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Mesure de la température de transistors de type HEMT AlGaN/GaN en régime de fonctionnement hyperfréquence
Mesure de la température de transistors de type HEMT AlGaN/GaN en régime de fonctionnement hyperfréquence


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Le développement de composants de puissance pour les applications hyperfréquence représente un formidable défi qui doit conduire à l’amélioration des systèmes radars, spatiales ou de télécommunications existants. Les transistors de type HEMT AlGaN/GaN ont démontré leurs potentialités pour répondre à cet enjeu. Cependant, l’augmentation des performances des systèmes s’accompagne d’une miniaturisation de plus en plus poussée des transistors entrainant une augmentation de leur température de fonctionnement. Dans ce contexte, la gestion thermique des composants est très importante. Une température de fonctionnement élevée a en effet pour conséquence de dégrader les performances et la fiabilité des composants. Plusieurs voies, comme la fabrication de composants sur substrat diamant ou encore l’intégration de micro-canaux au plus près des transistors, sont en développement pour améliorer la dissipation thermique des transistors de la filière GaN. Ainsi, il a été mis en évidence que la gestion thermique des transistors est un enjeu majeur pour obtenir des systèmes performants et fiable. Afin d’optimiser la gestion thermique des composants, il est important de déterminer avec précision la température de fonctionnement des composants en temps réel. Ce travail de thèse a pour objectif le développement d’une méthode permettant de mesurer en temps réel la température de fonctionnement de transistors de type AlGaN/GaN en régime hyperfréquence. Cette mesure permettrait d’étudier la fiabilité des composants, de contrôler leur température en fonctionnement et d’assurer une maintenance préventive et non curative de systèmes. Plusieurs méthodes de la littérature permettent d’extraire la température de fonctionnement de composants. Cependant, ces méthodes ne sont pas adaptées pour mesurer la température en temps réel de composants packagés. La solution proposée ici consiste à intégrer un capteur de température résistif directement au niveau de la zone active des transistors. Un design permettant l’intégration des capteurs dans des composants compatibles pour des applications de puissance hyperfréquence au-delàs de 10 GHZ a été développé. Une partie conséquente du travail de thèse a consisté à fabriquer les dispositifs (transistors et capteurs intégrés) en central technologique. Des caractérisations thermiques des transistors fabriqués ont ensuite été menées en régime statique et hyperfréquence.
Power microwave devices development is a challenge which leads to improve radars, spatial or telecommunications systems. AlGaN/GaN HEMTs have demonstrated their capabilities to be used in such systems. However, systems performances improvement leads to miniaturize size of transistors. Consequently, the transistors operating temperature increases. As a result, thermal management is very important. A high device operating temperature will deteriorate device performances and device reliability. Several methods such as the use of diamond substrate or the integration of micro-channel lead to improve component thermal dissipation. It has been highlighted that the proper thermal management of the transistor thermal behavior is necessary to obtain performant and reliable systems. In order to improve devices thermal management, transistors’ operating temperature must be determined accurately in real time. The thesis goal consists in developing a method to measure in real time AlGaN/GaN HEMT operating temperature under microwave power condition. This method will permit to study component reliability, to control device operating temperature and to assure systems preventive maintenance purpose. According to the literature, several methods are used to determine HEMT operating temperature. However, these methods cannot be employed to determined packaged components operating temperature. To solve this problem, the proposed method in this work consists in integrating a resistive temperature sensor in the HEMT active area. A design has been developed which permits to integrate a sensor in components for microwave power applications above that 10 GHz. An important part of the thesis work consisted in fabricating the devices (transistors and sensors) in clean room. After fabrication thermal characterizations have been performed under microwave power conditions.
Le développement de composants de puissance pour les applications hyperfréquence représente un formidable défi qui doit conduire à l’amélioration des systèmes radars, spatiales ou de télécommunications existants. Les transistors de type HEMT AlGaN/GaN ont démontré leurs potentialités pour répondre à cet enjeu. Cependant, l’augmentation des performances des systèmes s’accompagne d’une miniaturisation de plus en plus poussée des transistors entrainant une augmentation de leur température de fonctionnement. Dans ce contexte, la gestion thermique des composants est très importante. Une température de fonctionnement élevée a en effet pour conséquence de dégrader les performances et la fiabilité des composants. Plusieurs voies, comme la fabrication de composants sur substrat diamant ou encore l’intégration de micro-canaux au plus près des transistors, sont en développement pour améliorer la dissipation thermique des transistors de la filière GaN. Ainsi, il a été mis en évidence que la gestion thermique des transistors est un enjeu majeur pour obtenir des systèmes performants et fiable. Afin d’optimiser la gestion thermique des composants, il est important de déterminer avec précision la température de fonctionnement des composants en temps réel. Ce travail de thèse a pour objectif le développement d’une méthode permettant de mesurer en temps réel la température de fonctionnement de transistors de type AlGaN/GaN en régime hyperfréquence. Cette mesure permettrait d’étudier la fiabilité des composants, de contrôler leur température en fonctionnement et d’assurer une maintenance préventive et non curative de systèmes. Plusieurs méthodes de la littérature permettent d’extraire la température de fonctionnement de composants. Cependant, ces méthodes ne sont pas adaptées pour mesurer la température en temps réel de composants packagés. La solution proposée ici consiste à intégrer un capteur de température résistif directement au niveau de la zone active des transistors. Un design permettant l’intégration des capteurs dans des composants compatibles pour des applications de puissance hyperfréquence au-delàs de 10 GHZ a été développé. Une partie conséquente du travail de thèse a consisté à fabriquer les dispositifs (transistors et capteurs intégrés) en central technologique. Des caractérisations thermiques des transistors fabriqués ont ensuite été menées en régime statique et hyperfréquence.
Power microwave devices development is a challenge which leads to improve radars, spatial or telecommunications systems. AlGaN/GaN HEMTs have demonstrated their capabilities to be used in such systems. However, systems performances improvement leads to miniaturize size of transistors. Consequently, the transistors operating temperature increases. As a result, thermal management is very important. A high device operating temperature will deteriorate device performances and device reliability. Several methods such as the use of diamond substrate or the integration of micro-channel lead to improve component thermal dissipation. It has been highlighted that the proper thermal management of the transistor thermal behavior is necessary to obtain performant and reliable systems. In order to improve devices thermal management, transistors’ operating temperature must be determined accurately in real time. The thesis goal consists in developing a method to measure in real time AlGaN/GaN HEMT operating temperature under microwave power condition. This method will permit to study component reliability, to control device operating temperature and to assure systems preventive maintenance purpose. According to the literature, several methods are used to determine HEMT operating temperature. However, these methods cannot be employed to determined packaged components operating temperature. To solve this problem, the proposed method in this work consists in integrating a resistive temperature sensor in the HEMT active area. A design has been developed which permits to integrate a sensor in components for microwave power applications above that 10 GHz. An important part of the thesis work consisted in fabricating the devices (transistors and sensors) in clean room. After fabrication thermal characterizations have been performed under microwave power conditions.
01-04-2019
01-04-2019
Thèse
Thèse

Macroévolution des premiers ammonoïdes au Dévonien : richesse taxonomique et disparité morphologique des faunes d'Afrique du Nord
Macroévolution des premiers ammonoïdes au Dévonien : richesse taxonomique et disparité morphologique des faunes d'Afrique du Nord


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Ce travail de thèse concerne l'étude des fluctuations passées de la biodiversité (paléobiodiversité). Dans le contexte actuel, la paléontologie peut apporter des informations concernant les effets des perturbations environnementales globales sur l'évolution des êtres vivants. Cette thèse est consacrée à l’étude de mollusques marins disparus, les ammonoïdes, pour un temps géologique et une région donnés, le Dévonien d'Afrique du Nord (Algérie et Maroc). La première partie de cette thèse est consacrée à l'étude de différents assemblages d'ammonoïdes du Dévonien supérieur provenant d'Algérie, et vise à décrire la composition taxonomique et la répartition biostratigraphique des faunes observées. La deuxième partie de cette thèse est consacrée à l'étude de la paléobiodiversité des ammonoïdes dévoniens du Maroc. Il s'agit d'une étude approfondie des fluctuations de la biodiversité visant à analyser les tendances macroévolutives des ammonoïdes au cours des premières étapes de leur évolution au Dévonien. La biodiversité des ammonoïdes dévoniens du Maroc a été analysée d'un point de vue taxonomique (richesse taxonomique) et d'un point de vue morphologique (disparité morphologique), en utilisant différents paramètres et méthodes. Cette étude a nécessité la construction d'une base de données consacrée à ces organismes, visant à acquérir des informations permettant de mesurer les variations de richesse taxonomique et de quantifier les fluctuations de disparité morphologique. Les profils de biodiversité obtenus montrent des variations significatives, dont certaines semblent associées à des perturbations environnementales connues au Dévonien (e.g., changements climatiques, anoxie).
This PhD dissertation deals with the study of past biodiversity fluctuations (paleobiodiversity). In the current context, the paleontological studies can provide important information about the impacts of global environmental changes on the evolution of living organisms. This thesis focuses on a major past marine biological component, the ammonoids (extinct ectocochleate mollusks), for a given geological time and region, the Devonian of North Africa (Algeria and Morocco). The first part of this thesis concerns the study of several assemblages of Upper Devonian ammonoids from Algeria. The purpose of this work is to describe the taxonomic composition and the biostratigraphic distribution of the observed faunas. The second part of this thesis aims to investigate the paleobiodiversity of the Devonian ammonoids from Morocco. This part constitutes a thorough study of the biodiversity fluctuations, intended to analyze the macroevolutionary trends of the ammonoid early evolution during the Devonian. The biodiversity of these Devonian ammonoids from Morocco was analyzed following both, a taxonomic approach (taxonomic richness and composition) and a morphological approach (morphological disparity), by using different parameters and methods. This study required the construction of a database dedicated to these organisms in order to acquire the information enabling to measure and quantify the taxonomic richness and the morphological disparity fluctuations. The biodiversity profiles obtained suggest some significant variations; certain trends seem to be associated to environmental changes recorded during the Devonian (e.g., climate change, anoxic events).
Ce travail de thèse concerne l'étude des fluctuations passées de la biodiversité (paléobiodiversité). Dans le contexte actuel, la paléontologie peut apporter des informations concernant les effets des perturbations environnementales globales sur l'évolution des êtres vivants. Cette thèse est consacrée à l’étude de mollusques marins disparus, les ammonoïdes, pour un temps géologique et une région donnés, le Dévonien d'Afrique du Nord (Algérie et Maroc). La première partie de cette thèse est consacrée à l'étude de différents assemblages d'ammonoïdes du Dévonien supérieur provenant d'Algérie, et vise à décrire la composition taxonomique et la répartition biostratigraphique des faunes observées. La deuxième partie de cette thèse est consacrée à l'étude de la paléobiodiversité des ammonoïdes dévoniens du Maroc. Il s'agit d'une étude approfondie des fluctuations de la biodiversité visant à analyser les tendances macroévolutives des ammonoïdes au cours des premières étapes de leur évolution au Dévonien. La biodiversité des ammonoïdes dévoniens du Maroc a été analysée d'un point de vue taxonomique (richesse taxonomique) et d'un point de vue morphologique (disparité morphologique), en utilisant différents paramètres et méthodes. Cette étude a nécessité la construction d'une base de données consacrée à ces organismes, visant à acquérir des informations permettant de mesurer les variations de richesse taxonomique et de quantifier les fluctuations de disparité morphologique. Les profils de biodiversité obtenus montrent des variations significatives, dont certaines semblent associées à des perturbations environnementales connues au Dévonien (e.g., changements climatiques, anoxie).
This PhD dissertation deals with the study of past biodiversity fluctuations (paleobiodiversity). In the current context, the paleontological studies can provide important information about the impacts of global environmental changes on the evolution of living organisms. This thesis focuses on a major past marine biological component, the ammonoids (extinct ectocochleate mollusks), for a given geological time and region, the Devonian of North Africa (Algeria and Morocco). The first part of this thesis concerns the study of several assemblages of Upper Devonian ammonoids from Algeria. The purpose of this work is to describe the taxonomic composition and the biostratigraphic distribution of the observed faunas. The second part of this thesis aims to investigate the paleobiodiversity of the Devonian ammonoids from Morocco. This part constitutes a thorough study of the biodiversity fluctuations, intended to analyze the macroevolutionary trends of the ammonoid early evolution during the Devonian. The biodiversity of these Devonian ammonoids from Morocco was analyzed following both, a taxonomic approach (taxonomic richness and composition) and a morphological approach (morphological disparity), by using different parameters and methods. This study required the construction of a database dedicated to these organisms in order to acquire the information enabling to measure and quantify the taxonomic richness and the morphological disparity fluctuations. The biodiversity profiles obtained suggest some significant variations; certain trends seem to be associated to environmental changes recorded during the Devonian (e.g., climate change, anoxic events).
01-04-2019
01-04-2019
Thèse
Thèse

Les alliances de marques centrées sur une cause : le rôle des congruences et des émotions sur les évaluations et comportements post-alliance des consommateurs
Les alliances de marques centrées sur une cause : le rôle des congruences et des émotions sur les évaluations et comportements post-alliance des consommateurs


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Les marques cherchent des stratégies afin de rester compétitives et légitimes envers leurs parties prenantes dont les consommateurs de plus en plus vigilants face à leurs agissements et leurs conséquences sociales et environnementales. La RSE permettrait de répondre à cette double exigence. Elle peut s’inscrire dans la formation d’alliances, dont l’un des buts est le maintient ou l’amélioration des images des marques partenaires, développant ainsi un marketing responsable en s’engageant en faveur d’une cause : marketing de cause encore peu étudié. Notre recherche vise à examiner les conséquences d’une alliance entre des marques et une cause sur les réponses (émotionnelles, évaluatives, comportementales) des consommateurs. Des recherches antérieures se sont concentrées sur les perceptions des consommateurs et leurs effets sur leurs attitudes et intentions d’achat ; sur le choix de la cause et sur les motivations perçues des marques et leur crédibilité en matière de RSE. L’analyse de la littérature montre la nécessité d’étudier l’effet de ce type d’alliance sur la qualité de relation à la marque (QRM) (confiance, identification), l’incidence sur les comportements des consommateurs (boycott) et le rôle des émotions (scepticisme, éveil). Un modèle et des hypothèses, complétés par une analyse exploratoire qualitative sont présentés, testés empiriquement. Les résultats montrent l’influence des congruences sur les comportements et la QRM, l’incidence des émotions et du type d’alliance, l’importance de l’écologie et des interactions : QRM et émotions ; congruence entre les marques et colère ; secteur et degré d’homogénéité interne des alliances. Ils sont discutés et conduisent à des implications théoriques et managériales. Puis, plusieurs voies de recherche sont proposées.
Brands try to find new strategies enable to provide competitiveness and legitimacy from stakeholders like consumers, who are increasingly attentive to brands behaviors and their social and environmental consequences. In that context CSR, (Corporate Social Responsibility) appears to be able to answer both demands on competitiveness and legitimacy. It has been integrated to alliance strategies and aims at improving or maintain the image of brand partners by engaging alone or with brand partners in cause related marketing (CRM), which has not been so much studied for the moment. So our research aims at studying the consequences of an alliance between several brands and a cause on consumer (emotional, evaluative or behavioral) responses. Prior researches have focused on consumers’ perceptions of CRM and their consequences on their attitudes and purchase intentions, but also on the cause choice, the perceived motivations of brands and their credibility about CSR. The analysis of literature on CSR and alliances shows a need to study the effect of that kind of alliance on brand quality relation (BRQ) (identification, confidence), on behaviors (boycott) and the role of emotions (skepticism, arousal). A model and hypothesis, completed through an exploratory qualitative research are presented and tested. Our results show the influence of fits on post-alliance BRQ and behaviors, the importance of ecological factor, interactions between emotions and BRQ, between brands fit and anger and between sector and internal homogeneity of alliance. Our results are then discussed. Academic and managerial implications are developed and several research directions are proposed.
Les marques cherchent des stratégies afin de rester compétitives et légitimes envers leurs parties prenantes dont les consommateurs de plus en plus vigilants face à leurs agissements et leurs conséquences sociales et environnementales. La RSE permettrait de répondre à cette double exigence. Elle peut s’inscrire dans la formation d’alliances, dont l’un des buts est le maintient ou l’amélioration des images des marques partenaires, développant ainsi un marketing responsable en s’engageant en faveur d’une cause : marketing de cause encore peu étudié. Notre recherche vise à examiner les conséquences d’une alliance entre des marques et une cause sur les réponses (émotionnelles, évaluatives, comportementales) des consommateurs. Des recherches antérieures se sont concentrées sur les perceptions des consommateurs et leurs effets sur leurs attitudes et intentions d’achat ; sur le choix de la cause et sur les motivations perçues des marques et leur crédibilité en matière de RSE. L’analyse de la littérature montre la nécessité d’étudier l’effet de ce type d’alliance sur la qualité de relation à la marque (QRM) (confiance, identification), l’incidence sur les comportements des consommateurs (boycott) et le rôle des émotions (scepticisme, éveil). Un modèle et des hypothèses, complétés par une analyse exploratoire qualitative sont présentés, testés empiriquement. Les résultats montrent l’influence des congruences sur les comportements et la QRM, l’incidence des émotions et du type d’alliance, l’importance de l’écologie et des interactions : QRM et émotions ; congruence entre les marques et colère ; secteur et degré d’homogénéité interne des alliances. Ils sont discutés et conduisent à des implications théoriques et managériales. Puis, plusieurs voies de recherche sont proposées.
Brands try to find new strategies enable to provide competitiveness and legitimacy from stakeholders like consumers, who are increasingly attentive to brands behaviors and their social and environmental consequences. In that context CSR, (Corporate Social Responsibility) appears to be able to answer both demands on competitiveness and legitimacy. It has been integrated to alliance strategies and aims at improving or maintain the image of brand partners by engaging alone or with brand partners in cause related marketing (CRM), which has not been so much studied for the moment. So our research aims at studying the consequences of an alliance between several brands and a cause on consumer (emotional, evaluative or behavioral) responses. Prior researches have focused on consumers’ perceptions of CRM and their consequences on their attitudes and purchase intentions, but also on the cause choice, the perceived motivations of brands and their credibility about CSR. The analysis of literature on CSR and alliances shows a need to study the effect of that kind of alliance on brand quality relation (BRQ) (identification, confidence), on behaviors (boycott) and the role of emotions (skepticism, arousal). A model and hypothesis, completed through an exploratory qualitative research are presented and tested. Our results show the influence of fits on post-alliance BRQ and behaviors, the importance of ecological factor, interactions between emotions and BRQ, between brands fit and anger and between sector and internal homogeneity of alliance. Our results are then discussed. Academic and managerial implications are developed and several research directions are proposed.
01-04-2019
01-04-2019
Thèse
Thèse

Interaction de certaines espèces d'algues et contaminants métalliques et organiques dans le milieu aquatique
Interaction de certaines espèces d'algues et contaminants métalliques et organiques dans le milieu aquatique


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L’augmentation de l’exploitation minières, le développement d’une agriculture intensive et la consommation croissante de médicaments ont conduit à une pollution des écosystèmes aquatiques. Les polluants organiques et métalliques sont susceptibles de développer une toxicité non négligeable pour la santé humaine et le bon fonctionnement des écosystèmes. Cette pollution des milieux aquatiques menace la ressource en eau avec des conséquences grave pour l'approvisionnement en eau potable. Dans le présent travail, on s’intéresse à la bioremédiation des polluants par les algues. Les algues ont des capacités d'absorption particulièrement intéressantes pour la décontamination de milieux pollués et lutter contre les phénomènes d'eutrophisation. Grâce à leurs taux de croissance élevés associés à leurs capacités d'absorption, les algues sont mises à profit pour le traitement des eaux usées. La première partie de notre étude est consacrée à la caractérisation des souches algales utilisées par un suivi des méthodes d’élevage en laboratoire pour la production d’une biomasse à moindre coût pour étudier les processus de bioremédiation. L’élevage des algues sur milieux de cultures provenant des stations de traitement des eaux offre un avantage intéressant dans le traitement tertiaire des effluents à moindre coût. Une seconde partie du travail est consacrée à l’étude de bioaccumulation des polluants organiques et minéraux sur la phase solide algale en dispersion libre et immobilisé dans l’eau. Nos résultats montrent que certaines espèces d’algues comme la Spirulina platensis a un grand potentiel pour éliminer les micropolluants organiques.
The development of intensive agriculture and the increase use of chemicals (Persistent Organic Pollutant, drug residues, hormones and bisphenols) have led to a pollution of the aquatic ecosystems. Organic and metallic pollutants are likely to develop significant toxicity to human health and the functioning of ecosystems. This pollution of the aquatic environment menaces the water resource with serious consequences for drinking water supply. In this work, we are interested to the bioremediation of pollutants by algae. Algae have particularly good absorption capacities for decontamination of polluted environments and to decrease the eutrophication. Their high growth rates combined with their absorption capacity, algae are used for the treatment of wastewater. The first part of our study is devoted to the characterization of the algal strains used by a development of laboratory methods for production of a biomass at least cost for the study of bioremediation processes. Algae breeding on crop media from water treatment plants offer an interesting advantage in the tertiary effluents treatment at lower cost. A second part of the work is devoted to the bioaccumulation study of organic and mineral pollutants on the algal solid phase in free dispersion or immobilized on a support. Our results show that some algal species such as Spirulina platensis have great potential for removing organic pollutants.
L’augmentation de l’exploitation minières, le développement d’une agriculture intensive et la consommation croissante de médicaments ont conduit à une pollution des écosystèmes aquatiques. Les polluants organiques et métalliques sont susceptibles de développer une toxicité non négligeable pour la santé humaine et le bon fonctionnement des écosystèmes. Cette pollution des milieux aquatiques menace la ressource en eau avec des conséquences grave pour l'approvisionnement en eau potable. Dans le présent travail, on s’intéresse à la bioremédiation des polluants par les algues. Les algues ont des capacités d'absorption particulièrement intéressantes pour la décontamination de milieux pollués et lutter contre les phénomènes d'eutrophisation. Grâce à leurs taux de croissance élevés associés à leurs capacités d'absorption, les algues sont mises à profit pour le traitement des eaux usées. La première partie de notre étude est consacrée à la caractérisation des souches algales utilisées par un suivi des méthodes d’élevage en laboratoire pour la production d’une biomasse à moindre coût pour étudier les processus de bioremédiation. L’élevage des algues sur milieux de cultures provenant des stations de traitement des eaux offre un avantage intéressant dans le traitement tertiaire des effluents à moindre coût. Une seconde partie du travail est consacrée à l’étude de bioaccumulation des polluants organiques et minéraux sur la phase solide algale en dispersion libre et immobilisé dans l’eau. Nos résultats montrent que certaines espèces d’algues comme la Spirulina platensis a un grand potentiel pour éliminer les micropolluants organiques.
The development of intensive agriculture and the increase use of chemicals (Persistent Organic Pollutant, drug residues, hormones and bisphenols) have led to a pollution of the aquatic ecosystems. Organic and metallic pollutants are likely to develop significant toxicity to human health and the functioning of ecosystems. This pollution of the aquatic environment menaces the water resource with serious consequences for drinking water supply. In this work, we are interested to the bioremediation of pollutants by algae. Algae have particularly good absorption capacities for decontamination of polluted environments and to decrease the eutrophication. Their high growth rates combined with their absorption capacity, algae are used for the treatment of wastewater. The first part of our study is devoted to the characterization of the algal strains used by a development of laboratory methods for production of a biomass at least cost for the study of bioremediation processes. Algae breeding on crop media from water treatment plants offer an interesting advantage in the tertiary effluents treatment at lower cost. A second part of the work is devoted to the bioaccumulation study of organic and mineral pollutants on the algal solid phase in free dispersion or immobilized on a support. Our results show that some algal species such as Spirulina platensis have great potential for removing organic pollutants.
01-04-2019
01-04-2019
Thèse
Thèse

Evaluation of novel anti-tumoral strategies using peptide or monoclonal antibody immunotherapies
Evaluation of novel anti-tumoral strategies using peptide or monoclonal antibody immunotherapies


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Le système immunitaire reconnait les cellules tumorales mais il est régulé par plusieurs facteurs tels les cellules T Régulatrices (Tregs). La galectine (Gal)-9 est une lectine aux propriétés immunosuppressives exprimée par les cellules cancéreuses et les cellules immunitaires dont les Tregs. Nous avons cherché à confirmer le rôle fonctionnel de la Gal-9 dans les Tregs. Puis nous avons testé la capacité d’un anticorps anti-Gal-9 (GalNab1) à bloquer les fonctions suppressives de la Gal-9 ou des Tregs et son effet anti-tumorale. Nous avons prouvé que les Tregs expriment et secrètent abondamment la Gal-9. GalNab1 antagonise l’effet de la Gal-9 recombinante (r) sur les PBMCs et inhibe les fonctions suppressives des Tregs. Le blocage de la rGal-9 en culture favorise la croissance des Th1 sans induire de cytotoxicité et bloque les fonctions des exosomesGal-9+ dérivés de Carcinome du Nasopharynx (CNP). In-vivo, dans un modèle de souris SCID humanisé, GalNab1 limite la croissance du CNP. Le CNP est associé au virus d’Epstein-Barr (EBV) dont il exprime plusieurs protéines. L’utilisation d’une stratégie de vaccination peptidique ciblant les lymphocytes TCD4+ Th1 est envisagée. Six peptides dérivés des antigènes de latence II d’EBV et promiscuous pour HLA-II ont été sélectionnés et assemblés en cocktail, dont la capacité à induire une sécrétion d’IFN-γ par les PBMCs a été validé. Des lignées Th1 spécifiques du cocktail présentent une forte capacité cytotoxique vis-à-vis de lignées de CNP tout en résistant aux effets des exosomes tumoraux autologues. In-vivo, le cocktail permet de maîtriser la croissance tumorale, et ex-vivo, de réactiver la réponse T mémoire chez les patients.
The immune system can recognize and eliminate cancer cells but is held back by inhibitory factors such as Regulatory T cells (Tregs). Gal-9 is a β-galactoside binding lectin with immunosuppressive capabilities expressed by cancer cells and immune cells including Tregs. NPC is a malignant epithelial cancer which is almost always associated with Epstein Bar Virus (EBV) and expresses several viral proteins. Numerous vaccines targeting different EBV peptides had limited success in clinical trials. First part: we aimed to confirm the role of Gal-9 in human Treg function. Then we tested the capabilities of an anti-human-Gal-9 antibody (mAb) to block Gal-9 suppressive function and its effect on Treg function and the anti-tumoral response. We proved that Gal-9 is expressed and secreted by Tregs at a high level. The mAb antagonized the function of recombinant rGal-9 on PBMCs. Moreover, the mAb inhibited the immuno-suppressive function of Tregs. Gal-9 blocking in PBMC culture promoted a Th1 response without inducing toxicity. We used the mAb to inhibit hNPC derived exosomes. In-vivo, the mAb limited the growth of hNPC tumors in humanized SCID mice. Second part: CD4+ T cell response is essential in managing NPC. The use of a CD4+ T cell response inducing peptide cocktail vaccination strategy was tested here. 6 HLA II promiscuous peptides derived from the 3 EBV latency II antigens were generated. These peptides induced IFNγ secretion by PBMCs. Generated peptide-specific CD4+ T cell lines showed highly cytotoxicity against NPC cell lines and resistance to hNPC exosomes. Invivo, the cocktail restrained tumor growth. Exvivo, it reactivated NPC patients’ memory T cells.
Le système immunitaire reconnait les cellules tumorales mais il est régulé par plusieurs facteurs tels les cellules T Régulatrices (Tregs). La galectine (Gal)-9 est une lectine aux propriétés immunosuppressives exprimée par les cellules cancéreuses et les cellules immunitaires dont les Tregs. Nous avons cherché à confirmer le rôle fonctionnel de la Gal-9 dans les Tregs. Puis nous avons testé la capacité d’un anticorps anti-Gal-9 (GalNab1) à bloquer les fonctions suppressives de la Gal-9 ou des Tregs et son effet anti-tumorale. Nous avons prouvé que les Tregs expriment et secrètent abondamment la Gal-9. GalNab1 antagonise l’effet de la Gal-9 recombinante (r) sur les PBMCs et inhibe les fonctions suppressives des Tregs. Le blocage de la rGal-9 en culture favorise la croissance des Th1 sans induire de cytotoxicité et bloque les fonctions des exosomesGal-9+ dérivés de Carcinome du Nasopharynx (CNP). In-vivo, dans un modèle de souris SCID humanisé, GalNab1 limite la croissance du CNP. Le CNP est associé au virus d’Epstein-Barr (EBV) dont il exprime plusieurs protéines. L’utilisation d’une stratégie de vaccination peptidique ciblant les lymphocytes TCD4+ Th1 est envisagée. Six peptides dérivés des antigènes de latence II d’EBV et promiscuous pour HLA-II ont été sélectionnés et assemblés en cocktail, dont la capacité à induire une sécrétion d’IFN-γ par les PBMCs a été validé. Des lignées Th1 spécifiques du cocktail présentent une forte capacité cytotoxique vis-à-vis de lignées de CNP tout en résistant aux effets des exosomes tumoraux autologues. In-vivo, le cocktail permet de maîtriser la croissance tumorale, et ex-vivo, de réactiver la réponse T mémoire chez les patients.
The immune system can recognize and eliminate cancer cells but is held back by inhibitory factors such as Regulatory T cells (Tregs). Gal-9 is a β-galactoside binding lectin with immunosuppressive capabilities expressed by cancer cells and immune cells including Tregs. NPC is a malignant epithelial cancer which is almost always associated with Epstein Bar Virus (EBV) and expresses several viral proteins. Numerous vaccines targeting different EBV peptides had limited success in clinical trials. First part: we aimed to confirm the role of Gal-9 in human Treg function. Then we tested the capabilities of an anti-human-Gal-9 antibody (mAb) to block Gal-9 suppressive function and its effect on Treg function and the anti-tumoral response. We proved that Gal-9 is expressed and secreted by Tregs at a high level. The mAb antagonized the function of recombinant rGal-9 on PBMCs. Moreover, the mAb inhibited the immuno-suppressive function of Tregs. Gal-9 blocking in PBMC culture promoted a Th1 response without inducing toxicity. We used the mAb to inhibit hNPC derived exosomes. In-vivo, the mAb limited the growth of hNPC tumors in humanized SCID mice. Second part: CD4+ T cell response is essential in managing NPC. The use of a CD4+ T cell response inducing peptide cocktail vaccination strategy was tested here. 6 HLA II promiscuous peptides derived from the 3 EBV latency II antigens were generated. These peptides induced IFNγ secretion by PBMCs. Generated peptide-specific CD4+ T cell lines showed highly cytotoxicity against NPC cell lines and resistance to hNPC exosomes. Invivo, the cocktail restrained tumor growth. Exvivo, it reactivated NPC patients’ memory T cells.
01-04-2019
01-04-2019
Thèse
Thèse

Echelle spatiale et temporelle de l’adaptation chez Arabidopsis thaliana : intégration de la plasticité phénotypique
Echelle spatiale et temporelle de l’adaptation chez Arabidopsis thaliana : intégration de la plasticité phénotypique


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A partir d’un échantillonnage hiérarchique et/ou temporel de populations naturelles, je me suis attaché dans cette thèse à (i) faire une caractérisation écologique (climat, sol et compétition) faisant défaut chez cette espèce modèle en génomique. (ii) caractériser la variation phénotypique existant à différentes échelles spatiales, en mesurant de nombreux traits phénotypiques et leurs plasticités en conditions contrôlées de serre mais aussi sur un terrain expérimental de l’Université de Lille 1, (iii) identifier les traits sous sélection en utilisant trois approches : comparaison FST – QST, relations phénotype – écologie et gradients de sélection génotypiques, (iv) identifier les agents sélectifs potentiellement responsables de ces variations phénotypiques adaptatives et (v) et identifier les bases génétiques associées à la variation naturelle par une approche de GWA mapping. Il ressort qu’une importante variabilité existe pour de nombreux traits phénotypiques à une échelle spatiale large comme le monde ou la France mais également à une échelle spatiale très fine. Bien qu’une part importante de cette variation puisse être attribuée à des processus non sélectifs, une part de celle-ci serait due à des processus d’adaptation locale. Le patron d’adaptation locale révélé est très complexe et semble être la résultante de pressions de sélection emboitées variant à différentes échelles, aussi bien au niveau de la France qu’au sein d’une population, et agissant sur différents traits ou plasticités. En accord avec ce patron, les bases génétiques associées à la variation naturelle phénotypique semblent être très dépendantes de l’échelle géographique considérée.
Based on a hierarchically spatial and/or temporal sampling of natural populations, I aimed at (i) making an ecological characterization (climate, soil and competition) lacking for this model plant in genomics, (ii) characterizing the extent of phenotypic variation existing at different spatial scales, by measuring many traits and their phenotypic plasticity in controlled greenhouse conditions and in an experimental field at the University of Lille 1, (iii) identifying the traits under selection using three approaches : FST – QST comparisons, phenotype-ecology relationships and genotypic gradients of selection, (iv) identifying the selective agents potentially responsible for adaptive phenotypic variation, and (v) identifying the genetic basis associated with natural variation by a GWA mapping approach. The experiments conducted during this thesis suggest that a significant amount of variation exists for many phenotypic traits at a large spatial scale (World or France), but also at a very fine scale (even within many populations). While a significant part of this variation may have been shaped by non-selective processes, the other part of this variation is suggested to have been shaped by local adaptation. The pattern of local adaptation revealed by the different methods is very complex and appears to be the result of nested selection pressures varying at different geographic scales, (France scale and within-population scale), and acting on different traits or plasticities. In agreement with this pattern, the genetic basis associated with phenotypic natural variation was shown to be highly dependent on the geographical scale considered.
A partir d’un échantillonnage hiérarchique et/ou temporel de populations naturelles, je me suis attaché dans cette thèse à (i) faire une caractérisation écologique (climat, sol et compétition) faisant défaut chez cette espèce modèle en génomique. (ii) caractériser la variation phénotypique existant à différentes échelles spatiales, en mesurant de nombreux traits phénotypiques et leurs plasticités en conditions contrôlées de serre mais aussi sur un terrain expérimental de l’Université de Lille 1, (iii) identifier les traits sous sélection en utilisant trois approches : comparaison FST – QST, relations phénotype – écologie et gradients de sélection génotypiques, (iv) identifier les agents sélectifs potentiellement responsables de ces variations phénotypiques adaptatives et (v) et identifier les bases génétiques associées à la variation naturelle par une approche de GWA mapping. Il ressort qu’une importante variabilité existe pour de nombreux traits phénotypiques à une échelle spatiale large comme le monde ou la France mais également à une échelle spatiale très fine. Bien qu’une part importante de cette variation puisse être attribuée à des processus non sélectifs, une part de celle-ci serait due à des processus d’adaptation locale. Le patron d’adaptation locale révélé est très complexe et semble être la résultante de pressions de sélection emboitées variant à différentes échelles, aussi bien au niveau de la France qu’au sein d’une population, et agissant sur différents traits ou plasticités. En accord avec ce patron, les bases génétiques associées à la variation naturelle phénotypique semblent être très dépendantes de l’échelle géographique considérée.
Based on a hierarchically spatial and/or temporal sampling of natural populations, I aimed at (i) making an ecological characterization (climate, soil and competition) lacking for this model plant in genomics, (ii) characterizing the extent of phenotypic variation existing at different spatial scales, by measuring many traits and their phenotypic plasticity in controlled greenhouse conditions and in an experimental field at the University of Lille 1, (iii) identifying the traits under selection using three approaches : FST – QST comparisons, phenotype-ecology relationships and genotypic gradients of selection, (iv) identifying the selective agents potentially responsible for adaptive phenotypic variation, and (v) identifying the genetic basis associated with natural variation by a GWA mapping approach. The experiments conducted during this thesis suggest that a significant amount of variation exists for many phenotypic traits at a large spatial scale (World or France), but also at a very fine scale (even within many populations). While a significant part of this variation may have been shaped by non-selective processes, the other part of this variation is suggested to have been shaped by local adaptation. The pattern of local adaptation revealed by the different methods is very complex and appears to be the result of nested selection pressures varying at different geographic scales, (France scale and within-population scale), and acting on different traits or plasticities. In agreement with this pattern, the genetic basis associated with phenotypic natural variation was shown to be highly dependent on the geographical scale considered.
01-04-2019
01-04-2019
Thèse
Thèse
Cette thèse porte sur l'optimisation de la conception et des décisions opérationnelles des laboratoires d'analyses médicales. Dans cette thèse, un outil d'aide à la décision comprenant des modèles mathématiques, un algorithme heuristique et un modèle de simulation personnalisé est développé pour aider les décideurs à résoudre les principaux problèmes stratégiques, tactiques et opérationnels en conception et gestion des opérations des laboratoires d'analyses médicales. Dans cette thèse, la sélection des machines et la disposition des instruments sont étudiées en tant que principaux problèmes stratégiques, le problème de configuration des analyseurs en tant que problème tactique et l’affectation, l’aliquotage et l'ordonnancement en tant que principaux problèmes opérationnels. Un modèle de simulation personnalisé et flexible est développé dans FlexSim pour étudier le laboratoire d'analyse médicale conçu à l'aide des résultats de modèles mathématiques et d'un algorithme de layout développés. Le modèle de simulation aide le concepteur à construire et à analyser un laboratoire complet en tenant compte de toutes les principales caractéristiques du système. Cet attribut de simulation permet d'analyser le comportement du système et de déterminer si le système conçu est efficace. Pour vérifier la validité du cadre proposé, les données extraites d’un cas réel sont utilisées. Les résultats de sortie scellent l'applicabilité et l'efficacité du cadre proposé ainsi que la compétence des techniques proposées pour traiter chaque problème d'optimisation. À notre connaissance, cette thèse est l’une des principales études sur l’optimisation des laboratoires d'analyses médicales.
This thesis focuses on the optimization of clinical laboratory design and operating decisions. In this thesis, a decision support tool including mathematical models, a heuristic algorithm and a customized simulation model is developed to aid decision makers for the main strategic, tactical and operational problems in clinical laboratory design and operations management. In this thesis, machine selection and facility layout are studied as the main strategic problems, analyzer configuration problem as the tactical problem, and assignment, aliquoting, and scheduling as the principal operational problems. A customized and flexible simulation model is developed in FlexSim to study the clinical laboratory designed through the outputs of developed mathematical models and layout algorithm. The simulation model helps the designer to construct and analyze a complete clinical laboratory taking into account all major features of the system. This simulation attribute provides the ability to scrutinize the system behaviour and to find out whether the designed system is efficient. Furthermore, simulation model can be fruitful to decide on scheduling, aliquoting and staffing problems through the evaluation of various scenarios proposed by decision maker for each of these problems. To verify the validity of the proposed framework, data extracted from a real case is used. The output results seal on the applicability and the efficiency of the proposed framework as well as competency of proposed techniques to deal with each optimization problem. To the best of our knowledge, this thesis is one of the leading studies on the optimization of clinical laboratories.
Cette thèse porte sur l'optimisation de la conception et des décisions opérationnelles des laboratoires d'analyses médicales. Dans cette thèse, un outil d'aide à la décision comprenant des modèles mathématiques, un algorithme heuristique et un modèle de simulation personnalisé est développé pour aider les décideurs à résoudre les principaux problèmes stratégiques, tactiques et opérationnels en conception et gestion des opérations des laboratoires d'analyses médicales. Dans cette thèse, la sélection des machines et la disposition des instruments sont étudiées en tant que principaux problèmes stratégiques, le problème de configuration des analyseurs en tant que problème tactique et l’affectation, l’aliquotage et l'ordonnancement en tant que principaux problèmes opérationnels. Un modèle de simulation personnalisé et flexible est développé dans FlexSim pour étudier le laboratoire d'analyse médicale conçu à l'aide des résultats de modèles mathématiques et d'un algorithme de layout développés. Le modèle de simulation aide le concepteur à construire et à analyser un laboratoire complet en tenant compte de toutes les principales caractéristiques du système. Cet attribut de simulation permet d'analyser le comportement du système et de déterminer si le système conçu est efficace. Pour vérifier la validité du cadre proposé, les données extraites d’un cas réel sont utilisées. Les résultats de sortie scellent l'applicabilité et l'efficacité du cadre proposé ainsi que la compétence des techniques proposées pour traiter chaque problème d'optimisation. À notre connaissance, cette thèse est l’une des principales études sur l’optimisation des laboratoires d'analyses médicales.
This thesis focuses on the optimization of clinical laboratory design and operating decisions. In this thesis, a decision support tool including mathematical models, a heuristic algorithm and a customized simulation model is developed to aid decision makers for the main strategic, tactical and operational problems in clinical laboratory design and operations management. In this thesis, machine selection and facility layout are studied as the main strategic problems, analyzer configuration problem as the tactical problem, and assignment, aliquoting, and scheduling as the principal operational problems. A customized and flexible simulation model is developed in FlexSim to study the clinical laboratory designed through the outputs of developed mathematical models and layout algorithm. The simulation model helps the designer to construct and analyze a complete clinical laboratory taking into account all major features of the system. This simulation attribute provides the ability to scrutinize the system behaviour and to find out whether the designed system is efficient. Furthermore, simulation model can be fruitful to decide on scheduling, aliquoting and staffing problems through the evaluation of various scenarios proposed by decision maker for each of these problems. To verify the validity of the proposed framework, data extracted from a real case is used. The output results seal on the applicability and the efficiency of the proposed framework as well as competency of proposed techniques to deal with each optimization problem. To the best of our knowledge, this thesis is one of the leading studies on the optimization of clinical laboratories.
01-04-2019
01-04-2019
Thèse
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Bassin de Dieppe-Hampshire (Manche orientale) : Évolution cénozoïque et enregistrement des évènements géodynamiques
Bassin de Dieppe-Hampshire (Manche orientale) : Évolution cénozoïque et enregistrement des évènements géodynamiques


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L’Europe occidentale enregistre d’importants changements paléogéographiques entre la fin du Mésozoïque et le Paléogène, en réponse à des évènements géodynamiques en limites de plaques. Les déformations affectant le NW de la plaque européenne ont déjà bien été identifiées dans plusieurs bassins, mais elles sont en revanche mal contraintes en Manche. L’objectif de cette thèse est ainsi de reconstruire les évolutions sédimentaires et structurales de la Manche orientale au cours du Paléogène et de les replacer dans le contexte géodynamique du domaine Ouest-Européen à travers l’étude du Bassin de Dieppe-Hampshire, dont la stratigraphie et le calendrier des déformations ne sont pas précisément connus. Ces travaux s’appuient sur l’apport de nouvelles données de sismique réflexion très haute résolution et de nouveaux carottages. L’analyse du remplissage sédimentaire a permis d’établir le cadre stratigraphique, de proposer un découpage séquentiel avec l’identification de quatre cycles de 2ème ordre entre le Thanétien et le Bartonien, et de cartographier la partie méridionale du bassin. La corrélation de ces cycles avec les bassins cénozoïques proches a permis de mettre en évidence cinq phases de déformation ayant affecté le Bassin Anglo-Parisien. Grâce à une analyse structurale fine, nous avons également pu détailler le style et la cinématique de la déformation en Manche orientale, proposer un calendrier de cette déformation, et enfin établir le rôle joué par l’héritage structural régional sur l’évolution paléogène du domaine.
Major paleogeographic changes are recorded within Western Europe between the end of Cretaceous and Paleogene times, in response of tectonic events along European plate boundaries. The deformation affecting the NW part of the European plate are already well identified in the Paris Basin, the Belgian Basin and in Southern England, however it is poorly constrained within the English Channel. The objective of this thesis is thus to reconstruct sedimentary and structural evolutions of the Eastern English Channel during Paleogene times, and to replace these evolutions within the geodynamic context of the Western European domain. This thesis has been focalized on the Dieppe-Hampshire Basin, for which the stratigraphy and the timing of the deformation are not precisely known. This work is based on the contribution of new very high resolution seismic reflection data and of new coring samples. The analysis of the sedimentary filling allowed to establish the stratigraphic framework, to propose a sequence stratigraphic division with the identification of four 2nd order cycles between the Thanetian and the Bartonian, and to map the southern part of the basin. The correlation of these cycles with surrounding Cenozoic basins led to evidence five deformation phases which have affected the Anglo-Paris Basin. Thanks to a careful structural analysis, we also detailed the style and the kinematics of the deformation in the Eastern English Channel, we proposed a deformation schedule and we established the role played by the regional structural inheritance on the Paleogene evolution of the domain.
L’Europe occidentale enregistre d’importants changements paléogéographiques entre la fin du Mésozoïque et le Paléogène, en réponse à des évènements géodynamiques en limites de plaques. Les déformations affectant le NW de la plaque européenne ont déjà bien été identifiées dans plusieurs bassins, mais elles sont en revanche mal contraintes en Manche. L’objectif de cette thèse est ainsi de reconstruire les évolutions sédimentaires et structurales de la Manche orientale au cours du Paléogène et de les replacer dans le contexte géodynamique du domaine Ouest-Européen à travers l’étude du Bassin de Dieppe-Hampshire, dont la stratigraphie et le calendrier des déformations ne sont pas précisément connus. Ces travaux s’appuient sur l’apport de nouvelles données de sismique réflexion très haute résolution et de nouveaux carottages. L’analyse du remplissage sédimentaire a permis d’établir le cadre stratigraphique, de proposer un découpage séquentiel avec l’identification de quatre cycles de 2ème ordre entre le Thanétien et le Bartonien, et de cartographier la partie méridionale du bassin. La corrélation de ces cycles avec les bassins cénozoïques proches a permis de mettre en évidence cinq phases de déformation ayant affecté le Bassin Anglo-Parisien. Grâce à une analyse structurale fine, nous avons également pu détailler le style et la cinématique de la déformation en Manche orientale, proposer un calendrier de cette déformation, et enfin établir le rôle joué par l’héritage structural régional sur l’évolution paléogène du domaine.
Major paleogeographic changes are recorded within Western Europe between the end of Cretaceous and Paleogene times, in response of tectonic events along European plate boundaries. The deformation affecting the NW part of the European plate are already well identified in the Paris Basin, the Belgian Basin and in Southern England, however it is poorly constrained within the English Channel. The objective of this thesis is thus to reconstruct sedimentary and structural evolutions of the Eastern English Channel during Paleogene times, and to replace these evolutions within the geodynamic context of the Western European domain. This thesis has been focalized on the Dieppe-Hampshire Basin, for which the stratigraphy and the timing of the deformation are not precisely known. This work is based on the contribution of new very high resolution seismic reflection data and of new coring samples. The analysis of the sedimentary filling allowed to establish the stratigraphic framework, to propose a sequence stratigraphic division with the identification of four 2nd order cycles between the Thanetian and the Bartonian, and to map the southern part of the basin. The correlation of these cycles with surrounding Cenozoic basins led to evidence five deformation phases which have affected the Anglo-Paris Basin. Thanks to a careful structural analysis, we also detailed the style and the kinematics of the deformation in the Eastern English Channel, we proposed a deformation schedule and we established the role played by the regional structural inheritance on the Paleogene evolution of the domain.
01-04-2019
01-04-2019
Thèse
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Surfaces actives pour l'activation contrôlable de la programmation moléculaire basée sur l'ADN en microfluidique
Surfaces actives pour l'activation contrôlable de la programmation moléculaire basée sur l'ADN en microfluidique


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Les organismes vivants prennent des décisions en permanence à l’aide de réseau de réactions chimiques couplées (CRN) les unes aux autres. Cette capacité a inspirée de nombreux scientifiques qui cherchent aujourd’hui à construire des versions synthétiques de ces réseaux pour créer des systèmes dynamiques complexes. Les molécules d’ADN constituent une solution idéale pour construire de tels CRNs. Le travail de recherche présenté dans ce manuscrit vise à développer des surfaces actives qui permettent d’interagir avec la PEN toolbox en environnement microfluidique afin de pouvoir utiliser pleinement le potentiel de tels systèmes moléculaires. Nous avons étudié l’utilisation de la PEN toolbox en microfluidique en explorant différents paramètres. Nous discuterons ensuite de la réalisation de surfaces actives et de leur caractérisation. Celles-ci sont concues pour permettre l’immobilisation de brins d’ADN via une liaison thiol et leur largage en solution en rompant électro-chimiquement cette liaison. Nous discuterons également d’aspect technique permettant l’intégration aisée d’une telle stratégie dans des dispositifs microfluidiques. Par la suite, nous montrerons qu’il est possible de contrôler spatio-temporellement le largage d’instructions à base d’ADN. Pour ce faire, nous nous appuierons sur une version plus évoluée de l’auto-catalyseur présenté précédemment. Nous mettrons en évidence qu’il est possible d’initier de façon contrôlée des phénomènes de réaction-diffusion dans des canaux microfluidiques. Pour finir, nous ouvrirons des perspectives pour la conception de surface actives permettant un niveau de contrôle encore plus grand des systèmes moléculaires.
Living organisms perform complex information processing tasks with a help of intertwined chemical reaction networks (CRNs) and diffusion processes. These biological phenomena inspired scientists to design from the bottom-up dynamical systems with complex spatiotemporal behaviour. DNA provides a perfect solution for building these synthetic CRNs. Our research work focused on designing active surfaces with the aim to provide a convenient way to interact in microfluidics with the PEN toolbox (as an example of DNA-based CRNs) and explore the full potential of these novel biochemistry tools. We will study the step by step assembly and optimisation of the PEN toolbox parameters. Next, we will discuss the construction and characterisation of active surfaces, which provide loading and controllable release of DNA input, based on formation and electrochemical cleavage of gold-thiol bond. We will also provide a technological solution to integrate these surfaces and the PEN toolbox in microfluidics. We will show controllable triggering of basic activation and autocatalysis PEN toolbox modules. We will further apply our method for spatiotemporal control of autocatalytic CRNs, which have higher stability then simple autocatalytic module while still providing an exponential signal amplification contrary to the activation module. This approach allows us to investigate and optimise the parameters of our technology. Finally, we will discuss the construction of active surfaces with irreversibly bound DNA, which provides a higher level of the PEN toolbox spatiotemporal behaviour, based on electrical polarisation and tuning the shape of surface-attached DNA patterns.
Les organismes vivants prennent des décisions en permanence à l’aide de réseau de réactions chimiques couplées (CRN) les unes aux autres. Cette capacité a inspirée de nombreux scientifiques qui cherchent aujourd’hui à construire des versions synthétiques de ces réseaux pour créer des systèmes dynamiques complexes. Les molécules d’ADN constituent une solution idéale pour construire de tels CRNs. Le travail de recherche présenté dans ce manuscrit vise à développer des surfaces actives qui permettent d’interagir avec la PEN toolbox en environnement microfluidique afin de pouvoir utiliser pleinement le potentiel de tels systèmes moléculaires. Nous avons étudié l’utilisation de la PEN toolbox en microfluidique en explorant différents paramètres. Nous discuterons ensuite de la réalisation de surfaces actives et de leur caractérisation. Celles-ci sont concues pour permettre l’immobilisation de brins d’ADN via une liaison thiol et leur largage en solution en rompant électro-chimiquement cette liaison. Nous discuterons également d’aspect technique permettant l’intégration aisée d’une telle stratégie dans des dispositifs microfluidiques. Par la suite, nous montrerons qu’il est possible de contrôler spatio-temporellement le largage d’instructions à base d’ADN. Pour ce faire, nous nous appuierons sur une version plus évoluée de l’auto-catalyseur présenté précédemment. Nous mettrons en évidence qu’il est possible d’initier de façon contrôlée des phénomènes de réaction-diffusion dans des canaux microfluidiques. Pour finir, nous ouvrirons des perspectives pour la conception de surface actives permettant un niveau de contrôle encore plus grand des systèmes moléculaires.
Living organisms perform complex information processing tasks with a help of intertwined chemical reaction networks (CRNs) and diffusion processes. These biological phenomena inspired scientists to design from the bottom-up dynamical systems with complex spatiotemporal behaviour. DNA provides a perfect solution for building these synthetic CRNs. Our research work focused on designing active surfaces with the aim to provide a convenient way to interact in microfluidics with the PEN toolbox (as an example of DNA-based CRNs) and explore the full potential of these novel biochemistry tools. We will study the step by step assembly and optimisation of the PEN toolbox parameters. Next, we will discuss the construction and characterisation of active surfaces, which provide loading and controllable release of DNA input, based on formation and electrochemical cleavage of gold-thiol bond. We will also provide a technological solution to integrate these surfaces and the PEN toolbox in microfluidics. We will show controllable triggering of basic activation and autocatalysis PEN toolbox modules. We will further apply our method for spatiotemporal control of autocatalytic CRNs, which have higher stability then simple autocatalytic module while still providing an exponential signal amplification contrary to the activation module. This approach allows us to investigate and optimise the parameters of our technology. Finally, we will discuss the construction of active surfaces with irreversibly bound DNA, which provides a higher level of the PEN toolbox spatiotemporal behaviour, based on electrical polarisation and tuning the shape of surface-attached DNA patterns.
29-03-2019
29-03-2019
Thèse
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Etude du suivi des wagons de fret à des fins logistiques par onde radio : impact des intérférences électromagnétiques sur le système proposé
Etude du suivi des wagons de fret à des fins logistiques par onde radio : impact des intérférences électromagnétiques sur le système proposé


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Dans le domaine du transport de fret, il est nécessaire d’assurer le suivi des wagons, d’identifier les wagons sensibles (transport de matières dangereuses, denrées périssables…) ainsi que de collecter les informations associées (contenu, poids, localisation) pour faciliter la gestion logistique. Le but de cette thèse est de proposer un système de communication sans fil à courte portée qui répond à ces besoins. Les contraintes de l’environnement ferroviaire et de l’embarqué telles que la flexibilité, le coût de l’installation, la faible consommation d’énergie, et le risque de présence de perturbations électromagnétiques rend l’insertion des technologies sans fil dans le milieu ferroviaire plus complexe. Une étude comparative des systèmes de communication existants a permis d’identifier la technologie ZigBee comme étant la plus adaptée au problème étudié. Une comparaison des différents scénarios possibles du positionnement des dispositifs ZigBee a été réalisée et validée par des mesures en présence de véhicules et de conteneurs. L’impact des perturbations électromagnétiques issues des installations d’alimentation ferroviaire et des émetteurs RF environnants, a été étudié. Une analyse d’autres types de perturbations générées intentionnellement pour nuire au système proposé à des fins malveillantes, a été également menée.
In railway freight transport, wagons tracking is necessary to identify sensitive elements (transport of hazardous materials, perishable goods ...) and the associated information (content, weight, location) could be useful for logistic management. The aim of this thesis is to propose a short-range wireless communication system, which meets these needs. The constraints of rail environment such as flexibility, technical installation difficulties, low energy consumption and the risk of electromagnetic disturbances, causes more difficulties to insert wireless technologies in railway environment. A comparative study of existing communication systems has identified the ZigBee technology as the most appropriate to design the communication between wagons and between wagon and infrastructure for the studied application. A comparison of different possibilities for positioning of ZigBee devices was carried out. Experimentations have been realized in presence of vehicles and containers. The impact of electromagnetic disturbances issued from rail power infrastructure and from surrounding RF transmitters, has been studied. Disturbances intentionally generated to damage the proposed system, have been also analyzed.
Dans le domaine du transport de fret, il est nécessaire d’assurer le suivi des wagons, d’identifier les wagons sensibles (transport de matières dangereuses, denrées périssables…) ainsi que de collecter les informations associées (contenu, poids, localisation) pour faciliter la gestion logistique. Le but de cette thèse est de proposer un système de communication sans fil à courte portée qui répond à ces besoins. Les contraintes de l’environnement ferroviaire et de l’embarqué telles que la flexibilité, le coût de l’installation, la faible consommation d’énergie, et le risque de présence de perturbations électromagnétiques rend l’insertion des technologies sans fil dans le milieu ferroviaire plus complexe. Une étude comparative des systèmes de communication existants a permis d’identifier la technologie ZigBee comme étant la plus adaptée au problème étudié. Une comparaison des différents scénarios possibles du positionnement des dispositifs ZigBee a été réalisée et validée par des mesures en présence de véhicules et de conteneurs. L’impact des perturbations électromagnétiques issues des installations d’alimentation ferroviaire et des émetteurs RF environnants, a été étudié. Une analyse d’autres types de perturbations générées intentionnellement pour nuire au système proposé à des fins malveillantes, a été également menée.
In railway freight transport, wagons tracking is necessary to identify sensitive elements (transport of hazardous materials, perishable goods ...) and the associated information (content, weight, location) could be useful for logistic management. The aim of this thesis is to propose a short-range wireless communication system, which meets these needs. The constraints of rail environment such as flexibility, technical installation difficulties, low energy consumption and the risk of electromagnetic disturbances, causes more difficulties to insert wireless technologies in railway environment. A comparative study of existing communication systems has identified the ZigBee technology as the most appropriate to design the communication between wagons and between wagon and infrastructure for the studied application. A comparison of different possibilities for positioning of ZigBee devices was carried out. Experimentations have been realized in presence of vehicles and containers. The impact of electromagnetic disturbances issued from rail power infrastructure and from surrounding RF transmitters, has been studied. Disturbances intentionally generated to damage the proposed system, have been also analyzed.
27-03-2019
27-03-2019
Thèse
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