec.
Les tourbières couvrent près de 20 % de l'environnement terrestre de ce bassin versant. Une compréhension de la dynamique hydrologique des écosystèmes des tourbières boréales est nécessaire afin de mieux gérer la productivité annuelle de l'hydroélectricité du complexe de La Grande. En raison de la grande dimension du bassin, il est impératif de développer des techniques de télédétection pour récupérer les paramètres hydrologiques.
Dans le cadre d'un projet de recherche sur l'humidité du sol des tourbières boréales du bassin versant de La Grande à la Baie de James, la télédétection radar multipolarisation a été exploitée afin d'évaluer son potentiel pour faire le suivi de l'humidité du sol dans les structures internes des tourbières. Pour ce faire, un ensemble de 36 images RADARSAT-2 ont été acquises en mode Quad-Pol Fin sur deux saisons végétatives de mai à octobre 2009 et 2010. Ces images ont été centrées sur deux tourbières nommées Abeille et Chenille. Un des objectifs du projet consistait à évaluer le potentiel de la polarimétrie radar, d'une part, divers paramètres polarimétriques ont été extraits de ces images RADARSAT-2 et ont été comparés avec des données d'humidité du sol recueillies sur le terrain lors de l’acquisition des images.
Les paramètres polarimétriques H (entropie), A (anisotropie), l'angle α et l'angle α1 ont été évalués lors de cette étude. Le paramètre α1 a indiqué une forte sensibilité à l'humidité de la surface du sol avec un coefficient de détermination R² de l'ordre de 0.77, ainsi qu'une dominance quasi-totale de la diffusion de surface avec une valeur de l'angle α inférieure à 45° pour toute la période d'étude. Cette étude a confirmé que le paramètre α1 peut aussi être utilisé pour le suivi de l'humidité du sol en surface des tourbières à une profondeur de 5 cm.
Afin de délimiter les structures internes des tourbières (aquatiques, semi aquatiques et terrestres) et d'en suivre les changements saisonniers et interannuels, une approche de classification orientée-objets a aussi été mise en place. Une segmentation de l'image en objets homogènes, en se basant sur l'algorithme de segmentation multirésolution, a été
utilisée, suivi d'une création hiérarchique des classes thématiques, d'une classification hiérarchique et finalement, la validation des résultats obtenus. Les résultats obtenus montrent la capacité des données polarimétiques à bien délimiter les milieux humides (les tourbières), avec une précision estimée de 91%.

 The River basin located in nothern Quebec, Canada drains into James Bay. It is part of a hydroelectric complex generating about 40% of Quebec's demand in electricity.
Peatlands cover about 20% of the basin. Understanding the hydrological dynamics of boreal peatlands ecosystems is important to further improve the management of the annual hydroelectric production. Due to the large size of the basin, it is imperative to develop remote sensing monitoring techniques to assess key hydrological parameters.
As part of a research project on soil moisture in boreal peatlands located in the La Grande River basin, multipolarization radar remote sensing has been exploited to assess its potential to monitor soil moisture of the peatlands' internal structures. To do this, a set of 36 RADARSAT-2 Quad-pol and Fine images were acquired during two growing seasons from May to October 2009 and 2010. These images were centered on two peatlands referred to by the research team as the 'Abeille' and 'Chenille'. One of the project objectives was to evaluate the potential of radar polarimetry. First, various polarimetric parameters extracted from the RADARSAT-2 images were compared with soil moisture data collected in the field during the overpass of the satellite.
The potential of polarimetric parameters, the entropy (H), the anisotropy (A), the angle α and the angle α1, were analyzed in this study. The results revealed that the parameter α1 indicated a strong sensitivity to soil moisture with a coefficient of determination R² equals to 0,77 and a near-total dominance of surface diffusion with an angle α below 45° for the entire study period. This study confirmed the usefulness of parameter α1 to monitor soil moisture the surface of peatlands to a thickness of 5 cm.
To delineate the internal structures of peatlands (aquatic, semi aquatic and terrestrial) and to monitor seasonal and inter-annual changes, an object-oriented classification approach was also introduced. A segmentation of the image into homogeneous objects, based on a multi-resolution segmentation algorithm, was used, followed by a hierarchical construction of thematic classes, then a hierarchical classification, and finally validation. The results show the ability of polarimetric data to delineate wetlands, with an estimated accuracy of 91%.


identifier: Zolfaghari, Mehdi  (2017). Devenir du Di-(2-éthylhexyl)-phtalate dans un bioréacteur membranaire et un procédé d'électro-oxydation adaptés au traitement des lixiviats des lieux d’enfouissement sanitaire.  Thèse.  Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Doctorat en sciences de l'eau, 211 p.

subject:
plastifiant
phthalate
DEHP
bioréacteur membranaire
électrooxydation
lixiviats
sites d'enfouissement sanitaire
contaminants émergents hydrophobes

abstract:
Cette étude porte le comportement du Di (2-ethylhexyl) phthalate (DEHP) dans des eaux de traitement de décharge grâce à l’utilisation d’un réacteur à membrane et de procédés d’électro-oxydation. Le DEHP est le plastifiant le plus utilisé au Canada, par conséquent il est présent en hautes concentrations dans les eaux usées municipales et de décharges avec des concentrations pouvant atteindre 460 μg.L⁻¹. Le DEHP est un composé hydrophobe qui s’attache fortement à la matière organique dissoute. Les caractéristiques du lixiviat de décharge indiquent que près de 50% du DEHP a été adsorbé par des substances humiques dans les solutions. Les réacteurs à membranes (BRM) ont une forte efficacité d’abattement des particules organiques biodégradables qui ont une taille inférieure à 500 Da. De plus, la forte concentration de bactéries nitrifiantes et ce malgré la forte concentration en ammoniac (600 mg.L⁻¹), conduisent à une nitrification complète de l’ammoniac en solution. Dans le MBR, 67% des molécules d’acide humique avec une taille plus grande que 1 kDa ont été éliminées par adsorption (70 mg.g⁻¹). D’un autre côté, l’acide fulvique a une capacité d’adsorption plus faible avec un abattement de 30%. Globalement, le carbone organique dissous avec une taille de particule entre 1 et 100 kDa n’est pas affecté dans le MBR. Cette fraction contient environ 49% du DEHP, son élimination atteint 61% dans les conditions optimales (perte de charge organique de 1.13 g.L⁻¹.jour⁻¹ et une rétention des boues de 70 jours). Une anode Nb/BDD et une cathode Ti ont été sélectionnées pour la réalisation du procédé d’éléctro-oxydation. Les conditions d’opération ont été optimisées en utilisant un plan central composite (densité de courant de 23 mA.cm² et un temps de traitement de 120 min). Le traitement des eaux de décharges diluées pendant l’été a permis un xx
abattement par électro-oxydation de 84.2% de la demande chimique en oxygène, 70.1% du carbone organique total et 99.9% des DEHP.

 This study focused on the fate of Di (2-ethylhexyl) phthalate (DEHP) in landfill leachate treatment using membrane bioreactor and electro-oxidation processes. DEHP is the most used plasticizer in Canada; therefore, it highly detected in municipal wastewater and landfill leachate with the concentration up to 460 μg.L⁻¹. As a hydrophobic compound with log Kow of 7.5, it highly attached by the sludge and dissolved organic matter with adsorption capacity of 0.64 and 4.28 mg.g⁻¹, respectively. The characteristic of landfill leachate showed more than 50% of DEHP was adsorbed by humic substances. Membrane Bioreactor (MBR) showed very high removal efficieny for biodegradable organic carbon with the size less than 500 Da. Besides, high concentration of nitrifier bacteria led to complete nitrification, despite of high ammonia concentration (600 mg.L⁻¹). In MBR, 67% of humic acid with the size larger than 1 kDa, were removed by adsorption (70 mg.g⁻¹). Fulvic acid, on the other hand, had lower adsorption capacity, resulted in 30% of removal efficieny. Generally, the fraction of carbon with the size between 1-100 kDa remained unchanged in MBR. As that fraction contain 49% of DEHP, average DEHP removal efficeiny in optimum operating condition (organic load rate of 1.13 g.L⁻¹.day⁻¹ and sludge retention time of 70 days) was around 61%. Nb/BDD and Ti/Pt was selected as the anode and cathod in electro-oxidation process. The operating condition was optimized using the central composite desgin (current density of 23 mA.cm⁻², and treatment time of 120 min). Treatment of the dilluted landfill leachate during summer season by electro-oxidation resulted in 84.2, 70.1 and 99.9% of chemical oxygen demand, total organic carbon and DEHP removal efficeinies, respectively.


identifier: Nasri, Bouchra  (2017). Méthodes d’estimation des quantiles conditionnels en hydro-climatologie.  Thèse.  Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Doctorat en sciences de l'eau, 132 p.

subject:
quantiles conditionnels
covariables
B-Splines
copules
hydro-climatologie
conditional quantiles
covariates
copulas
hydro-climatology

abstract:
Cette thèse de doctorat a pour objectif de développer de nouvelles méthodes pour l’estimation
des quantiles des événements hydrologiques extrêmes en présence des covariables climatiques (donc,
il s’agit de l’estimation des quantiles conditionnels) dans le cas où la dépendance entre la variable
d’intérêt et les covariables est de type non nécessairement linéaire ou inconnu. Dans cette thèse,
nous proposons trois approches pour l’estimation des quantiles conditionnels : deux sont basées sur
des dépendances de type B-Splines décrivant soit la relation entre les paramètres d’une fonction
de répartition d’une variable d’intérêt et les covariables, soit le lien entre la variable d’intérêt et
les covariables sous un modèle de régression des quantiles et une approche basée sur des dépendances
de type copule décrivant le lien entre une fonction de répartition d’une variable d’intérêt
et les covariables. Ces trois approches ont été tout d’abord comparées avec les approches classiques
qui reposent sur des dépendances linéaires ou quadratiques et ensuite comparées entre elles
afin de déterminer le meilleur estimateur. Aussi, elles ont été appliquées sur des bases de données
hydro-climatiques afin d’estimer le risque des extrêmes dans certaines régions du monde, plus spécifiquement
le nord de l’Afrique et le nord-est du Canada. Les résultats de nos travaux ont montré
le grand avantage de nos approches par rapport aux méthodes classiques. En plus, l’estimation des
quantiles conditionnels basée sur les copules a montré une grande performance par rapport aux deux autres approches basées sur les fonctions B-Splines. Cette performance a été démontrée en se
basant sur des simulations considérant différents modèles statistiques. En effet, ajouter un modèle
de dépendance, par exemple une copule, aux modèles des quantiles conditionnels permet de capturer
la structure de dépendance globale entre la variable d’intérêt et les covariables. Par conséquent, cela
permet de diminuer largement le biais d’estimation, ce qui donne des estimations de risque de plus
en plus précises pour la gestion des événements hydrologiques ou climatiques extrêmes.

 This PhD thesis aims to develop new methods for estimating the quantiles of extreme hydrological
events in the presence of climatic covariates (i.e., the estimation of conditional quantiles) in
the context where the dependence between the variable of interest and covariates is not necessarily
linear or known. In this thesis, we propose three approaches for estimating the conditional quantiles:
two approaches are based on the B-Splines functions which describe either the relationship between
the parameters of a cumulative distribution function of a variable of interest and the covariables, or
the link between the variable of interest and the covariates under a quantile regression model and
an approach based on copula functions which describe the link between a cumulative distribution
function of a variable of interest and the covariables. We first compared these three approaches with
more classical non stationary approaches which are based on linear or quadratic dependency models
and then compared the three proposed approaches to each other in order to determine the best estimators.
Also, they have been applied to case studies where hydro-climatic data are used to estimate
the risk of extremes in some regions of the world, specifically northern Africa and eastern Canada.
The results of our work have shown the great advantage of using our approaches compared to the
classical approaches and they showed the performance of estimating the conditional quantiles based
on the copula approach. This performance is demonstrated by simulations which consider different
statistical models. Indeed, using copula function to estimate conditional quantile models allows to
capture the overall dependence structure between the variable of interest and covariates and then provides an important estimation improvement.


identifier: Eyebiyi, P. Elieth  (2017). La gouvernance territoriale des télécommunications en Afrique : acteurs, institutions et enjeux au Bénin et au Sénégal  Thèse.  Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Doctorat en études urbaines, 240 p.

subject:
gouvernance
territoires
télécommunications
fracture numérique
capitalisme cognitif
espaces technologiques de la peur
applications mobiles
TIC
régulation
Bénin
Sénégal
governance
territories
digital divide
cognitive capitalism
technological spaces of fear
mobile applications
ICT


identifier: Rondeau, Joëlle  (2017). Une autre relève agricole : analyse des rôles des acteurs d’une formation en agriculture urbaine dans la production d’espaces et de pratiques agricoles alternatives au système alimentaire agro-industriel en milieu urbain  Mémoire.  Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Maîtrise en études urbaines, 178 p.

subject:
éducation agricole
agriculture urbaine
relève agricole
écologie politique urbaine
matérialisme vital
ethnographie sensorielle
ethnographie multiespèces
urbanité
agricultural education
urban agriculture
beginning urban farmers
urban political ecology
vital materialism
sensory ethnography
multispecies ethnography
urbanity

abstract:
En l’espace d’une décennie, des initiatives étudiantes ont transformé les espaces de tous les campus des universités montréalaises en terrains de formation informelle à des pratiques agricoles visant favoriser la souveraineté alimentaire et le développement de systèmes alimentaires urbains durables. L’intérêt que ces formations suscitent chez les jeunes s’avère hautement significatif en regard à la transformation sociospatiale de l’agriculture au Québec dans un contexte marqué par l’insertion de l’agriculture dans des projets métropolitains d’une part et le déclin de la relève agricole conventionnelle d’une autre. Et si les aspirants agriculteurs et agricultrices urbains représentaient une relève agricole émergente et alternative par rapport au système alimentaire agro-industriel et mondialisé approvisionnant les citadins?
À partir d’une étude de cas sur le programme de formation en jardinage maraîcher de City Farm School (prenant place sur le campus de l’Université Concordia), j’examine les rôles et les logiques d’action d’acteurs hétérogènes participant à la production d’espaces et de pratiques permettant le développement de ressources agricoles alternatives au système alimentaire agro-industriel en milieu urbain. À partir d’une articulation entre les cadres théoriques de l’écologie politique urbaine et du matérialisme vital, j’interroge plus particulièrement comment les acteurs des formations en agriculture urbaine produisent des espaces et des pratiques agricoles qui matérialisent des rapports alternatifs à ce système alimentaire en milieu urbain. L’approche ethnographique sensorielle et multiespèce employée fait voir que la participation des jeunes à la formation s’insère dans des projets professionnels et sociopolitiques pour la plupart désengagés de l’économie marchande capitaliste. Leur logique d’action politique non strictement humaine est marquée des caractéristiques de l’urbanité contemporaine, tout en générant des savoirs locaux agroécologiques et des ressources agricoles dont la circulation est influencée par l’économie politique urbaine.

 Over the course of the last decade, green spaces on all of Montreal’s university campuses have been variously transformed into informal urban agricultural training sites through student-led intiatives. These initiatives aim to foster food sovereignty and the development sustainable urban food systems. The interests that have grown out of these initiatives is highly significant with regards to the socio-spatial transformation of agriculture in Quebec, in a context characterised by the rescaling of agricultural programs through metropolization processes and the declining number of aspiring and beginning farmers entering into conventional farming. In this context then, what if the growing professional and sociopolitical interests that we have seen arise on urban agriculture training sites were indicators that a new generation of farmers is emerging in urban areas and through networks alternative to the conventional industrial food system?
Through a case study on the marker-gardener internship program taking place at City Farm School (located on Concordia University’s campuses), this research project examines the roles and logics of action of heterogenous actors coproducing agricultural spaces and practices alternative to the industrial food system in the city. Engaging with the theoretical frameworks of urban political ecology and vital materialism, I analyse how these actors produce spaces and practices that materialize relations alternative to the dominant food system. The sensory and multispecies methodological approach chosen in this endeavour shows that youth’s participation in the market-gardener training program is related to professional and sociopolitical projects disembedded from the capitalist market economy. Their more-than-human political logic of action is marked by the influence of urbanity and results in the production of local agroecological knowledge and other agricultural resources whose circulation is both constrained and accentuated by the urban political economy.

Capsules vidéos présentées dans le mémoire.


identifier: Bibens Laulan, Nathalie  (2016). Modulation de l'expression des gènes pro-métastatiques MMP-9 et galectine-7 dans les cellules cancéreuses  Thèse.  Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Doctorat en virologie et immunologie, 150 p.

abstract: De nombreuses études démontrent les rôles cruciaux des gènes mmp-9 et lgals-7 dans la progression tumorale et plus particulièrement pour leurs actions généralement pro-métastatiques. La MMP-9 est une protéase surtout reconnue pour être responsable de la dégradation de la matrice extracellulaire et plus particulièrement de la lame basale, alors que la galectine-7 est reconnue pour être constitutivement surexprimée chez certaines cellules malignes, leur conférant notamment une résistance à l’apoptose. Son expression aberrante est particulièrement marquée dans les types agressifs de cancers du sein et des ovaires. Plusieurs études ont d’ailleurs démontré un lien étroit entre l’expression de la galectine-7 et l’induction de la MMP-9. L’objectif général de cette thèse visait à mieux comprendre les mécanismes moléculaires responsables de leur surexpression dans les cellules cancéreuses. Plus spécifiquement, nous avons déterminé que : 1) l’inhibition de MMP-9 par la voie de l’EGF et d’EGR-1 est dépendante de l’expression de la cytokine BMP-4 et de la voie de signalisation des Smad1/5/8 et 2) que la présence de la galectine-7 dans le microenvironnement tumoral contribue à son expression cytosolique par deux mécanismes distincts et complémentaires, soit par une induction autocrine transcriptionnelle et par l’endocytose de la forme sécrétée. De plus, nous avons démontré qu’il existe un lien étroit entre l’expression de BMP-4 et l’expression de MMP-9 et galectine-7. L’ensemble de ces résultats nous permet non seulement d’avoir une meilleure compréhension de cette relation entre la galectine-7 et MMP-9 dans les cellules cancéreuses, mais d’identifier de nouvelles pistes pour le développement de nouvelles thérapies contre le cancer, particulièrement les formes agressives pour lesquelles il existe peu de traitements efficaces.


identifier: Cloutier, Pierre-Luc  (2017). Bioaccumulation des BPC, des HAP et des PBDE dans différentes espèces de moules d’eau douce et d’eau marine.  Mémoire.  Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Maîtrise en sciences expérimentales de la santé, 245 p.

abstract:
Ce projet de maîtrise fait partie du programme stratégique du CRSNG « Interactions entre
la pollution et les changements climatiques (IPOC) ». Les modèles animaux utilisés dans
ce projet comme organismes sentinelles sont les moules dreissenidae (Dreissena
polymorpha et Dreissena rostriformis bugensis) en eau douce et les moules bleues
(Mytilus edulis) en eau marine. La zone d’étude s’étend des Grands Lacs au golfe du
Saint-Laurent et comprend un site dans l’arctique canadien. Les objectifs du projet
étaient : 1) le développement analytique permettant la préparation d’échantillon pour des
analyses simultanées pour les BPC, les HAP et les PBDE en vue d’un dosage par GC-EIHRMS;
2) La comparaison inter-sites des teneurs accumulées chez les moules en BPC,
HAP et PBDE et de leurs compositions relatives; 3). Évaluer le potentiel de
bioaccumulation à partir des sédiments de surface et; 4) Évaluer les différences
d’accumulation entre les deux espèces de dreissènes retrouvées en eau douce (D.
polymorpha/D. rostriformis bugensis) et en fonction de la taille en eau douce et en eau
marine. Le projet a permis le développement d’une méthodologie d’analyse chimique. La
validation méthodologique a montré des recouvrements obtenus près de 100 % avec des
écarts-types inférieurs à 10 % et des pourcentages de recouvrement des étalons internes
d’environ 70 % avec des écarts-types situés entre 5 et 15 %. Les limites de détection de
méthode calculées (LDM) varient et sont d’environ 0,05 μg/kg pour les BPC, 0,2 μg/kg
pour les HAP et les PBDE et de 1 ng/kg pour les PCDD/F. L’exactitude a été évaluée
pour les BPC et les PCDD/F avec un matériau de référence certifié fourni par le Conseil
national de recherches Canada (CNRC), la conformité des valeurs étant atteinte et
l’absence de différence significative entre cette méthodologie et celle au Soxhlet.Quant aux moules, leur utilisation et la caractérisation des teneurs accumulées en BPC,
PBDE et HAP ont permis d’évaluer les similarités et différences probables de sources de
contamination anthropogéniques à travers les sites évalués. Les facteurs de
bioaccumulation (BSAF) ont été évalués pour ces trois espèces à partir des sédiments de
surface pour les BPC, les HAP et les PBDE pour les sites prélevés, les facteurs de
bioaccumulation étant plus élevés pour Mytilus edulis que pour les dreissenidae, bien que
les niveaux retrouvés en eau douce soient considérablement plus élevés. Les différences
de composition pour les BPC, les HAP et les PBDE entre les sédiments de surface ont
aussi été étudiées et discutées. Les résultats ont montré de la bioaccumulation plus élevée
chez la moule quagga (Dreissena rostrifomis bugensis) que les moules zébrées
(Dreissena polymorpha) pour les BPC et les PBDE, et qu’il n’y avait pas de différence
pour les HAP. L’effet de la taille a aussi été évalué sur les facteurs de bioaccumulation
pour les moules dreissenidae et les résultats ne semblent pas montrer d’effet de la taille sur le potentiel de bioaccumulation. Enfin, la bioaccumulation chez les moules invasives
en eau douce semble être fortement influencés par le stade de reproduction, la période
après la ponte étant marqué par une baisse significative des teneurs accumulées, alors que
ce semble moins marqué chez la moule bleue.


identifier: Debbabi, Somia  (2017). Étude de l’activité antibactérienne du Pituitary Adenylate Cyclase-Activating Polypeptide (PACAP)  Mémoire.  Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Maîtrise en microbiologie appliquée, 64 p.

abstract:
L’émergence des bactéries résistantes aux antibiotiques disponibles et la diminution du nombre de nouveaux agents antimicrobiens continuent d’être des problèmes de santé publique grave et créent un besoin de développer de nouvelles molécules ayant un mode d’action limitant le risque de développer une résistance. L’une des familles de molécules ayant un tel potentiel est celle des peptides antimicrobiens qui sont considérés comme l’un des éléments clés du système immunitaire inné chez les animaux. Il s’agit d’un ensemble de peptides cationiques et amphiphiles, généralement de 20 à 50 acides aminés, présentant une grande diversité structurale. Ces peptides possèdent un large spectre d’activité antibactérienne et antifongique, voire antivirale. Cette étude s’est intéressée particulièrement au Pituitary Adenylate Cyclase-Activating Polypeptide (PACAP), un neuropeptides de 38 acides aminés connu pour ses activités neuroprotectrices et qui est également capable d'agir comme un cell penetrating peptide favorisant la translocation de cargos divers. Les objectifs de cette recherche consistaient à démontrer le potentiel antimicrobien du PACAP et ses dérivés structuraux, et de mettre en évidence leurs modes d’action. Ainsi, divers analogues du PACAP à fonction neuroprotectrice active et inactive ont été synthétisés et leur activité inhibitrice contre plusieurs espèces bactériennes a été vérifiée par microdilution afin de déterminer leur concentration minimale inhibitrice (CMI). Une analyse comparative des protéines cytoplasmiques et membranaires extraites des bactéries résistantes ou sensibles, réalisée par MALDI-TOF (Matrix Assisted Laser Desorption Ionization- Time Of Flight), a révélé le site d’action du PACAP, mais aussi a permis de mettre en évidence la métabolisation du PACAP avant la pénétration dans le cytoplasme de certaines bactéries. Ce métabolite (un PACAP tronqué) résultant a été synthétisé et son activité antibactérienne a été confirmée contre le pathogène Burkholderia cenocepacia J2315. Ce travail a révélé une fonction inattendue pour un neuropeptide et montre l’importance de poursuivre les recherches visant à concevoir, à partir du PACAP, une molécule pouvant servir de base au développement de nouveaux agents antimicrobiens non immunogènes

 The emergence of bacteria resistant to available antibiotics and the decreasing number of new antimicrobials are concerns for the whole population and create a need to develop new molecules with a mode of action that reduces the risk of resistance development. One of the families of molecules with such potential is that of antimicrobial peptides, which are considered one of the key components of the innate immune system in animals. This is an ensemble of cationic and amphiphilic peptides, composed of 20 to 50 amino acids, with a high structural diversity. These peptides have a wide spectrum of antibacterial, antifungal and even antiviral activity. This study looked specifically at the Pituitary Adenylate Cyclase-Activating Polypeptide (PACAP), a 38 amino acid neuropeptide known for its neuroprotective activities that is also capable of acting as a cell penetrating peptide by promoting translocation of various cargo. The objectives of this research were to demonstrate the antimicrobial potential of PACAP and its structural derivatives and highlight their sites of action. Thus, various PACAP active and inactive analogs were synthesized and their inhibitory activity was verified by microdilution to determine their minimum inhibitory concentration (MIC) against various bacterial species. A comparative analysis of cytoplasmic and membrane proteins extracted from the resistant and susceptible bacteria, performed by MALDI-TOF, elucidated the site of action of PACAP, and allowed to highlight the PACAP metabolization before penetrating into the cytoplasm of certain bacteria. This resulting metabolite was synthesized and its antibacterial activity was confirmed against the pathogen Burkholderia cenocepacia J3215. These results show the importance of continuing work on PACAP which can be the basis for developing new non immunogenic antimicrobial agents


identifier: Djioken Paka, Ghislain  (2017). Synthèse, caractérisation et analyse de l’effet neuroprotecteur d’un système nanoparticulaire de type PLGA  Thèse.  Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Doctorat en biologie, 177 p.

subject: nanoparticules polymères (NPs)

subject: acide poly (lactique-co-glycolique)

subject: curcumin

subject: ratio acide lactique : acide glycolique

subject: glutathion

subject: formulations modifiées

subject: cellules neuronales

subject: neuroprotection.

abstract:
Cette dernière décennie a été marquée par de nombreux efforts déployés dans la
recherche des médicaments pour les maladies du système nerveux central (SNC)
comme la maladie d’Alzheimer (MA). L’accumulation des radicaux libres au cours du
vieillissement génère un stress oxydatif qui pourrait perturber l’intégrité et induire la
mortalité des neurones. Le stress oxydatif est d’ailleurs cité comme un événement
précoce dans l’étiologie de cette maladie. Afin de minimiser les dommages liés au
stress oxydatif, une des stratégies consiste à administrer des composés antioxydants tel
le curcumin, connu pour ses nombreux effets bénéfiques, notamment son activité antioxydante,
mais aussi pour son activité anti-inflammatoire, anti-amyloïdogénique, de
même que son potentiel d’anti-hyperphosphorylation de la protéine Tau sous des
modèles cellulaires et animaux. Cependant, les résultats obtenus en clinique montrent
une faible efficacité qui s’expliquerait par sa forte hydrophobicité, ce qui limite sa
biodisponibilité orale. Plusieurs solutions ont été proposées, notamment l’utilisation de la
nanotechnologie. Dans cet élan, notre équipe travaille à développer des nanoparticules polymères
(NPs) encapsulant des molécules actives à partir de polymères biocompatibles et
biodégradables nommés poly (acide lactique-co-glycolique) (PLGA) pour des
applications dans la MA. La première partie de ce projet a consisté à étudier l’effet de la
composition matricielle, notamment le ratio acide lactique : acide glycolique (L:G) sur les
propriétés physicochimiques et neuroprotectrices des NPs de type PLGA chargées de
curcumin (NPs-Cur), un composé prometteur dans la prise en charge de la MA.
Cependant, les défis actuels en nano-neuropharmacologie se résument en l’utilisation
de nanovecteurs pour optimiser l’administration des principes actifs dans les cellules du
cerveau. Nous nous sommes proposés dans la suite de ce projet de modifier la surface
des NPs-Cur avec un ligand peptidique, le glutathion (GSH), afin d’étudier son effet sur
les mécanismes d’internalisation neuronale des NPs-Cur. Les formulations chargées de curcumin ont été préparées par nanoprécipitation et puis leur modification au GSH
(GSH-NPs-Cur) a été réalisée à l’aide de la réaction thiol-maléimide. Après la
caractérisation des NPs ainsi que leur modification au GSH, les mécanismes
d’internalisation au niveau neuronal ont été investigués en utilisant différents inhibiteurs
d’endocytose.  Nos résultats montrent un effet de la composition polymérique de la matrice
notamment du ratio L:G (65:35 et 50:50 respectivement pour les formulations NPs-Cur
65:35 et NPs-Cur 50:50) sur les propriétés physicochimiques des formulations ainsi que
sur l’activité biologique. Nous avons montré que l’utilisation du polymère 50:50 permet
d’obtenir une meilleure réponse sur les mécanismes neuroprotecteurs du curcumin
contre le stress oxydatif, un marqueur précoce de la MA. Plus précisément, nos
résultats démontrent que les NPs-Cur 50:50 sont capables d’empêcher l’induction de la
voie de signalisation antioxydante Kelch-like ech-associating protein 1- Nuclear factor
erythroid 2 related factor 2 (Keap1–Nrf2), d’inhiber l’activation de la voie proinflammatoire
Nuclear factor-κB (NF-kB) et la phosphorylation de la protéine Tau en
présence d’H2O2. On note aussi une normalisation de l’expression de certains gènes
neuroprotecteurs et sensibles au potentiel redox cellulaire. Ces mécanismes étant tous
impliqués dans la physiopathologie de la MA. L’utilisation d’une matrice à base de type
PLGA 50:50 serait le meilleur compromis entre la composition matricielle et l’activité
biologique lors de l’encapsulation des principes actifs hydrophobes avec un coefficient
de partage octanol/eau proche de celui curcumin (LogP apparent de 3.2). Afin de progresser dans la mise en place d’un système nanoparticulaire modifié par
un ligand, la réaction thiol-maléimide a été utilisée pour le couplage du GSH à la surface
des NPs fonctionnalisées au maléimide. Nous avons par la suite caractérisé les
formulations modifiées au GSH vide (GSH-NPs) et chargées de curcumin (GSH-NPs-
Cur) par la détermination de leurs propriétés physicochimiques, mesuré l’effet du GSH
sur les mécanismes d’internalisation, puis évalué leurs propriétés neuroprotectrices.
Nos résultats montrent que la modification de surface augmente l’internalisation
neuronale des formulations. De plus, nous avons montré que la présence du GSH ne vii
modifie pas les propriétés physicochimiques des NPs-Cur. On note un effet sur les
mécanismes d’internalisation car la présence du GSH empêche la micropinocytose au
profit de l’endocytose dépendante des cavéoles et des clathrines. Il est clair que la
spécificité de ces mécanismes en fonction du type cellulaire reste à élaborer davantage.
Cette approche pourrait aboutir à la mise en place d'une stratégie intéressante
applicable dans le traitement des pathologies affectant le cerveau comme la MA.


identifier: Evariste, Lauris  (2016). Caractérisations structurale et fonctionnelle des populations hémocytaires de la moule zébrée (Dreissena sp.) en vue de leur utilisation en évaluation du risque écotoxicologique.  Thèse.  Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Doctorat en biologie, 298 p.

subject:
Moule zébrée
hémocytes
phagocytose
biomarqueurs
écotoxicologie

abstract: Caractérisations structurale et fonctionnelle des populations hémocytaires de la moule zébrée (Dreissena sp.) en vue de leur utilisation en évaluation du risque écotoxicologique.  L’extension des activités humaines est responsable du rejet de molécules et de perturbations climatiques pouvant affecter la physiologie des organismes aquatiques. La moule zébrée possède des caractéristiques biologiques faisant d’elle une espèce intéressante en surveillance environnementale. Chez cet organisme, les hémocytes constituent une cible privilégiée pour la mise en place d’une approche multi-biomarqueurs. En effet, ces cellules à fonctionnalités multiples sont impliquées dans les grandes fonctions physiologiques de l’espèce et la régulation de l’homéostasie des individus. L’objectif de ce travail est de développer les outils analytiques permettant d’étudier les réponses hémocytaires de la moule zébrée. Les expérimentations menées ont permis de caractériser la structure des populations hémocytaires ainsi que leurs fonctionnalités propres en lien avec le processus de phagocytose. L’utilisation de ces biomarqueurs dans divers contextes indique une forte adaptabilité de l’espèce aux conditions environnementales. Les résultats montrent l’intérêt d’analyser les activités hémocytaires à l’échelle des sous populations comparativement à l’approche globale ne tenant pas compte de la diversité cellulaire. Il a été observé que certains facteurs comme le statut reproducteur ou l’espèce échantillonnée (D. polymorpha vs D. bugensis) constituent des facteurs de confusion importants. Il ressort également un positionnement fort du test de phagocytose en tant que marqueur de sensibilité aux contaminants. Ce travail constitue un ensemble de données voué à être utilisé dans des contextes multiples aussi bien en écotoxicologie qu’en écophysiologie.


identifier: Ferraris, Emanuelle  (2016). Le diethylhexylphtalate (DEHP) et son métabolite (mEHP): leurs impacts sur l'épithélium de la glande mammaire.  Mémoire.  Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Maîtrise en science, 122 p.

subject:
diéthylhexylphtalate (DEHP)
monoéthylhexylphtalate (mEHP)
perturbateurs endocriniens
glande mammaire
prolifération
jonctions
progestérone

abstract:
 Le diéthylhexylphtalate (DEHP) est un plastifiant largement utilisé dans les produits de
consommation. Il ne forme pas de liens covalents avec sa matrice, faisant en sorte qu'il est
graduellement relâché des produits et que nous y sommes exposés de façon chronique. Le
DEHP est déjà reconnu comme un perturbateur endocrinien, mais les mécanismes impliqués
dans sa toxicité sont peu compris à ce jour. L'objectif de cette étude était de déterminer les
effets d'une exposition au DEHP et au monoéthylhexylphtalate (mEHP), son métabolite, sur la
prolifération des cellules épithéliales mammaires et sur les marqueurs impliqués dans la
cancérogenèse mammaire. Pour se faire, deux lignées cellulaires ont été utilisées: les cellules
T-47D et hTERT-HME1, une lignée tumorigénique et non-tumorigénique. Ces cellules ont été
exposées à des doses de DEHP et de mEHP entre 0,01 et 10 000nM pour 5-7 jours. Les
résultats démontrent que des expositions à 10 000nM de DEHP et à 0,1nM de mEHP
augmentent significativement la prolifération des cellules T-47D, sans affecter les cellules
hTERT-HME1. Les protéines jonctionnelles n'ont pas été affectées par les phtalates tandis
qu'une augmentation significative de l'expression protéique du récepteur à la progestérone (PR)
a été mesurée, en plus de sa translocation nucléaire chez les cellules T-47D exposées à 10
000nM de DEHP. De plus, une exposition au mEHP cause une augmentation de l'expression de
la vimentine chez les cellules hTERT-HME1. Bref, ces résultats suggèrent qu'une exposition au
DEHP et au mEHP pourraient augmenter les risques de développer un cancer du sein, autant
par l'augmentation de la prolifération cellulaire que par l'activation de PR. Le lien entre la
translocation nucléaire de PR et l'augmentation de la prolifération cellulaire reste à être élucider.


identifier: Plazas-Gomez, Carolina  (2016). Interactions protéiques de la protéine tyrosine phosphatase SHP-1 chez les macrophages murins lors de la maturation du phagolysosome.  Thèse.  Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Doctorat en virologie et immunologie, 147 p.

abstract: La régulation de la biogenèse du phagolysosome est un processus régulé par les interactions de plusieurs protéines ainsi que par les échanges du phagosome avec d’autres organelles endocytiques. La biogenèse ainsi que la maturation de l’organelle ont fait le sujet de plusieurs études à travers des années, mais les mécanismes qui régulent la série d’évènements permettant une telle maturation ne sont pas tout à fait connus. Nous avons démontré auparavant que la protéine tyrosine phosphatase contenant le domaine SH2 1 (SHP-1) joue un rôle important lors de la biogenèse du phagolysosome. En effet, chez les macrophages déficients en SHP-1 (Ptpn6me) nous avons observé que le recrutement de certains marqueurs de maturation du phagosome est affecté. De plus, nous avons observé que chez les macrophages Ptpn6me, les phagosomes ont des problèmes lors de l’acidification de leur lumen, une des caractéristiques de la maturation du phagosome en phagolysosome.  Pour mon doctorat nous avons proposé d’identifier les protéines interagissant avec SHP-1 lors de la biogenèse du phagolysosome, permettant à SHP-1 de réguler ce processus. Par analyses de spectrométrie de masse, nous avons identifié deux protéines qui interagissent avec SHP-1 lors de la phagocytose: la moésine et la myosine non musculaire de chaîne lourde II-A (myosine). Les deux protéines sont impliquées dans la formation de protubérances dans les cellules et la formation du phagosome. Nous avons démontré chez des macrophages primaires dérivés de la moelle osseuse (BMMs) ainsi que chez des lignés cellulaires de macrophages que la moésine et la myosine sont recrutées aux phagosomes et qu’elles colocalisent avec SHP-1. Nous avons en plus vérifié ces interactions par immuno-précipitations contre SHP-1 et immunobuvardages de type Western contre les partenaires ainsi que les immuno-précipitations inverses. Nous avons aussi évalué l’état de phosphorylation des résidus tyrosine des partenaires.  Avec des petits ARNs interférents (siRNA) contre soit la moésine soit la myosine, nous avons évalué le taux et l’index de phagocytose des cellules. Nous avons aussi évalué le recrutement de SHP-1 ainsi que le recrutement des marqueurs connus de la maturation des phagolysosomes, suite au traitement avec les siRNA. Finalement, suite au traitement avec les siRNA, nous avons évalué l’acidification des phagosomes, la libération de radicaux oxygénés ainsi que la capacité des macrophages à répondre à une infection bactérienne.  Nous émettons l'hypothèse que Moe et Myo affectent ainsi le recrutement de SHP-1 et donc la biogénèse des phagolysosomes. D'autres expériences seront nécessaires afin de valider cette hypothèse.


identifier: Sauvageau, Gabrielle  (2017). RÔLE DE POLYMORPHISMES NUCLÉOTIDIQUES DANS LES GÈNES DE L’INTERLEUKINE-4 ET SON RÉCEPTEUR ET DU CORÉCEPTEUR CD40, ET DES ALLÈLES HLA-DR, DANS LA PROGRESSION DE LA POLYARTHRITE INFLAMMATOIRE D’INSTALLATION RÉCENTE  Mémoire.  Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Maîtrise en virologie et immunologie, 127 p.

abstract:
 Jusqu’à 1% de la population canadienne est affectée par la polyarthrite rhumatoïde, une
maladie causant de la douleur, un handicap progressif, et des manifestations systémiques
importantes. La progression très hétérogène de la polyarthrite rhumatoïde et les effets
secondaires graves associés à certains traitements mettent en valeur l’importance d’identifier
des marqueurs pronostiques fiables permettant de prédire la progression de la maladie chez les
patients individuels. Ce projet de recherche visait à identifier des marqueurs
immunogénétiques, spécifiquement au niveau des gènes HLA-DR, IL4, IL4R et CD40, associés
à des issues particulières de la maladie chez les patients de la cohorte EUPA, et s’insère dans
un projet plus vaste explorant diverses avenues pour identifier des biomarqueurs pronostiques
additionnels. Le génotypage des allèles HLA-DR des patients a été effectué, et les patients ont
été triés selon la présence ou l'absence de deux épitopes d’intérêt, soient l'épitope partagé
(shared epitope) et l'épitope protecteur DERAA. Une technique de génotypage des
polymorphismes nucléotidiques a été développée, validée, et appliquée. Enfin, des analyses
statistiques ont établi des corrélations entre le génotype et diverses issues de la maladie. Nos
résultats démontrent l’effet protecteur hautement significatif de l’épitope DERAA, présent dans
certains allèles HLA-DR chez nos patients. Nous démontrons aussi une association significative
entre des allèles atypiques au niveau de polymorphismes dans IL4, IL4R et CD40 et des issues
de la maladie, soient le dommage radiographique, à l’incapacité fonctionnelle, et à la probabilité
d’entrer en rémission chez les patients de la cohorte EUPA. Globalement, nous avons démontré
l’importance du génotypage de ces marqueurs chez les patients atteints de polyarthrite
inflammatoire d’inflammation récente, puisque les indices tirés de ces typages fournissent de
l’information additionnelle permettant aux cliniciens d’identifier les patients chez qui un
traitement agressif serait bénéfique et, inversement, les patients qui pourraient être épargnés
des traitements plus agressifs. Nos données viennent s’ajouter à celles obtenues par les études
effectuées dans le cadre des plusieurs autres volets de ce projet multi-institutionnel concernant
les biomarqueurs pronostiques de la polyarthrite rhumatoïde.


identifier: Silva Méndez, Luis Rafael  (2016). MODULATION DES FONCTIONS DES EOSINOPHILES HUMAINS PAR LES NANOPARTICULES D'OXYDE DE ZINC  Mémoire.  Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Maîtrise en sciences expérimentales de la santé, 123 p.

abstract:
Les nanoparticules (NPs) sont des matériaux nanométriques dont l’utilisation augmente sans cesse. Celles-ci possèdent des propriétés physicochimiques intéressantes, accessibles à cause de leur grand ratio aire de surface sur volume. Or, à ce jour, la caractérisation des effets toxicologiques induits par les NPs sur l’humain est déficiente. Des études menées dans notre laboratoire ont permis de démontrer que les fonctions des granulocytes humains (des polymorphonucléaires neutrophiles) sont modulées par diverses NPs. Par ailleurs, les NPs d’oxyde de zinc (NPs ZnO) activent les neutrophiles humains, retardant leur apoptose spontanée et favorisant leur dégranulation in vitro. De plus, des études menées sur des modèles murins ont démontré que certaines NPs, dont les NPs ZnO, induisent une hyperéosinophilie pulmonaire. Considérant que les éosinophiles sont un autre type de granulocyte humain et qu’ils sont impliqués dans la régulation des réponses immunitaires, notre objectif a été d’évaluer si les NPs ZnO sont également en mesure de réguler les fonctions des éosinophiles humains. Pour ce faire, nous avons étudié l’effet des NPs ZnO sur la morphologie des éosinophiles ainsi que sur cinq autres de leurs fonctions cellulaires clés soit: la production d’espèces réactives de l’oxygène, la viabilité cellulaire, la synthèse de novo de protéines, l’activité gélatinasique et la libération de cytokines. Nos résultats nous ont permis d’établir que les NPs ZnO modulent certaines fonctions cellulaires des éosinophiles similairement à ce qui avait été observé chez les neutrophiles (retard de l’apoptose spontanée, induction synthèse de protéines), mais d’autres fonctions ne sont pas modulées (morphologie, activité gélatinasique). En conclusion, nous démontrons que les éosinophiles sont une cible importante des NPs ZnO. Ainsi, il faudra tenir en considération les possibles interactions NPs-éosinophiles lors de la mise au point de thérapies utilisant les NPs. Particulièrement pour des pathologies telles que l’asthme, où l’implication de ces granulocytes est bien documentée.

Nanoparticles (NPs) are nanoscale materials found in a large variety of common household and workplace materials. They possess interesting physicochemical properties, mostly due to their large surface area to volume ratio. However, to date, characterization of toxic effects of NPs in humans remain deficient. Our previous studies have shown that several NPs modulate the functions of human granulocytes (Polymorphonuclear neutrophils). For example, zinc oxide nanoparticles (ZnO NPs) activate human neutrophils, delay their spontaneous apoptosis and increase their dégranulation in vitro. Furthermore, murine studies have shown that NPs such as ZnO NPs induce pulmonary hypereosinophilia. Since eosinophils are another type of human granulocytes and their involvement in immune response is documented, we investigated if ZnO NPs are also able to modulate the functions of human eosinophils. Here, we studied the effect of ZnO NPs on human eosinophils morphology as well as on five of their key cellular functions: reactive oxygen species production, cell viability, de novo protein synthesis, gelatinase activity and cytokine liberation. We showed that some eosinophil cellular functions are modulated by ZnO NPs in a similar way to that has been observed in neutrophils (apoptosis delay, protein synthesis induction). However, some other functions are not modulated (morphology, gelatinase activity).To conclude, we demonstrate that human eosinophils are a direct target of ZnO NPs. It will be important to considerate NPs-eosinophil interactions during the development of NPs-based therapeutics. Especially for well-documented eosinophil-rich diseases, such as asthma.


identifier: Thamri, Amal  (2017). DÉVELOPPEMENT D’HYBRIDES APTAMÈRE-PEPTIDE ANTIMICROBIEN UN MODÈLE POUR CIBLER DES BACTÉRIES PATHOGÈNES  Mémoire.  Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Maîtrise en microbiologie appliquée, 96 p.

abstract:
La découverte de nouveaux agents antimicrobiens est nécessaire pour surmonter les problèmes liés à la résistance aux antibiotiques. Le défi ne réside pas seulement dans le criblage des molécules qui affichent une activité thérapeutique élevée, mais aussi dans l'optimisation de l'affinité et la sélectivité des médicaments candidats pour certaines cibles biologiques afin de réduire la survenue d'effets secondaires. Cette stratégie consiste à administrer le médicament à un patient de manière à augmenter sa concentration locale dans une partie du corps par rapport aux autres. L'agent antibiotique comporte alors une partie navette, et est porté à une cible spécifique à proximité du tissu malade. L’objectif de ce projet multidisciplinaire est de créer de nouvelles modalités de traitement avec un meilleur effet thérapeutique combiné à moins d’effets secondaires, en utilisant les maladies infectieuses comme modèle.  Pour atteindre cet objectif, le potentiel des aptamères se liant spécifiquement certaines bactéries avec une grande affinité est exploité pour la livraison de peptides antimicrobiens (PAM), une classe prometteuse d'agents anti-infectieux. L’hybride aptamère-PAM sera capable de cibler spécifiquement le pathogène opportuniste Pseudomonas aeruginosa reconnu pour sa multirésistance. Plusieurs avantages sont associés à ce système tel que la réduction de la fréquence et des doses prises par le patient. En atteignant leur cible plus rapidement et sélectivement, ces constructions empêchent potentiellement la dégradation des PAM dans le sang et leur cytotoxicité. Au cours de ce projet, une liaison thermostable entre l’aptamère et le PAM a été étudié en utilisant la réaction thiol-ène de la chimie click. Durant l’étude du peptide modifié cys-pep1037, son dimère correspondant est doté d’un potentiel antimicrobien plus élevée que celui du PAM pep1037. Une étude parallèle a été alors menée pour explorer les effets antimicrobien et antibiofilm du dimère contre Pseudomonas aeruginosa et Burkholderia cenocepacia.

The greatest challenge of modern drug discovery lies not only in finding compounds that display a high therapeutic activity, but also in optimizing drug candidates affinity and selectivity toward certain biological targets in order to lower the occurrence of side effects. Indeed, development of new antibiotics and other novel strategies are critically needed to overcome the problems associated with antibiotic resistance. For instance, targeted drug delivery is an appealing strategy to overcome the affinity and the selectivity barrier for molecules with a high therapeutic value. It consists in delivering the medication to a patient in a manner that increases the local drug concentration in some parts of the body relative to others; the therapeutic agent is then part of a shuttle, and is carried to a specific target in proximity to the diseased tissue.  The objective of this multidisciplinary project is to create novel treatment modalities with improved safety margin (increased therapeutic effect combined to lower side effects), using infectious disease as a model. To reach this goal, the potential of aptamers as bacteria-cell targeting entities have been exploited, for the delivery of anti-microbial peptides (AMPs), a promising class of antimicrobials. The new AMP-aptamer hybrids have the potential to specifically target Pseudomonas aeruginosa bacteria, an opportunist pathogen known for its low antibiotic susceptibility, and directly display their anti-microbial activity. The advantages associated with such targeted systems are numerous and include reduction in the frequency of the dosages taken by the patient (increased efficiency) and lower occurrence of side effects (increased selectivity), etc. Moreover, by reaching the target more rapidly, the new constructs can potentially prevent the AMPs from breaking down after entering the bloodstream.  In the course of this project: antimicrobial peptides and aptamers were linked together via a thermostable linkage, using thiol-ene click chemistry. Then the affinity and antimicrobial activity of the conjugate were evaluated. During the study of the modified cys-pep1037, it was found that its corresponding dimer has a higher antimicrobial potency than pep1037. The antimicrobial and antibiofilm effects of this dimer against Pseudomonas aeruginosa and Burkholderia cenocepacia were then explored in a separate study.


identifier: Trudel, Marc-André  (2016). ÉTUDE DE L’INFLUENCE DE PRÉCURSEURS DE LA TESTOSTÉRONE SUR L’EXCRÉTION ET LA SIGNATURE ISOTOPIQUE DE SES MÉTABOLITES DE PHASE II  Mémoire.  Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Maîtrise en sciences expérimentales de la santé, 294 p.

abstract:
La prise de stéroïdes androgènes anabolisants endogènes à des fins de dopage est une problématique qui est toujours d’actualité malgré les nombreux effets secondaires connus. Pendant plusieurs années, ces stéroïdes, tels que l’androstènedione, la déhydroépiandrostérone (DHEA), la testostérone et la prégnénolone, se retrouvaient facilement dans les suppléments alimentaires en vente libre. Pour détecter la prise de ces substances, les analyses antidopage mettent l’emphase sur la variation du profil stéroïdien des métabolites de phase II glucuroconjugués. Cependant, plusieurs métabolites sont excrétés comme sulfates, en particulier les stéroïdes possédant une fonction hydroxyle en position C-3β. Nous avons décidé d’analyser par CG-SM/SM ces métabolites de phase II excrétés suite à une prise ponctuelle de ces substances au cours d’étude d’excrétion avec plusieurs volontaires sains. Une différence dans la méthode d’extraction consiste à l’hydrolyse enzymatique des glucuronides comparativement à une hydrolyse chimique des sulfates, afin d’éviter des réactions secondaires indésirables. Les sondes de détection traditionnelles consistent en une variation anormale du profil stéroïdien d’un individu dans le temps, nommé le Passeport biologique de l’athlète, ainsi qu’un rapport de concentrations de la testostérone sur l’épitestostérone (T/E). Les analyses ont permis de décrouvrir un autre rapport intéressant, celui de la 3α,17β-dihydroxy-5β-androstane sur l’épitestostérone (5β-adiol/E) de la fraction glucuronide. Celui-ci n’est pas spécifique à la prise d’un stéroïde particulier, mais permet la détection d’un profil anormal. L’utilisation d’androstènedione a mené à l’excrétion de métabolites spécifiques, soit la 2α-hydroxyandrost-4-ène-3,17-dione, la 6α-hydroxyandrost-4-ène-3,17-dione, la 3α,6β-dihydroxy-5α-androstan-17-one et la 3β,6β-dihydroxy-5α-androstan-17-one. Dans le cas d’une prise de DHEA, un rapport de concentrations de métabolites sulfoconjugués semble spécifique et permettrait la confirmation d’une utilisation, comme suggéré par le rapport de la 3β,7β-dihydroxyandrost-5-èn-17-one sur la 3α,16α-dihydroxy-5α-androstan-17-one (7βOH-DHEA/16αOH-A). Dans le cas d’une prise de prégnénolone, seules les concentrations excrétées de prégnandiol sont augmentées. Afin de confirmer l’origine exogène ou endogène des stéroïdes suivant la détection d’un profil stéroïdien anormal, il est nécessaire d’évaluer leur signature isotopique du carbone, qui consiste en un rapport des isotopes 13C et 12C (δ13C) du métabolite comparé à celui d’un stéroïde de référence endogène, tel le prégnandiol. La méthode d’analyse par CG-C-SMRI est sensible et nécessite la purification des extraits urinaires pour éviter un fractionnement isotopique. Cette purification est effectuée au moyen d’une séparation par chromatographie liquide et est utilisée couramment pour les métabolites de la fraction glucuronide. Par contre, la présence de nouveaux métabolites dans la fraction sulfate en concentrations variables a empêché l’utilisation de la méthode de purification traditionnelle. Il a donc été nécessaire de développer une méthode de séparation par chromatographie liquide à deux dimensions afin de recueillir les différents métabolites en des fractions distinctes.  Les valeurs δ13C mesurées suivant la prise de stéroïdes montrent un appauvrissement, confirmant une origine exogène, pour la majorité des métabolites, en particulier pour ceux apparaissant à la suite dans la chaîne biosynthétique, tels que la 3Ϋ,17β-dihydroxy-5Ϋ-androstane, la 3Ϋ,17β-dihydroxy-5β-androstane, l’androstérone et l’étiocholanolone. Ceux-ci montrent des valeurs synthétiques pendant plusieurs dizaines d’heures, variant selon l’individu, en particulier pour les métabolites réduits en 5β, qui offrent un potentiel diagnostic plus intéressant que leurs isomères réduits en 5Ϋ. Dans le cas d’une prise de prégnénolone, le seul métabolite appauvri est la référence, le prégnandiol, confirmant l’aspect masquant de la prégnénolone. Il est alors nécessaire d’évaluer une deuxième référence, la 3Ϋ-hydroxy-5Ϋ-androst-16-ène, qui reste stable peu importe les stéroïdes androgènes anabolisants utilisés. Les résultats montrent peu de différence entre les métabolites des fractions glucuronide et sulfate. Ces derniers pourraient être utiles dans certains cas à des fins de confirmation seulement, car leur analyse est laborieuse contrairement à leurs homologues glucuronides. En particulier au niveau des analyses CG-C-SMRI, les signatures isotopiques du carbone obtenues sont très similaires et ces résultats supplémentaires deviennent alors redondants.

The intake of endogenous anabolic androgenic steroids for doping purposes is an issue that is still relevant despite the many known side effects. For many years, these steroids, such as androstenedione, dehydroepiandrosterone (DHEA), testosterone and pregnenolone, easily found themselves in over-the-counter food supplements. To detect these substances, anti-doping analysis put the emphasis on the variation of phase II glucuronide metabolites from the steroid profile. However, several metabolites are excreted as sulfate, in particular steroids having a hydroxyl function at C-3β. We decided to analyze by GC-MS/MS these phase II metabolites excreted after an intake of these substances during an excretion study with several healthy volunteers. A difference in the method of extraction consists in the enzymatic hydrolysis of glucuronides compared to chemical hydrolysis of sulfates, in order to avoid undesirable side reactions. Traditional detection sensors consist of an abnormal variation of the steroid profile of an individual over time, named the athlete biological passport, and a concentration ratio of testosterone to epitestosterone (T/E). Our results show another interesting ratio, the 5β-androstane-3α,17β-diol on epitestosterone (5β-adiol/E) of the glucuronide fraction. That is not specific to the outlet of a particular steroid but allows the detection of an abnormal profile. The use of androstenedione led to the excretion of specific metabolites, the androst-4-ene-2α-ol-3,17-dione, androst-4-ene-6α-ol-3,17-dione, 5α-androstan-3α,6β-diol-17-one and 5α-androstan-3β,6β-diol-17-one. In the case of an intake of DHEA, a ratio of concentrations of sulfate metabolites appears to be specific and allows the confirmation of use, as suggested by the ratio of the androst-5-ene-3β,7β-diol-17-one on the 5α-androstan-3α,16α-diol-17-one (7βOH-DHEA/16αOH-A). In the case of an intake of pregnenolone, only concentrations of pregnanediol are increased. To confirm the exogenous or endogenous origin of steroids following the detection of an abnormal steroid profile, it is necessary to assess their carbon isotope signature, which is a ratio of 13C and 12C isotopes (δ13C) compared to that of an endogenous reference steroid, such as pregnanediol. The method of analysis by GC-C-IRMS is sensitive and requires purification of urinary extracts to avoid isotopic fractionation. This purification is carried out with a separation by liquid chromatography and is commonly used for metabolites of the glucuronide fraction. However, the presence of new metabolites in the sulfate fraction in highly variable concentrations prevented the use of the traditional purification method. Therefore, it was necessary to develop a separation method using two-dimensional liquid chromatography, in order to collect the different metabolites in separate fractions. The δ13C values measured after the intake of steroids show depletion, confirming an exogenous origin for the majority of metabolites, particularly those appearing afterwards in the biosynthetic chain, such as 5α-androstane-3α,17β-diol, 5β-androstane-3α,17β-diol, androsterone and etiocholanolone. These show synthetic values for several hours, which vary according to the individual, especially for metabolites reduced in 5β, a condition that offers an interesting diagnosis potential over their 5α reduced isomers. In the case of the intake of pregnenolone, the only depleted metabolite is the reference pregnanediol, confirming the masking potential of pregnenolone. Therefore, it is necessary to assess a second reference, the 5α-androst-16-ene-3α-ol, which remains stable regardless of any anabolic androgenic steroid used. The results show little difference between metabolites from the glucuronide and sulfate fractions. The latter could be useful in certain cases for confirmatory purpose only, because their analysis is laborious unlike the glucuronides. Especially with the GC-C-IRMS analysis, the isotopic signatures obtained are very similar and these additional results then become redundant.