Microwave fluidized bed drying of celery: drying kinetics and exergy analysis

Experiments were conducted to study the drying kinetics of celery pieces in a microwave assisted fluid bed dryer and to investigate the energy and exergy efficiency of the process. In the first part, the drying kinetics of celery was studied using a microwave assisted fluidized bed dryer at different drying air temperatures (45°C, 55°C and 65°C) and at different initial microwave power densities (0W/g,1W/g and 2W/g). A central composite design was used to set the factor combinations. Dried product quality, product mass, air temperature, air relative humidity, and electric power consumption were used to monitor the performance of the drying process. The temperature and relative humidity of the air at the exhaust of the dryer were used to estimate the loss of drying air potential. The results showed that the Midilli-Kucuk equation model was best in predicting the moisture ratio as a function of time. At any given temperature, the utilization of the microwave energy reduced the drying time by more than 50%. The electric power consumption decreased with an increase in air temperature and microwave power density. The fastest drying time was achieved at 65°C with microwave power density of 2W/g. Drying trials performed at a power density of 2W/g resulted in partial browning of cut celery, whereas no adverse effect was seen on the final product quality at 0W/g and 1W/g. Drying conditions did not affect the rehydration properties of the final product. In the second part, an energy and exergy analysis were performed on drying celery in a microwave assisted fluidized bed dryer at different recirculation ratios (0, 0.5 and 1) and at different initial microwave power densities (0W/g,0.5 W/g and 1W/g). A central composite design was used to set the factor combinations. Product mass, air temperature, air relative humidity, air velocity and electric power consumption were used to monitor the energy performance of the dryer. The drying time reduced with the addition of microwaves whereas recirculation ratio had no significant effect on it. Total power consumption and specific energy consumption of the drying process decreased with increasing initial microwave power density and increasing amount of exhaust air recycled into the system. Recirculation of exhaust air resulted in higher enthalpy of inlet air and lowered energy consumption. Exergy of evaporation was affected by the application of microwaves but remained unaffected by the recirculation ratio. The maximum consumption of available energy was achieved for the 100% recirculation of exhaust air. Thus, higher amount of recirculation of exhaust air resulted in a better sustainable drying system.Des expériences ont été menées pour étudier la cinétique de séchage des morceaux de céleri dans un séchoir à lit fluidisé assisté par micro-ondes et pour étudier l'efficacité énergétique et exergétique du processus. Dans la première partie, la cinétique de séchage du céleri a été étudiée à l'aide d'un séchoir à lit fluidisé assisté par micro-ondes à différentes températures de l'air de séchage (45 ° C, 55 ° C et 65 ° C) et à différentes densités de puissance initiale en micro-ondes (0, 1 et 2 W/g). Un modèle composite central a été utilisé pour définir les combinaisons de facteurs. La qualité du produit séché, la masse du produit, la température de l'air, l'humidité relative de l'air et la consommation d'énergie électrique ont été utilisés pour évalue la performance du processus de séchage. La température et l'humidité relative de l'air à la sortie du séchoir ont été utilisées pour estimer la perte de potentielle. Les résultats ont montré que le modèle de Midilli-Kucuk était le meilleur pour prévoir le rapport d'humidité (mass humide/masse sèche) en fonction du temps. Quelle que soit la température, l'utilisation de l'énergie micro-ondes a permis de réduire le temps de séchage de plus de 50%. La consommation électrique a diminué avec l'augmentation de la température de l'air et de la densité de puissance des micro-ondes. Le temps de séchage le plus rapide a été atteint à 65 ° C avec une densité de puissance des micro-ondes de 2W/g. Cependant, les essais de séchage effectués à une densité de puissance de 2 W/g ont entraîné un brunissement partiel du céleri coupé, alors qu'aucun effet défavorable n'a été observé sur la qualité du produit final à 0 et à 1W/g. Les conditions de séchage n'ont pas affecté les propriétés de réhydratation du produit final.Dans la deuxième partie, une analyse d'énergie et d'exergie a été réalisée pour de séchage du céleri dans un séchoir à lit fluidisé assisté par micro-ondes. Les essais ont été conduits à différents rapports de recirculation d'air (0, 0,5 et 1) et à différentes densités de puissance initiale de micro-ondes (0, 0,5 et 1 W/g). Un modèle composite central a été utilisé pour définir les combinaisons de facteurs. La masse du produit, la température de l'air, l'humidité relative de l'air, la vitesse de l'air et la consommation d'énergie électrique ont été utilisés pour monitorer la performance énergétique du séchoir. Les résultats ont indiqué que l'ajout de micro-ondes permettait de réduire le temps de séchage alors que l'augmentation du taux de recirculation d'air n'avait pas d'effet sur celui-ci. La consommation totale d'énergie et la consommation d'énergie spécifique du processus de séchage ont diminué avec l'augmentation de la densité de puissance initiale des micro-ondes et l'augmentation de la quantité d'air recyclé dans le système. La recirculation de l'air a permis d'accroître l'enthalpie de l'air entrant dans la chambre de séchage et de réduire la consommation d'énergie. L'exergie d'évaporation a été affectée par l'application de micro-ondes mais n'est pas affectée par le taux de recirculation de l'air. La consommation maximale d'énergie disponible a été atteinte pour la recirculation à 100% de l'air extrait. Ainsi, une plus grande quantité de recirculation de l'air a conduit à un meilleur système de séchage plus efficace sans affecter les temps de séchage

Detecting and assessing consciousness in behaviourally unresponsive populations:combining event-related and continuous electroencephalography analysis techniques

Patients diagnosed with disorders of consciousness are difficult to assess as their behavioural responsiveness may be attenuated by a variety of factors and may not be reflective of their actual level of consciousness. This thesis focuses on electroencephalography (EEG) methods for detecting and assessing consciousness directly from an individual's brain activity in populations with uncertain levels of awareness. By addressing some of the current controversy in the field, investigating new approaches to consciousness assessment, and by combining both event-related and continuous EEG analyses, this thesis establishes and presents a more robust and holistic approach to assessing disorders of consciousness. Critical factors to consider when using event-related potential methods to assess level of consciousness in unresponsive populations are investigated and presented in Chapter 1. Chapter 2 combines EEG based measures of functional connectivity and multivariate partial least squares analyses to present a novel approach for isolating significant network-level changes across cognitive states. A bedside approach that combines event-related and continuous EEG analysis techniques for the assessment of an acute traumatic brain injury (TBI) patient is explored in Chapter 3. Finally, a within-subject anesthesia-based approach to consciousness detection is presented in Chapter 4 as a chronic TBI patient is evaluated using the protocol.Les patients chez qui un diagnostic de trouble de la conscience est posé sont difficiles à évaluer parce que leurs réactions comportementales peuvent être atténuées par divers facteurs et ne pas refléter leur réel niveau de conscience. La présente thèse porte sur les méthodes électro-encéphalographiques (EEG) de dépistage et d'évaluation de la conscience directement de l'activité cérébrale dans des populations dont le niveau de conscience est incertain. En abordant certaines des controverses actuelles dans le domaine, en étudiant de nouvelles approches d'évaluation de la conscience et en combinant à la fois l'analyse en continu et l'analyse des potentiels évoqués cérébraux, cette thèse établit et présente une approche plus holistique et robuste à l'évaluation des troubles de la conscience.  Le chapitre 1 étudie et présente les facteurs essentiels à prendre en compte lors du recours à des méthodes de potentiels évoqués cérébraux pour évaluer le niveau de conscience de sujets non réactifs. Le chapitre 2 associe une analyse des mesures de connectivité fonctionnelle par EEG et une analyse multivariée partielle des moindres carrés pour présenter une approche inédite qui permet d'isoler des changements significatifs du réseau selon les états cognitifs. Le chapitre 3 explore une approche au chevet du patient qui combine des techniques d'analyse en continu et d'analyse des potentiels évoqués cérébraux par EEG afin d'évaluer le patient atteint d'un traumatisme cérébral aigu. Le chapitre 4, enfin, présente une approche par anesthésie intrasujet au dépistage de la conscience à l'aide de ce protocole, dans le cadre de l'évaluation d'un patient atteint d'un traumatisme cérébral chronique

Coming to life: the illustrated novel and Theodor von Holst's creation of the 1831 "Frankenstein" frontispiece

Henry Colburn and Richard Bentley published Mary Wollstonecraft Shelley’s Frankenstein in 1831 with the additions of an authorial introduction, revisions, and Theodor von Holst’s frontispiece image. Holst’s illustration was the first-ever published image of Frankenstein and his Creature and engages with a number of diverse elements from the novel’s publishing, public, and scientific histories. This thesis acts to place Holst’s image back into a very specific time through the examination of Frankenstein’s publications, author, audiences, theatrical precedents, and notions of Romantic melancholy and Gothic wonder. Additionally, I examine how practices in academic art, traditions of anatomy, medical portraiture, and an alchemical revival reflect the novel’s past and respond to its present 1831 socio-political conditions. By utilizing the medium of the book itself as a handled, illustrated novel, Frankenstein’s 1831 edition comes to life as a cultural “Frankenstein’s monster.”En 1831, Henry Colburn et Richard Bentley ont publié une nouvelle édition révisée de Frankenstein de Mary Wollstonecraft Shelley comprenant une nouvelle introduction de l’auteure et l’image frontispice de Theodor von Holst. L’illustration de Holst constitue la première représentation visuelle publiée de Frankenstein et de sa Créature. Elle évoque de nombreux éléments découlant de l’histoire du roman quant à sa publication, au public et à la science. Cette thèse détermine comment l’illustration de Holst représente une époque particulière par l’examen des publications de Frankenstein, de son auteure, de son public, de ses précédents théâtraux et des notions de mélancolie romantique et d’émerveillement gothique. Elle explore la relation entre les pratiques dans l’art académique, les traditions en anatomie, en portrait médical et le renouveau de l’alchimie qui puisent dans le passé de ce roman et qui reflètent les conditions socio-politiques contemporaines de 1831. En utilisant le livre, objet qui peut être manipulé comme média pour ce roman illustré, l’édition de 1831 de Frankenstein donne vie au « Monstre de Frankenstein » et à sa culture

The differential response to vitamin D supplementation in neonates born with low vitamin D stores according to skin pigmentation

Vitamin D is a fat-soluble vitamin that can be obtained endogenously by exposing the skin to ultraviolet beta radiation from sunlight or exogenously from food and supplements. Due to the recommendation that infants should not be exposed to sunlight, and low vitamin D content in breast milk, this age group is recommended to be given a vitamin D supplement until a sufficient amount can be obtained from their diet. The Canadian Paediatric Surveillance Program (2002-2004) estimated a total of 104 confirmed cases of vitamin D deficiency rickets, most of which were diagnosed in the north or immigrant families. From the confirmed cases, 92 (89%) were children with intermediate to dark skin color, and 98 (94%) were children who were breastfed without suitable vitamin D supplementation. Given that vitamin D supplementation is highly recommended for infants with dark skin, how these infants respond to vitamin D supplementation if they are born with low vitamin D stores, and if a higher dosage is needed to overcome the deficiency is important to explore. Previous studies are difficult to interpret because either they studied infants with sufficient vitamin D status or lacked an objective method to measure skin color if any. The primary research objective of this thesis is to investigate if there is a difference in the response of serum 25-hydroxyvitamin D (25(OH)D) to vitamin D supplementation in neonates born with low vitamin D stores (25(OH)D <50 nmol/L) according to skin pigmentation, and if a higher dose of vitamin D supplementation will result in a faster rate of improvement of vitamin D status in infants with dark skin. Healthy term born breastfed infants were recruited from the Lakeshore General Hospital in the Greater Montreal area, latitude 45.5ᵒN (NCT02563015). Infants were screened for low serum 25(OH)D (Liaison, DiaSorin, Stillwater, MN 55082, USA) at birth and then randomized to a treatment group: 400 IU/d (n=36) or 1000 IU/d (n=36). Infants were stratified by skin pigmentation in male and female blocks. At baseline, 3, and 6 months, anthropometry, body composition, skin pigmentation, and biochemistry measurements were examined. The study sample was 50% male, 24% infants with dark skin color, and 65% breastfed until 6 months; compliance rate was 70% overall. After 6 months of supplementation, all groups had mean serum 25(OH)D concentration above the 50 nmol/L threshold as suggested by the Institute of Medicine for achievement of bone health. Overall, infant skin color did not affect the infant serum 25(OH)D response to vitamin D supplement at any time point (p=0.40). The 1000 IU/d group had a significantly higher mean concentration than the 400 IU/d group at 3 and 6 months. This study shows that skin pigmentation was not a significant determinant of infant serum 25(OH)D concentration at 3 or 6 months of age. Given the high rate of compliance observed in this study, public health efforts to improve vitamin D status in infants of all skin colors might be best focused towards improving compliance through educational means.La vitamine D est une vitamine liposoluble qui peut être obtenue de façon endogène par l'exposition de la peau aux rayons ultraviolets B du soleil ou de façon exogène sous forme de supplément ou apport alimentaire. Puisqu'il faut éviter d'exposer les nourrissons aux rayons du soleil et que le lait maternel contient peu de vitamine D, il est recommandé de donner à ce groupe d'âge un supplément de vitamine D jusqu'à ce que l'alimentation arrive à en fournir une quantité suffisante. Le Programme Canadien de Surveillance Pédiatrique a confirmé un total de 104 cas de carence en vitamine D (2002-2004), dont la majorité a été diagnostiquée dans le Nord du Canada ou chez des familles d'immigrants. Des cas confirmés, 92 (89 %) enfants avaient une peau de couleur intermédiaire à foncée, et 98 (94 %) enfants avaient été allaités sans supplémentation de vitamine D. Étant donné que la supplémentation de vitamine D est largement recommandée chez les nourrissons avec la peau foncée, il importe d'examiner comment ces nourrissons réagissent aux suppléments de vitamine D s'ils sont nés avec une carence en vitamine D, et si une dose plus élevée est nécessaire pour surmonter la carence. Les études antérieures sont difficiles à interpréter, soit parce qu'elles ont porté sur des nourrissons qui ne présentaient pas de carence en vitamine D, soit parce qu'elles n'ont pas eu recours à une méthode objective pour mesurer la couleur de la peau, le cas échéant. Le premier objectif de recherche de la présente thèse est de déterminer s'il y a une différence dans la réponse de la 25-hydroxyvitamine D (25[OH]D) sérique à la supplémentation de vitamine D chez les nouveau-nés ayant une faible réserve de vitamine D (25(OH)D <50 nmol/L) en fonction de la pigmentation de la peau, et si une dose plus élevée de vitamine D provoquera une hausse plus rapide du taux de 25(OH)D chez les nourrisons avec la peau foncée. On a recruté des bébés en bonne santé, nés à terme et allaités, à l'Hôpital Général du Lakeshore. L'hôpital se trouve à une latitude de 45,5 ᵒN (NCT02563015) et dessert la grande région de Montréal. On a sélectionné les nourrissons avec un faible taux de 25(OH)D sérique à la naissance (Liaison, DiaSorin, Stillwater, MN 55082, États-Unis), puis ils ont été répartis aléatoirement dans deux groupes expérimentaux: 400 UI de vitamine D/jour (n = 36) ou 1 000 UI/jour (n = 36). Les nourrissons ont été stratifiés selon la pigmentation de leur peau et selon leur sexe. Les critères suivants ont été examinés au début de l'étude, à 3 mois et à 6 mois: données anthropométriques, composition corporelle, pigmentation de la peau et mesures biochimiques. Dans le groupe etudié, 50 % des bébés étaient de sexe masculin, 24 % avaient la peau foncée et 65 % étaient allaités jusqu'à 6 mois; le taux de conformité de supplémentation de vitamine D a été de 70 % dans l'ensemble. Après 6 mois de supplémentation, les nourrissons de tous les groupes avaient une concentration sérique moyenne de 25(OH)D supérieure au seuil de 50 nmol/L suggéré par l'Institute de Medicine pour assurer la bonne santé des os. La couleur de la peau des nourrissons n'a eu d'incidence sur la concentration sérique de 25(OH)D à aucun des points temporels évalués après la supplémentation de vitamine D (p = 0,40). Les nourrissons du groupe de 1 000 UI/jour présentait une concentration moyenne de 25(OH)D nettement plus élevée que le groupe des 400 UI/jour à 3 et à 6 mois. Cette étude montre que la pigmentation de la peau ne constitue pas un déterminant important du taux de 25(OH)D dans le sang à l'âge de 3 et 6 mois. Étant donné le taux de conformité élevé constaté dans le cadre de cette étude, les efforts de santé publique visant à améliorer le statut en vitamine D chez les nourrissons, sans égard à la couleur de leur peau, auraient avantage à passer par la sensibilisation des personnes concernées à l'importance du conformément aux recommandations de supplémentation

Dynamic transformation during the simulated hot rolling of an API-X80 steel

Dynamic transformation (DT) is defined as the phase transformation that occurs during deformation. In steels, austenite can dynamically transform into ferrite above the equilibrium transformation temperature Ae3. The occurrence of DT during the simulated hot rolling of an API-X80 steel is described in the present study. Torsion tests were carried out under continuous cooling conditions over the temperature range 920 to 830 °C, all of which are above the calculated Ae3 temperature. Interpass times of 1, 8 and 20 s were examined. Samples were water quenched before and after the odd-numbered passes and the volume fractions of ferrite and martensite (prior austenite) were determined. The formation of DT ferrite was observed under all conditions, the volume fraction of which increased with strain. As a result of DT, the increase in flow stress with strain was less than expected under all conditions. When longer interpass times were employed, the stress levels were higher because ferrite transforms back into the harder austenite during holding after deformation. The critical strains for the onset of DT and dynamic recrystallization (DRX) were determined using the double differentiation method. The driving forces and energy barriers for DT were also calculated, indicating that the occurrence of DT is thermodynamically possible during hot rolling.La transformation dynamique (TD) est définie comme la transformation de phase qui a lieu pendant la déformation. Dans l'acier, l'austénite peut transformer de manière dynamique en ferrite au-dessus de la température de transformation à l'équilibre Ae3. La présente étude analyse l'occurrence de la TD lors du laminage à chaude simulé d'un acier oléoduc X80. Des essais de torsion ont été réalisés dans des conditions de refroidissement continu à travers la gamme de température 920-830 °C, c'est-à-dire au-dessus de la température Ae3 calculée. Des temps d'interpassage de 1, 8 et 20 s ont été examinés. Les échantillons ont été trempés à l'eau avant et après les passes de nombre impair et les fractions volumiques de ferrite et martensite (austénite antérieure) ont été déterminés. La formation de ferrite TD a été observée sous toutes les conditions et sa fraction volumique a augmenté avec la déformation. Comme une preuve de la TD, l'augmentation de la contrainte avec la déformation a été inférieure aux prévisions sous toutes les conditions. Lorsque les temps d'interpassage plus longs étaient utilisés, les niveaux de contrainte ont été plus élevés car la ferrite se reconvertit en austénite lors du temps de maintien après la déformation. Les déformations critiques pour l'apparition de TD et de la recristallisation dynamique (RD) ont été déterminées à l'aide de la méthode de différentiation double. La force motrice et l'énergie d'activation de la TD ont également été calculées, indiquant que l'occurrence de la TD est thermodynamiquement possible lors du laminage à chaude

Novel pathobiological roles for CD4 T cells in asthma

Clinical studies and experimental animal models conclusively indicate a pivotal role for CD4 T cells in the initiation and exacerbation of allergic asthma. Despite established well-defined functions for their various mediators, dictating immunological and structural alterations, there are emerging regulatory mechanisms by which CD4 T cells can potentially exert their pathophysiological properties. Although the expression of heparin binding epidermal growth factor (HB-EGF) by CD4 T cells was initially shown in 1994, there have been no investigations to explore the physiological significance of its synthesis. Here, we studied the role of HB-EGF synthesized by CD4 T cells in a murine model of experimental acute allergic asthma, induced by Ovalbumin, hypothesizing that this growth factor might facilitate the allergic response in the lung, based on the fact that its upregulated expression was observed upon CD4 T cell activation. We found that membrane-bound HB-EGF on CD4 T cells mediates interaction with dendritic cells, which subsequently affects the immune response to allergen. We also found that CD4 derived HB-EGF at the time of allergen challenge augments features of allergic pulmonary disease by mediating eosinophilic inflammation and bronchoconstriction. Therefore, the immunoregulatory role of HB-EGF in allergic asthma provides more insight into the mechanisms by which TH2 driven airway diseases are regulated.CD4 T cells interact with immune and structural cells by direct contact. Previous data have shown that rodent CD4 T cells trigger airway smooth muscle proliferation by mechanisms that involve HB-EGF. One novel mechanism of communication employed by CD4 T cells is the generation of membrane nanotube (MNT)-like structures. Herein, we have demonstrated a molecular mechanism for formation of MNT-like structures through the synthesis of basic fibroblast growth factor 2 (FGF2b) by airway smooth muscle acting on the FGFR1 expressed on the CD4 T cells. The tubular structures mediated mitochondrial transfer from smooth muscle cells to CD4 T cells. The significance of this finding for T cell function is not established. Similarly, the consequences of the interaction for airway smooth muscle function requires further exploration but may contribute to aberrant function of airway smooth muscle in asthma.Des études cliniques et des modèles animaux expérimentaux indiquent de manière concluante que les cellules T CD4 jouent un rôle central dans l'initiation et l'exacerbation de l'asthme allergique. Malgré des fonctions bien définies pour leurs différents médiateurs, dictant des altérations immunologiques et structurelles, de nouveaux mécanismes de régulation sont découverts par lesquels les lymphocytes T CD4 pourraient potentiellement exercer leurs propriétés physiopathologiques. Bien que l'expression du facteur de croissance de type EGF l'héparine, HB-EGF, par les lymphocytes T CD4 ait été initialement montrée en 1994, aucune étude ne s'est penchée sur la signification physiologique de sa synthèse. Ici, nous avons étudié le rôle de HB-EGF synthétisé par les cellules T CD4 dans un modèle murin d'asthme allergique aiguë, induite par l'ovalbumine, en supposant que ce facteur de croissance pourrait faciliter la réponse allergique dans le poumon. Cette hypothèse étant supporté par le fait que son expression est régulée lors de l'activation des lymphocytes T CD4. Nous avons constaté que HB-EGF lié à la membrane des cellules T CD4 induit une interaction avec les cellules dendritiques, ce qui affecte ainsi la réponse immunitaire à l'allergène. Nous avons également constaté que, lors de l'exposition à l'allergène, HB-EGF dérivé des lymphocytes T CD4 provoque une augmentation des manifestations de la maladie pulmonaire allergique par la médiation de l'inflammation par les eosinophiles et la bronchoconstriction. Par conséquent, le rôle immunorégulateur de HB-EGF dans l'asthme allergique permet de mieux comprendre les mécanismes par lesquels les maladies des voies respiratoires provoquées par le TH2 sont régulées.Les cellules T CD4 interagissent avec les cellules immunitaires et structurelles par contact direct. Des données antérieures ont montré que les cellules T CD4 des rongeurs déclenchent la prolifération des muscles lisses des voies respiratoires par des mécanismes impliquant HB-EGF. Un nouveau mécanisme de communication employé par les lymphocytes T CD4 est la génération de structures ressemblant à des nanotubes de membranes (MNT). Ici, nous avons démontré un mécanisme moléculaire pour la formation de structures de type MNT à travers la synthèse du facteur de croissance des fibroblastes basique 2 (FGF2b) par le muscle lisse des voies respiratoires agissant sur le FGFR1 exprimé sur les cellules T CD4. Les structures tubulaires ont favorisé le transfert mitochondrial des cellules musculaires lisses aux cellules T CD4. L'importance de cette découverte sur la fonction des lymphocytes T n'est pas établie. Les effets de cette interaction sur la fonction du muscle lisse des voies respiratoires nécessitent une exploration plus poussée, contribuant possiblement à une fonction aberrante du muscle lisse des voies respiratoires dans l'asthme

Design and study of highly luminescent pyrrole-based near-lR dyes

Near-infrared (NIR) emissive dyes are in high demand within the fields of biomedical science, military technology and materials science. Luminescent dyes invariably experience a precipitous drop in photoluminescence as their operational wavelengths extend to the red. This thesis describes the synthesis and functionalization of novel pyrrole and isoindole-based dyes with a focus on mitigating loss of NIR emissivity to non-radiative decay. Specifically, highly soluble platinum (II) tetraaryltetrabenzoporphyrins (PtAr4TBIP, Ar = Ph, Ph-d5) and π-extended benzo-annulated BODIPYs were prepared and characterized. Structure-property relationships were gleaned from their photophysical study. The effects of discrete structural differences in a photophysical context are discussed for each class of dye.Les colorants émissifs proche infrarouge (PIR) sont très demandés dans les domaines de la science biomédicale, la technologie militaire et la science des matériaux. Les colorants luminescents subissent invariablement une baisse abrupte de leur photoluminescence lorsque leurs longueurs d'onde opérationnelles s'étendent vers le rouge. Cette thèse détaille la synthèse et la modification de nouveaux matériaux à base de pyrrole et isoindole en mettant l'accent sur l'atténuation de la perte de l'émissivité PIR. Plus précisément, une famille de tétraaryltétrabenzoporphyrines de platine (II) de haute solubilité (PtAr4TBIP, Ar = Ph, Ph-d5, C6F5) et de BODIPY benzo-annulées/π-étendues ont été préparées. Les relations structure-propriété ont été glanées à partir de leur études en photophysique. Les résultats de la modification structurelle discrète sont discutés dans un contexte photophysique pour chaque classe de colorant

Hippocampal function in non-human primates

The hippocampus is a phylogenetically ancient brain structure that has been shown to be critical for spatial navigation and memory. Decades of research have uncovered neurophysiological correlates of each function in the activity of hippocampal neurons, but debate continues over the primacy of each one. This debate exists, at least in part, because navigational and non-spatial mnemonic signals are difficult to simultaneously observe and disentangle with contemporary techniques. To address this, this thesis details the development of a novel experimental paradigm that combines virtual reality tasks with hippocampal neurophysiology in monkeys (Macaca mulatta). Single neurons in the right mid/posterior hippocampus were recorded while subjects completed a foraging task and an associative memory task in the same virtual environment. Using multiple analytical techniques, it was shown that hippocampal neurons do encode information about space in each task. However, the code for space does not generalize across tasks. This can be attributed to encoding of trial-specific features of associative memory that vary depending on position in the virtual environment. Furthermore, it is not only the objects that are relevant to associative memory that are encoded by these neurons when the monkey is looking at them. A subset of neurons is activated by each object in the environment, and these representations change as a function of behaviour. Together, the work presented in this thesis shows that some, but not all predictions of spatial and mnemonic theories of hippocampal function are corroborated in monkeys completing tasks in a virtual environment. The points of divergence from established dogmas may have important implications for neuropsychological and computational theories of hippocampal function across species.L'hippocampe est une structure cérébrale phylogénétiquement ancienne qui s'est avérée essentielle à la navigation spatiale et à la mémoire. Des décennies de recherche ont mis en évidence des corrélations neurophysiologiques entre l'activité des neurones hippocampiques et chacune de ces fonctions, mais le débat perdure sur la primauté de chacune. Ce débat existe, au moins en partie, car les signaux navigationnels et mnémoniques non-spatiaux sont difficiles à simultanément observer et démêler, à l'aide des techniques contemporaines. Pour y remédier, cette thèse détaille le développement d'un nouveau paradigme expérimental, combinant des tâches de réalité virtuelle avec la neurophysiologie de l'hippocampe chez le singe (Macaca mulatta). Des neurones individuels, de l'hippocampe moyen / postérieur droit, ont été enregistrés pendant que les sujets effectuaient une tâche de recherche et une tâche de mémoire associative, et ce dans le même environnement virtuel. En utilisant plusieurs techniques analytiques, il a été montré que les neurones hippocampiques encodent des informations sur l'espace dans chaque tâche. Cependant, le code de l'espace ne se généralise pas entre les tâches. Cela peut être attribué à l'encodage de caractéristiques spécifiques à la fonction de mémoire associative de chaque essai, qui varient en fonction de la position dans l'environnement virtuel. De plus, ce ne sont pas seulement les objets pertinents pour la mémoire associative qui sont encodés par ces neurones lorsque le singe les regarde. Un sous-ensemble de neurones est activé par chaque objet dans l'environnement et ces représentations changent en fonction du comportement. Collectivement, les travaux présentés dans cette thèse montrent que seulement certaines prédictions des théories spatiales et mnémoniques de la fonction hippocampique sont corroborées par des singes qui accomplissent des tâches dans un environnement virtuel. Les points de divergence à partir des dogmes établis peuvent avoir des implications importantes pour les théories neuropsychologiques et computationnelles de la fonction hippocampique chez les espèces

Contribution of spinal atypical PKCs to the maintenance of centrally-mediated persistent pain

Chronic pain is an incredibly prevalent and debilitating medical condition, though the development of effective pain management has been limited by the complicated underlying neural mechanisms. Chronic pain has been shown to depend on central neuronal plasticity in the spinal cord, and while multiple mechanisms involved in the initiation of plastic changes have been established, the molecular targets which maintain central pain plasticity are still largely unknown. Building upon the established neurobiology underlying long-term memory storage in the hippocampus, this thesis investigated the contributions of spinal atypical PKC isoforms, PKC iota/lamda and PKM zeta, to the maintenance of centrally-mediated persistent pain. Non-specific pharmacological inhibition of spinal atypical PKCs following repeated injections of intramuscular (i.m.) acidic saline increased paw withdrawal thresholds (PWTs), demonstrating a reversal of established mechanical allodynia in male animals, but not female animals. Inhibition of PKC iota/lamda through the specific PKC iota/lamda-antagonist ICAP resulted in a significant delay in the onset of second phase nociceptive pain in the formalin test and a reversal of established mechanical allodynia following i.m. acidic saline, in male animals only. Female animals continued to display pain behaviours following ICAP administration in both the formalin test and i.m. acidic saline. The downstream target of PKC iota/lamda, p62/GluA1, was inhibited using the peptide Tat-GluA1(L2-3), which reversed i.m. acidic saline-induced mechanical allodynia in males, but not females. There was no effect of Tat-GluA1(L2-3) in the formalin test for either sex. NSF/GluA2, the downstream target of PKM zeta, was inhibited using the peptide myr-pep2m, which demonstrated a reversal of established mechanical allodynia for both male and females following i.m. acidic saline. The peptide did not affect the nociceptive behaviours produced in the formalin test for either sex. Intrathecally administered CGRP resulted in a robust allodynia, which was not reversed by myr-pep2m for either sex when administered either immediately or 24 hours after CGRP injection. This thesis provides novel behavioural evidence for the role of atypical PKC isoforms in the maintenance of centrally-mediated hypersensitivity underlying persistent pain, identifying sex differences and highlighting the potential influence of ongoing afferent input. These findings demonstrated a male-specific role for PKC iota/lamda and its downstream target p62/GluA1 in pain states which no longer rely exclusively on peripheral input, and instead depend mainly on central sensitization. The sexually divergent pathways appear to converge at the interaction between NSF and the GluR2 subunit of the AMPA receptor. While the NSF/GluR2 interaction is downstream of PKM zeta in males, these findings suggest females may rely on a factor independent of atypical PKCs for the maintenance of persistent pain states. These behavioural findings will inform future investigation of basic mechanisms related to the maintenance of central plasticity, a critical step towards identifying targets for analgesic drug development.La douleur chronique est une condition médicale incroyablement débilitante et répandue, mais malgré cela le développement de stratégies efficaces pour gérer la douleur a été limité par la complexité des mécanismes neuraux sous-jacents. Il a été démontré que la douleur chronique dépend de la plasticité neuronale centrale de la moelle épinière, et bien que plusieurs mécanismes impliqués dans l'initiation des changements plastiques aient été établis, les cibles moléculaires qui maintiennent la plasticité centrale de la douleur sont encore largement inconnues. S'appuyant sur les connaissances établies de la neurobiologie qui sous-tend le stockage de la mémoire à long terme dans l'hippocampe, cette thèse a étudié les contributions des isoformes atypiques spinales PKC, PKC iota/lamda et PKM zeta, au maintien de la douleur persistante à médiation centrale. L'inhibition pharmacologique non-spécifique des PKC atypiques spinales après des injections répétées de solution saline acide intramusculaire a augmenté les seuils de retrait de la patte, démontrant une inversion de l'allodynie mécanique établie chez les animaux mâles, mais pas chez les femelles. L'inhibition de PKC iota/lamda à l'aide de l'antagoniste spécifique de PKC iota/lamda, ICAP, a entraîné un délai significatif dans l'apparition de la douleur nociceptive de seconde phase dans le test de formol ainsi qu'une inversion de l'allodynie mécanique établie après injection intramusculaire de solution saline acide chez les animaux mâles seulement. Les animaux femelles ont continué de montrer des comportements de douleur après l'administration de l'ICAP dans le test au formol et dans la solution saline acide intramusculaire. La cible en aval de PKC iota/lamda, p62/GluA1, a été inhibée en utilisant le peptide Tat-GluA1 (L2-3), qui a inversé l'allodynie mécanique induite par la solution saline intramusculaire chez les mâles, mais pas chez les femelles. Il n'y avait aucun effet de Tat-GluA1 (L2-3) dans le test de formol pour les deux sexes. NSF/GluA2, la cible en aval de PKM zeta, a été inhibée à l'aide du peptide myr-pep2m, qui a démontré une inversion de l'allodynie mécanique établie pour les mâles et les femelles après une solution saline acide intramusculaire. Le peptide n'a pas affecté les comportements nociceptifs produits dans le test au formol pour les deux sexes. Le CGRP administré par voie intrathécale a entraîné une allodynie robuste, qui n'a pas été inversée par myr-pep2m pour l'un ou l'autre des sexes, qu'il ait été administré immédiatement ou 24 heures après l'injection de CGRP.Cette thèse fournit de nouvelles preuves comportementales pour le rôle des isoformes PKC atypiques dans le maintien de l'hypersensibilité à médiation centrale sous-jacente à la douleur persistante, identifiant les différences sexuelles et mettant en évidence l'influence potentielle de l'apport afférent continu. Ces résultats ont mis en évidence un rôle spécifiquement mâle de PKC iota/lamda et de sa cible en aval p62/GLuA1 dans les états douloureux qui ne dépendent plus exclusivement de l'apport périphérique mais qui dépendent principalement de la sensibilisation centrale. Les voies divergentes entre les sexes semblent converger vers l'interaction entre NSF et la sous-unité GluR2 du récepteur AMPA. Alors que l'interaction NSF/ GluR2 est en aval de PKM zeta chez les mâles, ces résultats suggèrent que les femelles semblent dépendre d'un facteur indépendant des PKC atypiques pour le maintien des états douloureux persistants. Ces résultats comportementaux guideront les futures recherches sur les mécanismes de base liés au maintien de la plasticité centrale, étape cruciale vers l'identification de cibles pour le développement de médicaments analgésiques

Combining computational fluid dynamics (CFD) with experimental fluid dynamics (EFD) and flight fluid dynamics (FFD) via gappy proper orthogonal decomposition

In the aerospace industry, experiments and flight tests are expensive, often inaccurate and incomplete. On the other hand, numerical results require validation, verification and can be computationally expensive. By means of Reduced Order Modelling (ROM), the computational cost can be reduced drastically and a more complete investigation of a continuous design space can be provided. Moreover, the ROM framework allows CFD simulations to be combined with Experimental Fluid Dynamics (EFD) and even Flight Fluid Dynamics (FFD) results through a multidimensional database. Since CFD data is much denser than EFD or FFD datasets, and the ROM framework requires input snapshots of same dimension, these datasets need to be enriched.The "Gappy" Proper Orthogonal Decomposition (POD) is an extension of the POD method that allows consideration of incomplete datasets and can be used to enrich the experimental results to the size of the companion CFD simulations. The reconstructed results can then be used within the ROM framework for a real-time exploration of a design space. The goal of this thesis is to implement the Gappy POD in order to be used in the ROM framework developed at McGill CFD Laboratory for various applications, such as aerodynamic flows and in-flight icing computations.Dans le domaine de l'aérospatiale, les essais expérimentaux et les vols d'essais sont coûteux, souvent inexacts et incomplets. D'autre part, les résultats numériques doivent être validés, vérifiés et peuvent avoir un coût de calcul élevé. Grâce à la modélisation d'ordre réduit (MOR; ROM en anglais), le coût de calcul peut être considérablement réduit et une étude plus complète d'un espace de conception continu peut être fournie. De plus, en utilisant une base de données multidimensionnelle, le cadre de la MOR permet de combiner les résultats des simulations de la mécanique des fluides numérique (CFD), avec ceux provenant d'essais expérimentaux (dits EFD en anglais) et d'essais en vol (dits FFD en anglais). Étant donné que la taille des données CFD est beaucoup plus importante que celle des ensembles de données EFD ou FFD, et que le cadre de la ROM nécessite des entrées de données de même dimension, ces ensembles de données doivent être enrichis. La décomposition orthogonale aux valeurs propres (DOP ; POD en anglais) de Gappy est une extension de la méthode de DOP qui permet de prendre en compte des ensembles de données incomplets. Elle peut être utilisée pour enrichir les résultats expérimentaux et faire correspondre leur dimension à celle des simulations CFD associées. Les résultats reconstruits peuvent ensuite être utilisés dans le cadre de la ROM pour l'exploration d'un espace de conception en temps réel.Cette thèse vise à implémenter la POD de Gappy comme une méthode numérique efficace et peu coûteuse pour enrichir les bases de données incomplètes, pour fin d'utilisation de ces résultats dans le cadre de la ROM développée au laboratoire de mécanique des fluides numérique de McGill pour diverses applications telles que les écoulements aérodynamiques et ceux de givrage en vol