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Décryptage du microbiote et des risques chimiques et microbiologiques associés à la chaine alimentaire des larves de la daurade royale Sparus aurata
Décryptage du microbiote et des risques chimiques et microbiologiques associés à la chaine alimentaire des larves de la daurade royale Sparus aurata


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L’objectif de ce travail est d’évaluer les risques chimiques et microbiologiques de la chaîne alimentaire des larves de dorade royale en milieu aquacole, nous avons déterminé les concentrations létales (LC50) du Cadmium (Cd), du Cuivre (Cu) et du Nickel (Ni) chez le copépode calanoïde Eurytemora affinis. Nous avons ensuite quantifié, par voie d’entrée dissoute de ces métaux seuls et en mélange, la bioaccumulation dans ces organismes. Le copépode E. affinis accumule le Cd, le Cu et le Ni et par conséquent pourraient être utilisé comme indicateur biologique dans des études de biosurveillance pour l'évaluation des risques environnementaux. L’étude de la diversité microbienne de la chaine trophique (l’eau de mer, les microalgues et les copépodes) des larves de dorade a conduit à l’isolement de 434 isolats bactériens dont 246 ont été positivement identifiés par MALDI-TOF-MS. Parmi les espèces identifiées, Vibrio anguillarum, V. alginolyticus, Bacillus cereus, Pseudomanas anguilliseptica, P. putida, Staphylococcus epidermidis et S. hominis sont des pathogènes des poissons. Cependant, cinq souches non pathogènes de B. pumilus (nommées 18 COPS, 35A COPS, 35R COPS, 38 COPS et 40A COPS) montrent une activité antagoniste contre certaines souches pathogènes précédemment citées. La souche B. pumilus 35R COPS produit deux classes de composés antimicrobiens de type peptides non-ribosomaux : des surfactines mais aussi les amicoumacines A et B et les phosphoamicoumacines A et B identifiées et caractérisées par MALDI-TOF-MS et HPLC-MS/MS. La souche B. pumilus 38 COPS, quant-à-elle, produit également des membres de la famille des surfactines mais surtout une bactériocine appartenant à la famille de la circularine A/uberolysine. L’analyse in silico, des génomes de ces souches révèle la présence de clusters de gènes codant pour les surfactines et les amicoumacines et un gène ribosomique codant une bactériocine appartenant à la famille de la circularine A/uberolysine.
This work aimed at evaluating the chemical and microbiological risks associated with the larval food chain from seabream. Therefore, we have determined the lethal concentrations (LC50) of Cadmium (Cd), Copper (Cu) and Nickel (Ni) in Eurytemora affinis calanoid copepods. Then, we then quantified, through the dissolved entry way of these metals either alone or in combination. The E. affinis copepods appeared to accumulate Cd, Cu and Ni and therefof could be used in the bio-monitoring studies for assessing the environmental risks. The microbial diversity study undertaken on the trophic chain (seawater, microalgae and copepods) of seabream larvae permitted isolation of 434 bacterial isolates, and 246 isolates were positively identified by MALDI-TOF-MS technology. The bacterial species identified included notably Vibrio anguillarum, V. alginolyticus, Bacillus cereus Pseudomanas anguilliseptica, P. putida, Staphylococcus epidermidis and S. hominis, which are considered as fish pathogens. On the other hand, five non-pathogenic strains included Bacillus pumilus as strains 18 COPS, 35A COPS, 35R COPS, 38 COPS and 40A COPS, which displayed antagonistic activities against towards some pathogenic species. To be noted that antagonistic strain B. pumilus strain 35R COPS is able to produce two non-ribosomal antimicrobial peptides (NRPS), which are: surfactins and amicoumacins A and B and phosphoamicoumacins A and B based on MALDI-TOF-MS and HPLC-MS/MS data. Moreover, B. pumilus 38 COPS was characetrized as antagonistic strain producing neverthemless, a surfactine (NRPS family) and concomitantly a bacteriocin belonging to the circularin A/uberolysin family. The in silico analyses of their genomes revealed the presence of gene clusters coding for the surfactin- and amicoumacin-families and a ribosomal gene encoding a bacteriocin belonging to the circularin A/uberolysin bacteriocin family.
L’objectif de ce travail est d’évaluer les risques chimiques et microbiologiques de la chaîne alimentaire des larves de dorade royale en milieu aquacole, nous avons déterminé les concentrations létales (LC50) du Cadmium (Cd), du Cuivre (Cu) et du Nickel (Ni) chez le copépode calanoïde Eurytemora affinis. Nous avons ensuite quantifié, par voie d’entrée dissoute de ces métaux seuls et en mélange, la bioaccumulation dans ces organismes. Le copépode E. affinis accumule le Cd, le Cu et le Ni et par conséquent pourraient être utilisé comme indicateur biologique dans des études de biosurveillance pour l'évaluation des risques environnementaux. L’étude de la diversité microbienne de la chaine trophique (l’eau de mer, les microalgues et les copépodes) des larves de dorade a conduit à l’isolement de 434 isolats bactériens dont 246 ont été positivement identifiés par MALDI-TOF-MS. Parmi les espèces identifiées, Vibrio anguillarum, V. alginolyticus, Bacillus cereus, Pseudomanas anguilliseptica, P. putida, Staphylococcus epidermidis et S. hominis sont des pathogènes des poissons. Cependant, cinq souches non pathogènes de B. pumilus (nommées 18 COPS, 35A COPS, 35R COPS, 38 COPS et 40A COPS) montrent une activité antagoniste contre certaines souches pathogènes précédemment citées. La souche B. pumilus 35R COPS produit deux classes de composés antimicrobiens de type peptides non-ribosomaux : des surfactines mais aussi les amicoumacines A et B et les phosphoamicoumacines A et B identifiées et caractérisées par MALDI-TOF-MS et HPLC-MS/MS. La souche B. pumilus 38 COPS, quant-à-elle, produit également des membres de la famille des surfactines mais surtout une bactériocine appartenant à la famille de la circularine A/uberolysine. L’analyse in silico, des génomes de ces souches révèle la présence de clusters de gènes codant pour les surfactines et les amicoumacines et un gène ribosomique codant une bactériocine appartenant à la famille de la circularine A/uberolysine.
This work aimed at evaluating the chemical and microbiological risks associated with the larval food chain from seabream. Therefore, we have determined the lethal concentrations (LC50) of Cadmium (Cd), Copper (Cu) and Nickel (Ni) in Eurytemora affinis calanoid copepods. Then, we then quantified, through the dissolved entry way of these metals either alone or in combination. The E. affinis copepods appeared to accumulate Cd, Cu and Ni and therefof could be used in the bio-monitoring studies for assessing the environmental risks. The microbial diversity study undertaken on the trophic chain (seawater, microalgae and copepods) of seabream larvae permitted isolation of 434 bacterial isolates, and 246 isolates were positively identified by MALDI-TOF-MS technology. The bacterial species identified included notably Vibrio anguillarum, V. alginolyticus, Bacillus cereus Pseudomanas anguilliseptica, P. putida, Staphylococcus epidermidis and S. hominis, which are considered as fish pathogens. On the other hand, five non-pathogenic strains included Bacillus pumilus as strains 18 COPS, 35A COPS, 35R COPS, 38 COPS and 40A COPS, which displayed antagonistic activities against towards some pathogenic species. To be noted that antagonistic strain B. pumilus strain 35R COPS is able to produce two non-ribosomal antimicrobial peptides (NRPS), which are: surfactins and amicoumacins A and B and phosphoamicoumacins A and B based on MALDI-TOF-MS and HPLC-MS/MS data. Moreover, B. pumilus 38 COPS was characetrized as antagonistic strain producing neverthemless, a surfactine (NRPS family) and concomitantly a bacteriocin belonging to the circularin A/uberolysin family. The in silico analyses of their genomes revealed the presence of gene clusters coding for the surfactin- and amicoumacin-families and a ribosomal gene encoding a bacteriocin belonging to the circularin A/uberolysin bacteriocin family.
29-01-2019
29-01-2019
Thèse
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Effets des neurotrophines dans l’enrichissement des cellules souches de cancer du sein et étude translationnelle dans le modèle canin
Effets des neurotrophines dans l’enrichissement des cellules souches de cancer du sein et étude translationnelle dans le modèle canin


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Les cellules souches cancéreuses (CSC) sont impliquées dans les phénomènes de résistance aux traitements et de récidives dans les cancers du sein. Les neurotrophines comprennent le NGF et le BDNF, synthétisés sous forme de pro-neurotrophines. Elles se lient au récepteur commun p75NTR et à TrkA ou TrkB, fixant préférentiellement une (pro)neurotrophine. Récemment, le laboratoire Inserm U908 a démontré que le NGF/proNGF sont capables d’enrichir plusieurs lignées épithéliales cancéreuses de sein en CSC. L’objectif de ma thèse était de comprendre le rôle des neurotrophines dans la régulation des CSC de sein chez l’homme et dans le modèle canin. Nous avons montré que le BDNF/proBDNF peuvent également enrichir des lignées cancéreuses de sein en CSC in vitro. De plus, l’enrichissement en CSC induit par le NGF implique p75NTR et TrkA tandis que les effets du proNGF impliquent également EphA2. Sur 96 tumeurs mammaires canines issues de la biobanque d’OCR (Oncovet Clinical Research, Lille Métropole, France), nous avons montré par immunohistochimie que le phénotype CD44+/CD24- seul n’est pas adapté pour détecter les CSC. CD24 est associé à des paramètres clinicopathologiques défavorables. Le proNGF, TrkA, et le BDNF sont exprimés dans une majorité des tumeurs, mais ne sont pas associés avec des paramètres clinicopathologiques. P75NTR et TrkB sont associés à des paramètres clinicopathologiques favorables et à une meilleure survie globale. De plus, p75NTR semble être un marqueur de cellules myoépithéliales. Ces résultats sont en accord avec les données obtenues dans le cancer du sein, soulignant la pertinence du modèle canin dans le développement de nouvelles thérapies ciblées.
Cancer stem cells (CSC) are implied in resistance to treatment and recurrences in breast cancer. Neurotrophins include NGF and BDNF, synthetized as proneurotrophins. They bind to common receptor p75NTR and to TrkA or TrkB, which bind specifically one (pro)neurotrophin. Recently, INSERM U908 demonstrated that NGF/proNGF are able to enrich several breast cancer cell lines in CSC. The objective of my PhD was to better understand the role of neurotrophins in the regulation of breast cancer stem cells both in human breast cancer and in the canine model. We showed that BDNF/proBDNF could also enrich the pool of CSC in several breast cancer cell lines in vitro. Furthermore, the action of NGF on the enrichment of CSC pool is mediated by p75NTR and TrkA, while the effects of proNGF also depend on EphA2. On 96 paraffin-embedded canine mammary tumors samples coming from the biobank of OCR (Oncovet Clinical Research, Lille Métropole, France), we showed by immunohistochemistry that the phenotype CD44+/CD24- alone is not suitable to detect CSC. CD24 is associated with poor clinicopathological parameters. ProNGF, TrkA and BDNF are expressed in a majority of tumors, but are not associated with clinicopathological parameters. Positive correlation between P75NTR and TrkB expression and favorable clinicopathological parameters as well as better overall survival has been observed. Moreover, p75NTR seems to be a marker of myoepithelial cells. These results are consistent with the results obtained in human breast cancer, which underlines the relevance of the canine model in the development of new targeted therapies.
Les cellules souches cancéreuses (CSC) sont impliquées dans les phénomènes de résistance aux traitements et de récidives dans les cancers du sein. Les neurotrophines comprennent le NGF et le BDNF, synthétisés sous forme de pro-neurotrophines. Elles se lient au récepteur commun p75NTR et à TrkA ou TrkB, fixant préférentiellement une (pro)neurotrophine. Récemment, le laboratoire Inserm U908 a démontré que le NGF/proNGF sont capables d’enrichir plusieurs lignées épithéliales cancéreuses de sein en CSC. L’objectif de ma thèse était de comprendre le rôle des neurotrophines dans la régulation des CSC de sein chez l’homme et dans le modèle canin. Nous avons montré que le BDNF/proBDNF peuvent également enrichir des lignées cancéreuses de sein en CSC in vitro. De plus, l’enrichissement en CSC induit par le NGF implique p75NTR et TrkA tandis que les effets du proNGF impliquent également EphA2. Sur 96 tumeurs mammaires canines issues de la biobanque d’OCR (Oncovet Clinical Research, Lille Métropole, France), nous avons montré par immunohistochimie que le phénotype CD44+/CD24- seul n’est pas adapté pour détecter les CSC. CD24 est associé à des paramètres clinicopathologiques défavorables. Le proNGF, TrkA, et le BDNF sont exprimés dans une majorité des tumeurs, mais ne sont pas associés avec des paramètres clinicopathologiques. P75NTR et TrkB sont associés à des paramètres clinicopathologiques favorables et à une meilleure survie globale. De plus, p75NTR semble être un marqueur de cellules myoépithéliales. Ces résultats sont en accord avec les données obtenues dans le cancer du sein, soulignant la pertinence du modèle canin dans le développement de nouvelles thérapies ciblées.
Cancer stem cells (CSC) are implied in resistance to treatment and recurrences in breast cancer. Neurotrophins include NGF and BDNF, synthetized as proneurotrophins. They bind to common receptor p75NTR and to TrkA or TrkB, which bind specifically one (pro)neurotrophin. Recently, INSERM U908 demonstrated that NGF/proNGF are able to enrich several breast cancer cell lines in CSC. The objective of my PhD was to better understand the role of neurotrophins in the regulation of breast cancer stem cells both in human breast cancer and in the canine model. We showed that BDNF/proBDNF could also enrich the pool of CSC in several breast cancer cell lines in vitro. Furthermore, the action of NGF on the enrichment of CSC pool is mediated by p75NTR and TrkA, while the effects of proNGF also depend on EphA2. On 96 paraffin-embedded canine mammary tumors samples coming from the biobank of OCR (Oncovet Clinical Research, Lille Métropole, France), we showed by immunohistochemistry that the phenotype CD44+/CD24- alone is not suitable to detect CSC. CD24 is associated with poor clinicopathological parameters. ProNGF, TrkA and BDNF are expressed in a majority of tumors, but are not associated with clinicopathological parameters. Positive correlation between P75NTR and TrkB expression and favorable clinicopathological parameters as well as better overall survival has been observed. Moreover, p75NTR seems to be a marker of myoepithelial cells. These results are consistent with the results obtained in human breast cancer, which underlines the relevance of the canine model in the development of new targeted therapies.
28-01-2019
28-01-2019
Thèse
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Digital tools for developing customized co-design platform with integration of comfort and fashion
Digital tools for developing customized co-design platform with integration of comfort and fashion


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Malgré les progrès technologiques modernes, l'industrie du vêtement est toujours ancrée dans une approche traditionnelle en 2D et en 3D lors d’essayage virtuel. La question fondamentale de l’accessibilité aux données morphologiques du consommateur en ligne n'a toujours pas été résolue de manière appropriée. De plus, l’interactivité et le relationnel entre le corps humain et le vêtement ne sont pas suffisamment explorés pour atteindre une performance satisfaisante lors de l'essayage du vêtement en ligne. Mes travaux de recherche ont donc pour objectif de combler ces lacunes en proposant une plate-forme numérique intégrant à la fois la connaissance des experts du secteur de l’habillement (ajustement et confort), et les retours sensoriels des clients (au porté du produit) en misant en place une nouvelle stratégie de conception de vêtement en 3D afin de calculer et d’ajuster les valeurs de l’aisance 3D de celui-ci, comme les points clefs lors de la perception et la satisfaction du produit par le client. C’est à partir d’une méthode de classification supervisée associée à un descripteur de forme 2D que nous avons retrouvé le morphotype du client en 3D avec son avatar. Cette relation complexe entre la reconnaissance du corps porteurs et la conception de vêtements 3D approprié dans essayage virtuel a été testée et analysée dans le cadre de ce projet pour bâtir une solution de conception adaptée à un environnement à distance. À cette fin, nous avons présenté les principes de la modélisation du vêtement directement adaptés à la morphologie du porteur afin de couvrir toute la gamme de formes et de mesures corporelles.
Despite modern technological progresses, the apparel industry is still anchored in the traditional 2D-to-3D design approach. Additionally, the aspects of the relation between human body and garment are not sufficiently explored in order to provide satisfactory performance of virtual try-on in the aspects of providing not only right fit and comfort to the customer but also avoiding returns to the retailer. However the main aspect is a lack of appropriately resolved issue of consumers’ body recognition in an online environment and proper 3D design methodology for individual client. In my PhD research, we challenge those gaps by proposing a foundation of a digital and knowledge-based platform for garment design and fit and comfort evaluation by integrating customers' and experts’ knowledge with the design parameters. By building a new 3D design strategy, we proposed an original method to calculate and adjust the 3D ease allowance values, which constitutes the key issues of satisfaction perception. Our 3D design method is linked to the consumer’s virtual representation, which come from a new pattern recognition method permitting to identify individual morphology from a single web-camera. It was experimentally shown that using the supervised method to create 2D shape descriptors enables to detect wearers’ morphotypes for a target population. The complex relationship between wearers’ body recognition, 3D garment design and garment fitting in virtual try-on has been tested and analyzed in the scope of this research project to build a suitable design solution applied to the remote environment.
Malgré les progrès technologiques modernes, l'industrie du vêtement est toujours ancrée dans une approche traditionnelle en 2D et en 3D lors d’essayage virtuel. La question fondamentale de l’accessibilité aux données morphologiques du consommateur en ligne n'a toujours pas été résolue de manière appropriée. De plus, l’interactivité et le relationnel entre le corps humain et le vêtement ne sont pas suffisamment explorés pour atteindre une performance satisfaisante lors de l'essayage du vêtement en ligne. Mes travaux de recherche ont donc pour objectif de combler ces lacunes en proposant une plate-forme numérique intégrant à la fois la connaissance des experts du secteur de l’habillement (ajustement et confort), et les retours sensoriels des clients (au porté du produit) en misant en place une nouvelle stratégie de conception de vêtement en 3D afin de calculer et d’ajuster les valeurs de l’aisance 3D de celui-ci, comme les points clefs lors de la perception et la satisfaction du produit par le client. C’est à partir d’une méthode de classification supervisée associée à un descripteur de forme 2D que nous avons retrouvé le morphotype du client en 3D avec son avatar. Cette relation complexe entre la reconnaissance du corps porteurs et la conception de vêtements 3D approprié dans essayage virtuel a été testée et analysée dans le cadre de ce projet pour bâtir une solution de conception adaptée à un environnement à distance. À cette fin, nous avons présenté les principes de la modélisation du vêtement directement adaptés à la morphologie du porteur afin de couvrir toute la gamme de formes et de mesures corporelles.
Despite modern technological progresses, the apparel industry is still anchored in the traditional 2D-to-3D design approach. Additionally, the aspects of the relation between human body and garment are not sufficiently explored in order to provide satisfactory performance of virtual try-on in the aspects of providing not only right fit and comfort to the customer but also avoiding returns to the retailer. However the main aspect is a lack of appropriately resolved issue of consumers’ body recognition in an online environment and proper 3D design methodology for individual client. In my PhD research, we challenge those gaps by proposing a foundation of a digital and knowledge-based platform for garment design and fit and comfort evaluation by integrating customers' and experts’ knowledge with the design parameters. By building a new 3D design strategy, we proposed an original method to calculate and adjust the 3D ease allowance values, which constitutes the key issues of satisfaction perception. Our 3D design method is linked to the consumer’s virtual representation, which come from a new pattern recognition method permitting to identify individual morphology from a single web-camera. It was experimentally shown that using the supervised method to create 2D shape descriptors enables to detect wearers’ morphotypes for a target population. The complex relationship between wearers’ body recognition, 3D garment design and garment fitting in virtual try-on has been tested and analyzed in the scope of this research project to build a suitable design solution applied to the remote environment.
28-01-2019
28-01-2019
Thèse
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Mise en évidence des phénomènes de photoconduction dans des cristaux liquides ferroélectriques photosensibles
Mise en évidence des phénomènes de photoconduction dans des cristaux liquides ferroélectriques photosensibles


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Les cristaux liquides ferroélectriques (CLF), photosensibles, sont susceptibles de générer des charges de surfaces s’ils sont soumis à un champ électrique ; cette propriété est mise à profit dans les dispositifs d’affichages à cadence rapide. Les CLF utilisés dans ce travail présentent une phase smectique C* ferroélectrique ; l’un est un mélange commercial utilisé comme matériau hôte, l’autre, un dérivé azobenzénique photosensible utilisé comme dopant (1, 3, 5%). Les propriétés optiques et ferroélectriques ont été étudiées en fonction de la concentration, de la température et du champ électrique, sans et sous illumination UV (à 365 nm) en phase SmC* ; le dopage et l’illumination engendrent la réduction de l’ordre smectique ; l’illumination UV induit la photo-isomérisation Trans-Cis, la polarisation spontanée diminue avec l’ajout de dopant et l’illumination UV. Des mesures du temps de vol des charges (trous/électrons) photogénérées par impulsion laser- technique développée au laboratoire par ce travail – mettent en évidence un photocourant de type dispersif et ambipolaire, dont l’intensité varie avec le champ électrique et la température. L’influence du champ interne propre à la phase SmC se traduit sur le photocourant par le passage d’intensités négatives vers des intensités positives pour les trous et pour les électrons. Les trous présentent des valeurs de mobilités plus élevées que les électrons. Le mécanisme de conduction, déduit des modèles d’Arrhénius et de Bassler, est un déplacement de charge par sauts successifs entre molécules voisines. Pour les mélanges, le dopant réduit le temps de transit des charges et conduit à des valeurs de mobilités élevées et constantes avec la température ; le dopant agit en renforçant la cohésion des couches smectiques, et réduit la viscosité du mélange. En configuration Cis le signal conserve son caractère ambipolaire et dispersif mais tend à s’atténuer avec le dopage et à disparaître sous UV.
Ferroelectrical materials possess the remarkable property to orienting themselves and generating surfaces charges under electric field. Dipole movements can be observed by measuring internal electric field or spontaneous polarization under alternative electric field. These organic materials are widely used in fast display devices. The aim of this work was to propose a direct current measurement of photoconduction phenomenon in ferroelectric non-photosensitive and photosensitive liquid crystals by charge carrier transport in SSFLC devices using time of flight methodology. The proposed method is based on charge carrier transport determination which providing access to characteristics parameters like mobility. Different procedures have been presented for mobility estimation from adding increasing dopant concentrations, electrical field and temperature, as well as charge behaviour pattern for exploitation and description. This materials show real influence of several parameters on the photocurrent shape signal and different mobility values under large scales of temperature. The validation of the method on photosensitive ferroelectric materials and obtained results by data treatment show that this method can be used to characterize another liquid crystal whatever its phase including SmC*.
Les cristaux liquides ferroélectriques (CLF), photosensibles, sont susceptibles de générer des charges de surfaces s’ils sont soumis à un champ électrique ; cette propriété est mise à profit dans les dispositifs d’affichages à cadence rapide. Les CLF utilisés dans ce travail présentent une phase smectique C* ferroélectrique ; l’un est un mélange commercial utilisé comme matériau hôte, l’autre, un dérivé azobenzénique photosensible utilisé comme dopant (1, 3, 5%). Les propriétés optiques et ferroélectriques ont été étudiées en fonction de la concentration, de la température et du champ électrique, sans et sous illumination UV (à 365 nm) en phase SmC* ; le dopage et l’illumination engendrent la réduction de l’ordre smectique ; l’illumination UV induit la photo-isomérisation Trans-Cis, la polarisation spontanée diminue avec l’ajout de dopant et l’illumination UV. Des mesures du temps de vol des charges (trous/électrons) photogénérées par impulsion laser- technique développée au laboratoire par ce travail – mettent en évidence un photocourant de type dispersif et ambipolaire, dont l’intensité varie avec le champ électrique et la température. L’influence du champ interne propre à la phase SmC se traduit sur le photocourant par le passage d’intensités négatives vers des intensités positives pour les trous et pour les électrons. Les trous présentent des valeurs de mobilités plus élevées que les électrons. Le mécanisme de conduction, déduit des modèles d’Arrhénius et de Bassler, est un déplacement de charge par sauts successifs entre molécules voisines. Pour les mélanges, le dopant réduit le temps de transit des charges et conduit à des valeurs de mobilités élevées et constantes avec la température ; le dopant agit en renforçant la cohésion des couches smectiques, et réduit la viscosité du mélange. En configuration Cis le signal conserve son caractère ambipolaire et dispersif mais tend à s’atténuer avec le dopage et à disparaître sous UV.
Ferroelectrical materials possess the remarkable property to orienting themselves and generating surfaces charges under electric field. Dipole movements can be observed by measuring internal electric field or spontaneous polarization under alternative electric field. These organic materials are widely used in fast display devices. The aim of this work was to propose a direct current measurement of photoconduction phenomenon in ferroelectric non-photosensitive and photosensitive liquid crystals by charge carrier transport in SSFLC devices using time of flight methodology. The proposed method is based on charge carrier transport determination which providing access to characteristics parameters like mobility. Different procedures have been presented for mobility estimation from adding increasing dopant concentrations, electrical field and temperature, as well as charge behaviour pattern for exploitation and description. This materials show real influence of several parameters on the photocurrent shape signal and different mobility values under large scales of temperature. The validation of the method on photosensitive ferroelectric materials and obtained results by data treatment show that this method can be used to characterize another liquid crystal whatever its phase including SmC*.
25-01-2019
25-01-2019
Thèse
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Les composés phénoliques du houblon, Humulus lupulus L. : Lutte contre la résistance microbienne et perspectives industrielles
Les composés phénoliques du houblon, Humulus lupulus L. : Lutte contre la résistance microbienne et perspectives industrielles


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Le houblon, Humulus lupulus L. (Cannabaceae), est connu pour son pouvoir antimicrobien. Ses cônes femelles sont utilisés par l’industrie brassicole pour la conservation de la bière. Ce potentiel n’est en revanche pas exploité pour lutter contre la résistance microbienne. Dans cette étude, l’activité́ antimicrobienne des cônes femelles de houblon a été́ évaluée vis-à-vis de bactéries pathogènes de l’Homme, ainsi que de phytopathogènes. En suivant un processus de fractionnement bioguidé, les composés responsables des diverses activités antimicrobiennes ont été purifiés par chromatographie de partage centrifuge (CPC) et par chromatographie liquide haute performance (CLHP). Une attention particulière a été́ portée sur deux chalcones : le xanthohumol et le desméthylxanthohumol, ainsi que sur un dérivé́ d’acylphloroglucinols : la lupulone. Ils présentent des perspectives prometteuses, notamment dans la lutte contre des souches de S. aureus résistantes à la méticilline (SARM).
Hop, Humulus lupulus L. (Cannabaceae), is known for its antimicrobial properties. Female inflorescences are used by the brewing industry for beer conservation. This potential is however not exploited to fight against microbial resistance. In this study, the antimicrobial activity of female hop cones was assessed against human-pathogenic bacteria and some phytopathogens. By following a bioguided fractionation process, centrifugal partition chromatography (CPC) and high performance liquid chromatography (HPLC) allowed to purify antimicrobial products. Particular attention was focused on two prenylated chalcones: xanthohumol and desmethylxanthohumol, as well as one acylphloroglucinol derivative: lupulone. They raise promising prospects, especially in the fight against strains of methicillin-resistant S. aureus (MRSA).
Le houblon, Humulus lupulus L. (Cannabaceae), est connu pour son pouvoir antimicrobien. Ses cônes femelles sont utilisés par l’industrie brassicole pour la conservation de la bière. Ce potentiel n’est en revanche pas exploité pour lutter contre la résistance microbienne. Dans cette étude, l’activité́ antimicrobienne des cônes femelles de houblon a été́ évaluée vis-à-vis de bactéries pathogènes de l’Homme, ainsi que de phytopathogènes. En suivant un processus de fractionnement bioguidé, les composés responsables des diverses activités antimicrobiennes ont été purifiés par chromatographie de partage centrifuge (CPC) et par chromatographie liquide haute performance (CLHP). Une attention particulière a été́ portée sur deux chalcones : le xanthohumol et le desméthylxanthohumol, ainsi que sur un dérivé́ d’acylphloroglucinols : la lupulone. Ils présentent des perspectives prometteuses, notamment dans la lutte contre des souches de S. aureus résistantes à la méticilline (SARM).
Hop, Humulus lupulus L. (Cannabaceae), is known for its antimicrobial properties. Female inflorescences are used by the brewing industry for beer conservation. This potential is however not exploited to fight against microbial resistance. In this study, the antimicrobial activity of female hop cones was assessed against human-pathogenic bacteria and some phytopathogens. By following a bioguided fractionation process, centrifugal partition chromatography (CPC) and high performance liquid chromatography (HPLC) allowed to purify antimicrobial products. Particular attention was focused on two prenylated chalcones: xanthohumol and desmethylxanthohumol, as well as one acylphloroglucinol derivative: lupulone. They raise promising prospects, especially in the fight against strains of methicillin-resistant S. aureus (MRSA).
25-01-2019
25-01-2019
Thèse
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The role of microglia derived extracellular vesicles in inflammatory and tumorous processes of the CNS : in vitro study
The role of microglia derived extracellular vesicles in inflammatory and tumorous processes of the CNS : in vitro study


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Dans cette étude on décrit une méthode reproductible et efficace pour isoler des cellules microgliales et leurs exosomes. Les résultats montrent qu'il n'y a pas de différences morphologiques entre les cellules microgliales issues d'origines tissulaires différentes e.g. cortex et moelle épinière. D'autre part, en utilisant une plateforme de protéomique à grande échelle, nous démontrons que les microglies dérivées du cortex et de la moelle épinière des rats expriment des phénotypes différents tant dans les conditions physiologiques normales ou inflammatoires. Cette différence a été confirmée également au niveau des exosomes qu’elles sécrètent. Des essais biologiques in vitro démontrent que les exosomes dérivées de microglies testées sur des sphéroïdes 3D de gliomes de rat étaient capables d'inhiber l'invasion tumorale. Ces résultats ont permis de mettre en évidence que des exosomes dérivées de la microglie pouvaient être utilisés comme agents nano thérapeutiques vis-à-vis des gliomes. Sur la base des études précédentes conduites au laboratoire, nous avons montré que les EVs isolées à partir de macrophage KD PC1/3 traitées avec Paclitaxel inhibaient la croissance de la lignée C6 de gliome de rat. Nous avons isolé les exosomes et nos résultats mettent en valeur le potentiel d'une stratégie thérapeutique combinant Paclitaxel et inhibition de PC1/3 et utilisation des exosomes produits par ces cellules comme agents thérapeutiques.
In present study, we present a reproducible and an efficient method for isolating microglial cells and their exosomes. The results show that there are no morphological differences between microglial cells from different tissue origins e.g. cortex and spinal cord. On the other hand, using a large-scale proteomic platform, we demonstrate that microglia derived from the cortex and spinal cord of rats express different phenotypes under both normal and inflammatory physiological conditions. This difference has also been confirmed at the level of the exosomes they secrete. In vitro bioassays demonstrate that microglia-derived exosomes tested on 3D spheroids of rat gliomas were able to inhibit tumor invasion. These results made it possible to demonstrate that exosomes derived from microglia could be used as nano-therapeutic agents vis-à-vis gliomas. Based on previous studies conducted in the laboratory, we have shown that EVs isolated from KD PC1/3 macrophage treated with Paclitaxel inhibited the growth of the rat glioma C6 line. We isolated the exosomes and our results highlight the potential of a therapeutic strategy combining Paclitaxel and PC1/3 inhibition and use of the exosomes produced by these cells as therapeutic agents.
Dans cette étude on décrit une méthode reproductible et efficace pour isoler des cellules microgliales et leurs exosomes. Les résultats montrent qu'il n'y a pas de différences morphologiques entre les cellules microgliales issues d'origines tissulaires différentes e.g. cortex et moelle épinière. D'autre part, en utilisant une plateforme de protéomique à grande échelle, nous démontrons que les microglies dérivées du cortex et de la moelle épinière des rats expriment des phénotypes différents tant dans les conditions physiologiques normales ou inflammatoires. Cette différence a été confirmée également au niveau des exosomes qu’elles sécrètent. Des essais biologiques in vitro démontrent que les exosomes dérivées de microglies testées sur des sphéroïdes 3D de gliomes de rat étaient capables d'inhiber l'invasion tumorale. Ces résultats ont permis de mettre en évidence que des exosomes dérivées de la microglie pouvaient être utilisés comme agents nano thérapeutiques vis-à-vis des gliomes. Sur la base des études précédentes conduites au laboratoire, nous avons montré que les EVs isolées à partir de macrophage KD PC1/3 traitées avec Paclitaxel inhibaient la croissance de la lignée C6 de gliome de rat. Nous avons isolé les exosomes et nos résultats mettent en valeur le potentiel d'une stratégie thérapeutique combinant Paclitaxel et inhibition de PC1/3 et utilisation des exosomes produits par ces cellules comme agents thérapeutiques.
In present study, we present a reproducible and an efficient method for isolating microglial cells and their exosomes. The results show that there are no morphological differences between microglial cells from different tissue origins e.g. cortex and spinal cord. On the other hand, using a large-scale proteomic platform, we demonstrate that microglia derived from the cortex and spinal cord of rats express different phenotypes under both normal and inflammatory physiological conditions. This difference has also been confirmed at the level of the exosomes they secrete. In vitro bioassays demonstrate that microglia-derived exosomes tested on 3D spheroids of rat gliomas were able to inhibit tumor invasion. These results made it possible to demonstrate that exosomes derived from microglia could be used as nano-therapeutic agents vis-à-vis gliomas. Based on previous studies conducted in the laboratory, we have shown that EVs isolated from KD PC1/3 macrophage treated with Paclitaxel inhibited the growth of the rat glioma C6 line. We isolated the exosomes and our results highlight the potential of a therapeutic strategy combining Paclitaxel and PC1/3 inhibition and use of the exosomes produced by these cells as therapeutic agents.
24-01-2019
24-01-2019
Thèse
Thèse
La nanostructuration de matériaux semi-conducteurs permet de modifier le comportement des porteurs de charge. Ces modifications sont causées par les effets de confinement quantique. Dans cette thèse, nous étudions par des approches théoriques (numériques et analytiques) les propriétés de réseaux cohérents de nanocristaux semi-conducteurs. Ces réseaux sont expérimentalement obtenus par des méthodes ascendantes (bottom-up) d’auto-assemblage orienté. Nous montrons que leurs structures de bandes électroniques peuvent être modélisées par un simple Hamiltonien effectif dont les énergies propres sont analytiques. En outre, nous proposons une méthode descendante (top-down) de nano-fabrication consistant en la gravure de puits quantiques semi-conducteurs par des méthodes de lithographie. Cette approche permet de reproduire artificiellement des réseaux bidimensionnels à fort intérêt et comportant des fermions de Dirac tels que le nid d’abeilles, le kagome et le Lieb. Nous étudions ensuite l’effet d’un champ magnétique statique sur un nanocristal isolé, puis sur un réseau de nanocristaux en nid d’abeilles dans lequel nous prédisons l’apparition de grands moments magnétiques. Enfin, nous montrons que dans les réseaux carrés PbSe, un désordre original portant sur les signes des termes de couplage entre nanocristaux apparaît. Nous montrons que ce désordre est réductible par des transformations de jauge, et nous quantifions le désordre réel (résiduel) ressenti par les électrons.
Semiconductor nanostructuration methods are a new route leading to the tuning of charge carriers behavior. This tuning is a direct consequence of the quantum confinement effect. In this thesis, we study using numerical and analytical approaches the properties of coherent superlattices of semiconductor nanocrystals. These superlattices are synthesized by bottom-up methods of oriented self-assembly. We show that their electronic band structures can be modeled by a simple effective Hamiltonian with analytical eigenvalues. In addition, we propose a top-down method where a periodic arrangement of holes is etched in semiconductor quantum wells using lithography. We show that it is possible to artificially reproduce two-dimensional lattices of high interest such as the honeycomb, the kagome and the Lieb lattices. Most of these lattices host Dirac fermions that we also recover in the superlattices. In another chapter, we study the effect of a static magnetic field on isolated nanocrystals and on honeycomb superlattices. We predict the presence of large magnetic moments in those systems. Finally, we show that, in PbSe square superlattices, a bond-sign disorder should arise. We find that this disorder is reducible by gauge transformations and we quantify the true (residual) disorder felt by electrons.
La nanostructuration de matériaux semi-conducteurs permet de modifier le comportement des porteurs de charge. Ces modifications sont causées par les effets de confinement quantique. Dans cette thèse, nous étudions par des approches théoriques (numériques et analytiques) les propriétés de réseaux cohérents de nanocristaux semi-conducteurs. Ces réseaux sont expérimentalement obtenus par des méthodes ascendantes (bottom-up) d’auto-assemblage orienté. Nous montrons que leurs structures de bandes électroniques peuvent être modélisées par un simple Hamiltonien effectif dont les énergies propres sont analytiques. En outre, nous proposons une méthode descendante (top-down) de nano-fabrication consistant en la gravure de puits quantiques semi-conducteurs par des méthodes de lithographie. Cette approche permet de reproduire artificiellement des réseaux bidimensionnels à fort intérêt et comportant des fermions de Dirac tels que le nid d’abeilles, le kagome et le Lieb. Nous étudions ensuite l’effet d’un champ magnétique statique sur un nanocristal isolé, puis sur un réseau de nanocristaux en nid d’abeilles dans lequel nous prédisons l’apparition de grands moments magnétiques. Enfin, nous montrons que dans les réseaux carrés PbSe, un désordre original portant sur les signes des termes de couplage entre nanocristaux apparaît. Nous montrons que ce désordre est réductible par des transformations de jauge, et nous quantifions le désordre réel (résiduel) ressenti par les électrons.
Semiconductor nanostructuration methods are a new route leading to the tuning of charge carriers behavior. This tuning is a direct consequence of the quantum confinement effect. In this thesis, we study using numerical and analytical approaches the properties of coherent superlattices of semiconductor nanocrystals. These superlattices are synthesized by bottom-up methods of oriented self-assembly. We show that their electronic band structures can be modeled by a simple effective Hamiltonian with analytical eigenvalues. In addition, we propose a top-down method where a periodic arrangement of holes is etched in semiconductor quantum wells using lithography. We show that it is possible to artificially reproduce two-dimensional lattices of high interest such as the honeycomb, the kagome and the Lieb lattices. Most of these lattices host Dirac fermions that we also recover in the superlattices. In another chapter, we study the effect of a static magnetic field on isolated nanocrystals and on honeycomb superlattices. We predict the presence of large magnetic moments in those systems. Finally, we show that, in PbSe square superlattices, a bond-sign disorder should arise. We find that this disorder is reducible by gauge transformations and we quantify the true (residual) disorder felt by electrons.
24-01-2019
24-01-2019
Thèse
Thèse
Cette thèse est consacrée à la détermination des états limites de l'adaptation des matériaux ductiles poreux sur la base du théorème de Melan et en considérant le modèle de la sphère creuse. Dans un premier temps, nous proposons le critère analytique macroscopique d'adaptation avec la matrice de von Mises sous deux charges particuliers, alterné et pulsé. Le critère analytique dépend des première et seconde invariants des contraintes macroscopiques, du signe du troisième et du coefficient de Poisson. Ensuite, ce critère est étendu aux charges cycliques répétées générales par la construction d'un champ de contraintes résiduelles d'essai plus approprié permettant simultanément des calculs analytiques et l'amélioration du modèle précédent. De plus, il est également utilisé pour les matériaux ductiles poreux avec une matrice de Drucker-Prager. L'idée repose d'abord sur la solution exacte pour le charge purement hydrostatique. Il s'avère que la ruine se produit par fatigue. Ensuite, des champs de contrainte d'essai appropriés sont construits avec des termes supplémentaires pour capter les effets de cisaillement. Le domaine de sécurité, défini par l'intersection du domaine d'adaptationet celui d'analyse limite (la ruine survenant brusquement par formation d'un mécanisme au premier cycle), est entièrement comparé avec des simulations élasto-plastique incrémentales et des calculs directs simplifiés. Enfin, nous fournissons une méthode numérique directe pour prédire le domaine de sécurité de l'adaptation des matériaux poreux soumis à des charges variant de manière indépendante en considérant le chemin critique du domaine de chargement au lieu de l'histoire entière. Le problème de l'adaptation est transformé en un problème d'optimisation de grande taille, qui peut être résolu efficacement par l'optimiseur non-linéaire IPOPT pour donner non seulement le facteur de charge limite, mais aussi le champ de contrainte résiduelle correspondant à l'état d'adaptation.
This thesis is devoted to the determination of shakedown limit states of porous ductile materials based on Melan's static theorem by considering the hollow sphere model, analytically and numerically. First of all, we determine the analytical macroscopic shakedown criterion of the considered unit cell with von Mises matrix under alternating and pulsating special loading cases. The proposed macroscopic analytical criterion depends on the first and second macroscopic stresses invariants, the sign of the third one and Poisson's ratio. Then, the procedure is extended to the general cyclically repeated loads by the construction of a more appropriate trial residual stress field allowing analytical computations and the improvement of the previous model simultaneously. Moreover, this approach is applied to porous materials with dilatant Drucker-Prager matrix. The idea relies firstly on the exact solution for the pure hydrostatic loading condition. It turns out that the collapse occurs by fatigue. Next, suitable trial stress fields are built with additional terms to capture the shear effects. The safety domain, defined by the intersection of the shakedown limit domain and the limit analysis domain corresponding to the sudden collapse by development of a mechanism at the first cycle, is fully compared with step-by-step incremental elastic-plastic simulations and simplified direct computations. At last, we provide a direct numerical method to predict the shakedown safety domain of porous materials subjected to multi-varying independent loadings by considering the critical loading path of the load domain instead of the whole history. The shakedown problem is transformed into a large-size optimization problem, which can be solved efficiently by the non-linear optimizer IPOPT to give out not only the limit load factor, but also the corresponding residual stress field for the shakedown state.
Cette thèse est consacrée à la détermination des états limites de l'adaptation des matériaux ductiles poreux sur la base du théorème de Melan et en considérant le modèle de la sphère creuse. Dans un premier temps, nous proposons le critère analytique macroscopique d'adaptation avec la matrice de von Mises sous deux charges particuliers, alterné et pulsé. Le critère analytique dépend des première et seconde invariants des contraintes macroscopiques, du signe du troisième et du coefficient de Poisson. Ensuite, ce critère est étendu aux charges cycliques répétées générales par la construction d'un champ de contraintes résiduelles d'essai plus approprié permettant simultanément des calculs analytiques et l'amélioration du modèle précédent. De plus, il est également utilisé pour les matériaux ductiles poreux avec une matrice de Drucker-Prager. L'idée repose d'abord sur la solution exacte pour le charge purement hydrostatique. Il s'avère que la ruine se produit par fatigue. Ensuite, des champs de contrainte d'essai appropriés sont construits avec des termes supplémentaires pour capter les effets de cisaillement. Le domaine de sécurité, défini par l'intersection du domaine d'adaptationet celui d'analyse limite (la ruine survenant brusquement par formation d'un mécanisme au premier cycle), est entièrement comparé avec des simulations élasto-plastique incrémentales et des calculs directs simplifiés. Enfin, nous fournissons une méthode numérique directe pour prédire le domaine de sécurité de l'adaptation des matériaux poreux soumis à des charges variant de manière indépendante en considérant le chemin critique du domaine de chargement au lieu de l'histoire entière. Le problème de l'adaptation est transformé en un problème d'optimisation de grande taille, qui peut être résolu efficacement par l'optimiseur non-linéaire IPOPT pour donner non seulement le facteur de charge limite, mais aussi le champ de contrainte résiduelle correspondant à l'état d'adaptation.
This thesis is devoted to the determination of shakedown limit states of porous ductile materials based on Melan's static theorem by considering the hollow sphere model, analytically and numerically. First of all, we determine the analytical macroscopic shakedown criterion of the considered unit cell with von Mises matrix under alternating and pulsating special loading cases. The proposed macroscopic analytical criterion depends on the first and second macroscopic stresses invariants, the sign of the third one and Poisson's ratio. Then, the procedure is extended to the general cyclically repeated loads by the construction of a more appropriate trial residual stress field allowing analytical computations and the improvement of the previous model simultaneously. Moreover, this approach is applied to porous materials with dilatant Drucker-Prager matrix. The idea relies firstly on the exact solution for the pure hydrostatic loading condition. It turns out that the collapse occurs by fatigue. Next, suitable trial stress fields are built with additional terms to capture the shear effects. The safety domain, defined by the intersection of the shakedown limit domain and the limit analysis domain corresponding to the sudden collapse by development of a mechanism at the first cycle, is fully compared with step-by-step incremental elastic-plastic simulations and simplified direct computations. At last, we provide a direct numerical method to predict the shakedown safety domain of porous materials subjected to multi-varying independent loadings by considering the critical loading path of the load domain instead of the whole history. The shakedown problem is transformed into a large-size optimization problem, which can be solved efficiently by the non-linear optimizer IPOPT to give out not only the limit load factor, but also the corresponding residual stress field for the shakedown state.
24-01-2019
24-01-2019
Thèse
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Contribution à l'étude de déformation et de rupture des roches par une approche discrète
Contribution à l'étude de déformation et de rupture des roches par une approche discrète


Accéder à la ressource
Dans ce travail, un nouveau modèle de liaison avec critère de rupture de cisaillement non linéaire est d'abord proposé et mis en œuvre dans PFC pour décrire le comportement mécanique de matériaux granulaires cohésifs isotropes tels que le grès. Un grand nombre de tests de compression ont été effectués sur des échantillons 3D. Les résultats montrent que l'effet de la pression de confinement sur la résistance à la compression et le modèle de rupture est bien décrit par ce modèle de liaison. Les effets du chemin de chargement et de la contrainte principale intermédiaire sur la déformation et la rupture ont également été étudiés. Après avoir étendu les paramètres d'élasticité et de résistance, deux modèles de liaison sont couplés pour caractériser l'anisotropie de la résistance et de la déformation dans les matériaux cohésifs anisotropes tels que les roches sédimentaires. Une série de test de compression avec différents chemin de chargement ont été effectués et les résultats numériques sont en bon accord avec les données expérimentales, en particulier pour les propriétés de réponse élastique et de résistance. La transformation du mode de défaillance entre la couche de faiblesse et la matrice de roche sous différentes pressions de confinement a été bien décrite. De plus, le modèle de liaison proposé a été étendu pour étudier le processus de fracturation hydraulique dans les matériaux cohésifs. Un processus de propagation de fracture hydraulique représentatif a été présenté. Enfin, nous avons développé une méthode de reconstruction dimensionnelle de l'irrégularité de la forme des blocs et étudié ses effets sur les impacts des blocs en utilisant une approche basée sur l'énergie.
In this work, a new bond model with nonlinear shear failure criterion is first proposed and implemented in PFC for describing mechanical behavior of isotropic cohesive granular materials such as sandstone. A large number of compression tests have been performed on 3D samples. The results show that the effect of confining pressure on compressive strength and failure pattern is well described by the proposed bond model. Effects of loading path and the intermediate principal stress on deformation and failure have been also investigated. After further extending parameters on elastic and strength, two bond models: the proposed bond model and the improved smooth joint model, are coupled to character the anisotropy of strength and deformation in anisotropic cohesive materials such as sedimentary rocks. A series of conventional triaxial compression tests with different loading paths have been performed and numerical results are in good agreement with experimental data, especially for elastic response and strength properties. The failure mode transformation between weakness layer and rock matrix under different confining pressures has been well described. Furthermore, the proposed bond model has been extended to study hydraulic fracturing process in cohesive materials. A representative hydraulic fracture propagation process has been presented. Influences of different factors, such as confining pressure, fluid viscosity and fluid injection rate, on hydraulic fracture extension have been investigated. Finally, we have developed a dimensional reconstruction method of block shape irregularity and studied its effects on block impacts using an energy based approach.
Dans ce travail, un nouveau modèle de liaison avec critère de rupture de cisaillement non linéaire est d'abord proposé et mis en œuvre dans PFC pour décrire le comportement mécanique de matériaux granulaires cohésifs isotropes tels que le grès. Un grand nombre de tests de compression ont été effectués sur des échantillons 3D. Les résultats montrent que l'effet de la pression de confinement sur la résistance à la compression et le modèle de rupture est bien décrit par ce modèle de liaison. Les effets du chemin de chargement et de la contrainte principale intermédiaire sur la déformation et la rupture ont également été étudiés. Après avoir étendu les paramètres d'élasticité et de résistance, deux modèles de liaison sont couplés pour caractériser l'anisotropie de la résistance et de la déformation dans les matériaux cohésifs anisotropes tels que les roches sédimentaires. Une série de test de compression avec différents chemin de chargement ont été effectués et les résultats numériques sont en bon accord avec les données expérimentales, en particulier pour les propriétés de réponse élastique et de résistance. La transformation du mode de défaillance entre la couche de faiblesse et la matrice de roche sous différentes pressions de confinement a été bien décrite. De plus, le modèle de liaison proposé a été étendu pour étudier le processus de fracturation hydraulique dans les matériaux cohésifs. Un processus de propagation de fracture hydraulique représentatif a été présenté. Enfin, nous avons développé une méthode de reconstruction dimensionnelle de l'irrégularité de la forme des blocs et étudié ses effets sur les impacts des blocs en utilisant une approche basée sur l'énergie.
In this work, a new bond model with nonlinear shear failure criterion is first proposed and implemented in PFC for describing mechanical behavior of isotropic cohesive granular materials such as sandstone. A large number of compression tests have been performed on 3D samples. The results show that the effect of confining pressure on compressive strength and failure pattern is well described by the proposed bond model. Effects of loading path and the intermediate principal stress on deformation and failure have been also investigated. After further extending parameters on elastic and strength, two bond models: the proposed bond model and the improved smooth joint model, are coupled to character the anisotropy of strength and deformation in anisotropic cohesive materials such as sedimentary rocks. A series of conventional triaxial compression tests with different loading paths have been performed and numerical results are in good agreement with experimental data, especially for elastic response and strength properties. The failure mode transformation between weakness layer and rock matrix under different confining pressures has been well described. Furthermore, the proposed bond model has been extended to study hydraulic fracturing process in cohesive materials. A representative hydraulic fracture propagation process has been presented. Influences of different factors, such as confining pressure, fluid viscosity and fluid injection rate, on hydraulic fracture extension have been investigated. Finally, we have developed a dimensional reconstruction method of block shape irregularity and studied its effects on block impacts using an energy based approach.
24-01-2019
24-01-2019
Thèse
Thèse

Modeling creep of lower mantle minerals : bridgmanite and (Mg,Fe)O
Modeling creep of lower mantle minerals : bridgmanite and (Mg,Fe)O


Accéder à la ressource
Cette thèse porte sur la déformation de deux phases minérales majeures du manteau inférieur de la Terre : la bridgmanite et (Mg,Fe)O. Ils représentent près de 95% du manteau inférieur, et leur rhéologie est de première importance en vue de mieux comprendre la convection mantellique. La rhéologie de ces phases a été modélisée grâce à l’utilisation de techniques de calcul numériques et analytiques afin de déterminer leur réponse en fluage (c’est-à-dire l’écoulement stationnaire sous une charge constante). Les agents pertinents de la déformation en fluage sont identifiés et leur comportement est modélisé à l’échelle du cristal. Les dislocations étant les porteurs principaux de la déformation plastique, le fluage a donc été modélisé comme résultant du glissement et/ou de la montée (contrôlée par la diffusion) des dislocations. Le fluage de (Mg,Fe)O résulte d’une combinaison de glissement et de montée des dislocations. Afin de modéliser ce comportement à l’échelle mésoscopique, une technique de dynamique des dislocations 2,5D a été employée. Dans (Mg,Fe)O, le glissement des dislocations est responsable de la déformation plastique, mais la vitesse de fluage est contrôlée par la montée. Nos calculs de vitesses de fluage permettent d’estimer la viscosité de (Mg,Fe)O dans les conditions des couches profondes du manteau inférieur. Pour la bridgmanite, nous proposons un fluage impliquant la montée pure des dislocations dont la vitesse de fluage est calculée sur la base d’un modèle analytique de la littérature. Nous en déduisons la vitesse de fluage de la bridgmanite le long d’un géotherme, valeurs que l’on peut comparer aux observables disponibles actuellement.
This thesis work addresses the deformation behavior of two major mineral phases of the Earth’s lower mantle: bridgmanite and (Mg, Fe)O. They constitute ~90-95% of the lower mantle and their rheology is of primary importance for a better understanding of mantle convection. The rheological properties of these phases were modeled through the implementation of numerical and analytical techniques, in order to assess their creep behavior (i.e. steady-state deformation under a constant applied stress). The relevant deformation agents driving creep are identified and then modeled at the single crystal scale. In this framework, dislocations are amongst the main carriers of crystal plasticity and the creep behavior of the considered minerals can therefore be assessed by considering dislocation glide and diffusion-driven dislocation climb. (Mg,Fe)O creep is driven by the interplay between glide and climb and in order to model it, a 2.5-dimensional (2.5D) dislocation dynamics (DD) approach has been deployed. 2.5D-DD is a numerical technique which addresses the collective behavior of dislocations at the mesoscale. It is demonstrated that dislocation glide is responsible for the plastic deformation and climb is the rate-limiting mechanism. From the modeled creep strain rates it was possible to estimate viscosity of (Mg,Fe)O at lowermost mantle conditions. As for bridgmanite a pure climb mechanism is proposed, and the creep strain rates were evaluated according to a physics-based analytical creep model. The viscosity of bridgmanite along a geotherm is retrieved and compared with the available observables.
Cette thèse porte sur la déformation de deux phases minérales majeures du manteau inférieur de la Terre : la bridgmanite et (Mg,Fe)O. Ils représentent près de 95% du manteau inférieur, et leur rhéologie est de première importance en vue de mieux comprendre la convection mantellique. La rhéologie de ces phases a été modélisée grâce à l’utilisation de techniques de calcul numériques et analytiques afin de déterminer leur réponse en fluage (c’est-à-dire l’écoulement stationnaire sous une charge constante). Les agents pertinents de la déformation en fluage sont identifiés et leur comportement est modélisé à l’échelle du cristal. Les dislocations étant les porteurs principaux de la déformation plastique, le fluage a donc été modélisé comme résultant du glissement et/ou de la montée (contrôlée par la diffusion) des dislocations. Le fluage de (Mg,Fe)O résulte d’une combinaison de glissement et de montée des dislocations. Afin de modéliser ce comportement à l’échelle mésoscopique, une technique de dynamique des dislocations 2,5D a été employée. Dans (Mg,Fe)O, le glissement des dislocations est responsable de la déformation plastique, mais la vitesse de fluage est contrôlée par la montée. Nos calculs de vitesses de fluage permettent d’estimer la viscosité de (Mg,Fe)O dans les conditions des couches profondes du manteau inférieur. Pour la bridgmanite, nous proposons un fluage impliquant la montée pure des dislocations dont la vitesse de fluage est calculée sur la base d’un modèle analytique de la littérature. Nous en déduisons la vitesse de fluage de la bridgmanite le long d’un géotherme, valeurs que l’on peut comparer aux observables disponibles actuellement.
This thesis work addresses the deformation behavior of two major mineral phases of the Earth’s lower mantle: bridgmanite and (Mg, Fe)O. They constitute ~90-95% of the lower mantle and their rheology is of primary importance for a better understanding of mantle convection. The rheological properties of these phases were modeled through the implementation of numerical and analytical techniques, in order to assess their creep behavior (i.e. steady-state deformation under a constant applied stress). The relevant deformation agents driving creep are identified and then modeled at the single crystal scale. In this framework, dislocations are amongst the main carriers of crystal plasticity and the creep behavior of the considered minerals can therefore be assessed by considering dislocation glide and diffusion-driven dislocation climb. (Mg,Fe)O creep is driven by the interplay between glide and climb and in order to model it, a 2.5-dimensional (2.5D) dislocation dynamics (DD) approach has been deployed. 2.5D-DD is a numerical technique which addresses the collective behavior of dislocations at the mesoscale. It is demonstrated that dislocation glide is responsible for the plastic deformation and climb is the rate-limiting mechanism. From the modeled creep strain rates it was possible to estimate viscosity of (Mg,Fe)O at lowermost mantle conditions. As for bridgmanite a pure climb mechanism is proposed, and the creep strain rates were evaluated according to a physics-based analytical creep model. The viscosity of bridgmanite along a geotherm is retrieved and compared with the available observables.
23-01-2019
23-01-2019
Thèse
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Cité Scientifique BP 30155 59653 VILLENEUVE D'ASCQ CEDEX Tél.:+33 (0)3 20 43 44 10