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Néo-fonctionnalisation des acyltransférases de la famille des BAHD : conséquences sur le métabolisme des acides hydroxycinnamiques des Astéracées
Néo-fonctionnalisation des acyltransférases de la famille des BAHD : conséquences sur le métabolisme des acides hydroxycinnamiques des Astéracées


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Chaque étape marquante de l’évolution de la lignée verte, notamment la conquête du milieu terrestre, a été marquée par l’émergence de nouvelles voies métaboliques notamment au sein du métabolisme spécialisé via des évènements de duplication et de néo-fonctionnalisation de gènes. Ces mécanismes cruciaux constituent l’un des moteurs de l’évolution en permettant l’apparition de nouvelles molécules. Celles-ci, apparues de manière aléatoire, peuvent conférer un avantage évolutif pour l’organisme dans un environnement donné et leur métabolisme peut donc être maintenu sous la pression de sélection. Au-delà de l’intérêt pour la plante, de nombreux métabolites spécialisés présentent des propriétés nutritionnelles et thérapeutiques exceptionnelles. Le décryptage minutieux des voies de biosynthèse est un élément essentiel à la valorisation de ces composés. Une approche de génétique inverse a été conduite afin de caractériser le métabolisme des acides hydroxycinnamiques majoritaires accumulés chez la chicorée. La recherche de gènes candidats a permis l’identification de 7 séquences appartenant au sous-clade Vb de la superfamille des acyltransférases de type BAHD. Les caractérisations biochimiques et fonctionnelles de ces gènes ont démontré l’implication pressentie de 5 d’entre eux dans la synthèse d’acide cholorogénique et composés apparentés soulevant ainsi la question de la redondance fonctionnelle de ces gènes. Les 2 gènes suivants sont, quant à eux, à l’origine de l’émergence d’un nouveau type de phénolamide spécifique du manteau pollinique des Astéracées. La possible contribution de cette diversification métabolique dans le succès évolutif de cette famille est alors envisagée.
Each milestone in the evolution of the green lineage, notably terrestrialization, was supported by the emergence of new metabolic pathways, particularly within the specialized metabolism via gene duplication and neo-functionalization events. These crucial mechanisms, leading to the emergence of new molecules, are one of the driving forces of evolution. These randomly appeared molecules can confer an evolutionary advantage for the host organism in a given environment, and their metabolism can hence be maintained under selection pressure. Beyond the interest for the plant, many specialized metabolites have exceptional nutritional and therapeutic properties. However, careful decryption of their biosynthetic pathways is an essential element for the valorization of these compounds. A reverse genetic approach was conducted to characterize the metabolism of the major hydroxycinnamic acids accumulated in chicory. The search for candidate genes allowed the identification of 7 sequences belonging to the subclade Vb of the BAHD acyltransferases superfamily. The biochemical and functional characterizations of these genes demonstrated the expected involvement of 5 of them in the synthesis of cholorogenic acid and related compounds, raising the question of the functional redundancy of these genes. The two remaining genes were characterized as well, demonstrating their responsibility in the emergence of a new type of pollen coat phenolamide specific to the Asteraceae family. The contribution of this metabolic diversification in the successful evolutionary path of this plant family is then considered.
Chaque étape marquante de l’évolution de la lignée verte, notamment la conquête du milieu terrestre, a été marquée par l’émergence de nouvelles voies métaboliques notamment au sein du métabolisme spécialisé via des évènements de duplication et de néo-fonctionnalisation de gènes. Ces mécanismes cruciaux constituent l’un des moteurs de l’évolution en permettant l’apparition de nouvelles molécules. Celles-ci, apparues de manière aléatoire, peuvent conférer un avantage évolutif pour l’organisme dans un environnement donné et leur métabolisme peut donc être maintenu sous la pression de sélection. Au-delà de l’intérêt pour la plante, de nombreux métabolites spécialisés présentent des propriétés nutritionnelles et thérapeutiques exceptionnelles. Le décryptage minutieux des voies de biosynthèse est un élément essentiel à la valorisation de ces composés. Une approche de génétique inverse a été conduite afin de caractériser le métabolisme des acides hydroxycinnamiques majoritaires accumulés chez la chicorée. La recherche de gènes candidats a permis l’identification de 7 séquences appartenant au sous-clade Vb de la superfamille des acyltransférases de type BAHD. Les caractérisations biochimiques et fonctionnelles de ces gènes ont démontré l’implication pressentie de 5 d’entre eux dans la synthèse d’acide cholorogénique et composés apparentés soulevant ainsi la question de la redondance fonctionnelle de ces gènes. Les 2 gènes suivants sont, quant à eux, à l’origine de l’émergence d’un nouveau type de phénolamide spécifique du manteau pollinique des Astéracées. La possible contribution de cette diversification métabolique dans le succès évolutif de cette famille est alors envisagée.
Each milestone in the evolution of the green lineage, notably terrestrialization, was supported by the emergence of new metabolic pathways, particularly within the specialized metabolism via gene duplication and neo-functionalization events. These crucial mechanisms, leading to the emergence of new molecules, are one of the driving forces of evolution. These randomly appeared molecules can confer an evolutionary advantage for the host organism in a given environment, and their metabolism can hence be maintained under selection pressure. Beyond the interest for the plant, many specialized metabolites have exceptional nutritional and therapeutic properties. However, careful decryption of their biosynthetic pathways is an essential element for the valorization of these compounds. A reverse genetic approach was conducted to characterize the metabolism of the major hydroxycinnamic acids accumulated in chicory. The search for candidate genes allowed the identification of 7 sequences belonging to the subclade Vb of the BAHD acyltransferases superfamily. The biochemical and functional characterizations of these genes demonstrated the expected involvement of 5 of them in the synthesis of cholorogenic acid and related compounds, raising the question of the functional redundancy of these genes. The two remaining genes were characterized as well, demonstrating their responsibility in the emergence of a new type of pollen coat phenolamide specific to the Asteraceae family. The contribution of this metabolic diversification in the successful evolutionary path of this plant family is then considered.
09-04-2018
09-04-2018
Thèse
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Influence de la tranchée sur les chaussées en milieu urbain : Analyse des données d’une expérimentation à grande échelle
Influence de la tranchée sur les chaussées en milieu urbain : Analyse des données d’une expérimentation à grande échelle


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La tranchée constitue une cause majeure de dégradation des voiries urbaines. Elle influence considérablement la durée de service de ces voiries. Le présent travail vise à étudier à travers une expérimentation à grande échelle l’influence de la tranchée sur la chaussée. Il a été réalisé dans le cadre d’une collaboration entre la Métropole Européenne de Lille, le Laboratoire de Génie Civil et géo-Environnement et Eurovia. Il comporte quatre parties. La première comporte une synthèse bibliographique sur l’influence de la tranchée sur la structure de la chaussée et sa durée de service ainsi que sur son impact économique. La seconde partie concerne l’analyse du fonctionnement du système d’instrumentation qui a été utilisée pour le suivi du comportement de la chaussée et de la tranchée construites à l’entrée du campus de Lille1. La troisième partie consiste dans l’évaluation de l’état structurel de la chaussée et de la tranchée à l’aide des essais de déflexion. La dernière présente une analyse des réponses de la chaussée et de la tranchée sous l’effet du trafic et l’influence de la température sur ces réponses.
The trench is a major cause of deterioration of urban pavements. It considerably reduces the service life of these pavements. The present work aims to study through a large-scale experimentation the influence of the trench on urban pavements. It has been conducted within a collaboration between Lille Metropolis, Civil and geo-Environmental Engineering laboratory and Eurovia. It includes 4 parts. The first part contains a literature review concerning the influence of the trench on urban pavements as well as its economic impact. The second part concerns the analysis of the performances of the instrumentation system used to monitor the behavior of the pavement and the trench built at the entrance of Lille1 campus. The third part consists in the analysis of structural behavior of the pavement and the trench using deflection tests. The last presents an analysis of the responses of the pavement and the trench under traffic and the influence of the temperature on these responses.
La tranchée constitue une cause majeure de dégradation des voiries urbaines. Elle influence considérablement la durée de service de ces voiries. Le présent travail vise à étudier à travers une expérimentation à grande échelle l’influence de la tranchée sur la chaussée. Il a été réalisé dans le cadre d’une collaboration entre la Métropole Européenne de Lille, le Laboratoire de Génie Civil et géo-Environnement et Eurovia. Il comporte quatre parties. La première comporte une synthèse bibliographique sur l’influence de la tranchée sur la structure de la chaussée et sa durée de service ainsi que sur son impact économique. La seconde partie concerne l’analyse du fonctionnement du système d’instrumentation qui a été utilisée pour le suivi du comportement de la chaussée et de la tranchée construites à l’entrée du campus de Lille1. La troisième partie consiste dans l’évaluation de l’état structurel de la chaussée et de la tranchée à l’aide des essais de déflexion. La dernière présente une analyse des réponses de la chaussée et de la tranchée sous l’effet du trafic et l’influence de la température sur ces réponses.
The trench is a major cause of deterioration of urban pavements. It considerably reduces the service life of these pavements. The present work aims to study through a large-scale experimentation the influence of the trench on urban pavements. It has been conducted within a collaboration between Lille Metropolis, Civil and geo-Environmental Engineering laboratory and Eurovia. It includes 4 parts. The first part contains a literature review concerning the influence of the trench on urban pavements as well as its economic impact. The second part concerns the analysis of the performances of the instrumentation system used to monitor the behavior of the pavement and the trench built at the entrance of Lille1 campus. The third part consists in the analysis of structural behavior of the pavement and the trench using deflection tests. The last presents an analysis of the responses of the pavement and the trench under traffic and the influence of the temperature on these responses.
09-04-2018
09-04-2018
Thèse
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Study on multi-layer "aerosol" situations and of "aerosol-cloud" interactions
Study on multi-layer "aerosol" situations and of "aerosol-cloud" interactions


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Le premier objectif de cette étude est d’analyser la cohérence entre les restitutions d’aérosols au-dessus des nuages (AAC) réalisées à partir de mesures spatiales passive et active. Nous avons considéré la méthode basée sur les mesures polarisées de POLDER, la méthode développée pour le lidar spatial CALIOP et la méthode basée sur le rapport de dépolarisation CALIOP (DRM), pour laquelle nous proposons une version calibrée. Nos analyses régionale et pluriannuelle globale mettent en évidence un bon accord statistique entre les restitutions DRM et POLDER AOT (R2=0,68 - échelle globale), qui donne confiance dans notre capacité à mesurer les propriétés de l'AAC. Des différences se produisent lors du contact entre les couches d'aérosols et de nuages. La méthode opérationnelle de CALIOP sous-estime l’AOT, comparé aux deux autres méthodes. Le second objectif est d'étudier l'impact des aérosols sur les propriétés des nuages et leur forçage radiatif, sur l'océan Atlantique Sud. Nous avons considéré une synergie entre les restitutions CALIOP et POLDER avec des paramètres météorologiques colocalisés. Nous réalisons des calculs de transfert radiatif dans les domaines visible et infrarouge, et analysons l'effet de la charge en aérosol sur les propriétés des nuages et la météorologie. Nous avons trouvé que les aérosols et le contenu en vapeur d’eau pourraient impacter la convection des nuages. Nos résultats montrent que sous de fortes charges de AAC, les nuages deviennent optiquement plus épais, avec une augmentation du contenu en eau liquide de 20 g.m-2 et des altitudes plus basses du sommet du nuage (~200 m); indiquant un potentiel effet semi-direct des aérosols au-dessus des nuages.
One of the main objectives of this study is to analyze the consistency between the aerosol above clouds (AAC) retrievals from passive and active satellite measurements. We consider the method based on the passive polarization measurements provided by the POLDER instrument, the operational method developed for the space borne lidar CALIOP, and the CALIOP-based depolarization ratio method (DRM), for which we also propose a calibrated version. We perform a regional analysis and a global multi-annual analysis to provide robust statistics results. Our findings show good agreement between DRM and POLDER AOT retrievals (R2=0.68 at global scale). This result gives confidence in our ability to measure the properties of AAC. Differences occur when the aerosol and cloud layers are in contact. CALIOP operational method is largely underestimating the above cloud AOT, compared to the other two methods. The second objective is to study the impact of aerosols on the cloud properties and their radiative forcing, over the South Atlantic Ocean. We perform a synergy between CALIOP vertical profiles and POLDER retrievals, with collocated meteorological parameters. We performed radiative transfer calculations in the short- and longwave domains, and analyzed the effect of aerosol loading on the cloud properties and meteorology. We found that aerosols and water vapor effects could impact the cloud convection. Our results show that under large loads of AACs, clouds become optically thicker, with an increase in liquid water path of 20 g.m-2 and their cloud top altitudes are lower by 200 m, which may indicate a potential semi-direct effect of aerosols above clouds.
Le premier objectif de cette étude est d’analyser la cohérence entre les restitutions d’aérosols au-dessus des nuages (AAC) réalisées à partir de mesures spatiales passive et active. Nous avons considéré la méthode basée sur les mesures polarisées de POLDER, la méthode développée pour le lidar spatial CALIOP et la méthode basée sur le rapport de dépolarisation CALIOP (DRM), pour laquelle nous proposons une version calibrée. Nos analyses régionale et pluriannuelle globale mettent en évidence un bon accord statistique entre les restitutions DRM et POLDER AOT (R2=0,68 - échelle globale), qui donne confiance dans notre capacité à mesurer les propriétés de l'AAC. Des différences se produisent lors du contact entre les couches d'aérosols et de nuages. La méthode opérationnelle de CALIOP sous-estime l’AOT, comparé aux deux autres méthodes. Le second objectif est d'étudier l'impact des aérosols sur les propriétés des nuages et leur forçage radiatif, sur l'océan Atlantique Sud. Nous avons considéré une synergie entre les restitutions CALIOP et POLDER avec des paramètres météorologiques colocalisés. Nous réalisons des calculs de transfert radiatif dans les domaines visible et infrarouge, et analysons l'effet de la charge en aérosol sur les propriétés des nuages et la météorologie. Nous avons trouvé que les aérosols et le contenu en vapeur d’eau pourraient impacter la convection des nuages. Nos résultats montrent que sous de fortes charges de AAC, les nuages deviennent optiquement plus épais, avec une augmentation du contenu en eau liquide de 20 g.m-2 et des altitudes plus basses du sommet du nuage (~200 m); indiquant un potentiel effet semi-direct des aérosols au-dessus des nuages.
One of the main objectives of this study is to analyze the consistency between the aerosol above clouds (AAC) retrievals from passive and active satellite measurements. We consider the method based on the passive polarization measurements provided by the POLDER instrument, the operational method developed for the space borne lidar CALIOP, and the CALIOP-based depolarization ratio method (DRM), for which we also propose a calibrated version. We perform a regional analysis and a global multi-annual analysis to provide robust statistics results. Our findings show good agreement between DRM and POLDER AOT retrievals (R2=0.68 at global scale). This result gives confidence in our ability to measure the properties of AAC. Differences occur when the aerosol and cloud layers are in contact. CALIOP operational method is largely underestimating the above cloud AOT, compared to the other two methods. The second objective is to study the impact of aerosols on the cloud properties and their radiative forcing, over the South Atlantic Ocean. We perform a synergy between CALIOP vertical profiles and POLDER retrievals, with collocated meteorological parameters. We performed radiative transfer calculations in the short- and longwave domains, and analyzed the effect of aerosol loading on the cloud properties and meteorology. We found that aerosols and water vapor effects could impact the cloud convection. Our results show that under large loads of AACs, clouds become optically thicker, with an increase in liquid water path of 20 g.m-2 and their cloud top altitudes are lower by 200 m, which may indicate a potential semi-direct effect of aerosols above clouds.
06-04-2018
06-04-2018
Thèse
Thèse

Développement de stratégies protéomiques pour la découverte de nouvelles protéines codées dans des séquences codantes non canoniques chez les eucaryotes
Développement de stratégies protéomiques pour la découverte de nouvelles protéines codées dans des séquences codantes non canoniques chez les eucaryotes


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La vision traditionnelle de la synthèse protéique chez les eucaryotes comprend un ARN messager (ARNm) qui porte un seul cadre de lecture ouvert (ORF). Chaque gène codant eucaryote produit généralement une protéine canonique et éventuellement une ou plusieurs isoformes. Cependant, de nombreuses évidences expérimentales récentes démontrent que le protéome des eucaryotes a été sous-estimé, et que les cellules sont capables de synthétiser des protéines qui n’étaient jusqu’alors pas prédites. Ces nouvelles protéines « alternatives » (altProts) peuvent être issues de la traduction d’ORFs non annotés contenus sur des ARNms, ou des ARNs non codants. Ces découvertes ont été possibles grâce aux progrès techniques réalisés en biochimie analytique en protéomique par spectrométrie de masse. Dans le cadre de ces analyses, deux approches sont privilégiées. La première, ou bottom-up se base sur les produits peptidiques issus d’une digestion enzymatique des protéines quand la seconde ou top-down est basée sur la mesure des protéines entières. Les travaux réalisés dans cette thèse s’articulent autour du développement de stratégies pour la découverte et la caractérisation des altProts par approches protéomiques bottom-up et top-down. Ces aspects sont décrits dans plusieurs publications scientifiques qui seront présentées dans ce manuscrit. Elles comprennent une revue de bibliographie, deux publications relatives à l’application de l’approche top-down par micro-extractions de tissus de cerveau de rat et de biopsie tumorale ovarienne et une publication relative à la détermination de la stœchiométrie de deux protéines, l’une alternative et l’autre canonique toutes deux issues du même gène.
The traditional view of protein synthesis in eukaryotic species involves one messenger RNA (mRNA) bearing a single open reading frame (ORF). Thus, each eukaryotic coding gene may produce one canonical protein and possibly one or more of its isoforms. However, numerous experimental evidence report that eukaryotic proteomes may have been under-estimated and that cells are capable of synthetizing proteins which had not been predicted thus far. These novel proteins, termed “alternative proteins” (altProts) may be translated from non-canonical ORFs localized in mRNAs or from RNAs annotated as non-coding. These discoveries were made possible thanks to technical progresses in analytical chemistry in mass spectrometry-based proteomics. These analyses are based on two main strategies; the “bottom-up” approach is based on the peptidic products of enzymatic digestion of native proteins whereas the second and more recent approach, termed “top-down”, is based on the analysis of intact protein by mass spectrometry. The work described in this thesis is focused on the development of experimental strategies helping the discovery and characterization of altProts using bottom-up and top-down approaches. The findings are described in scientific publications which are included in the thesis. These publications include a review, two publications on the application of the top-down approach using micro-extractions on rat brain tissue and ovarian tumor biopsy and one publication related to the stoichiometry elucidation of a canonical and an alternative protein both encoded within the same gene.
La vision traditionnelle de la synthèse protéique chez les eucaryotes comprend un ARN messager (ARNm) qui porte un seul cadre de lecture ouvert (ORF). Chaque gène codant eucaryote produit généralement une protéine canonique et éventuellement une ou plusieurs isoformes. Cependant, de nombreuses évidences expérimentales récentes démontrent que le protéome des eucaryotes a été sous-estimé, et que les cellules sont capables de synthétiser des protéines qui n’étaient jusqu’alors pas prédites. Ces nouvelles protéines « alternatives » (altProts) peuvent être issues de la traduction d’ORFs non annotés contenus sur des ARNms, ou des ARNs non codants. Ces découvertes ont été possibles grâce aux progrès techniques réalisés en biochimie analytique en protéomique par spectrométrie de masse. Dans le cadre de ces analyses, deux approches sont privilégiées. La première, ou bottom-up se base sur les produits peptidiques issus d’une digestion enzymatique des protéines quand la seconde ou top-down est basée sur la mesure des protéines entières. Les travaux réalisés dans cette thèse s’articulent autour du développement de stratégies pour la découverte et la caractérisation des altProts par approches protéomiques bottom-up et top-down. Ces aspects sont décrits dans plusieurs publications scientifiques qui seront présentées dans ce manuscrit. Elles comprennent une revue de bibliographie, deux publications relatives à l’application de l’approche top-down par micro-extractions de tissus de cerveau de rat et de biopsie tumorale ovarienne et une publication relative à la détermination de la stœchiométrie de deux protéines, l’une alternative et l’autre canonique toutes deux issues du même gène.
The traditional view of protein synthesis in eukaryotic species involves one messenger RNA (mRNA) bearing a single open reading frame (ORF). Thus, each eukaryotic coding gene may produce one canonical protein and possibly one or more of its isoforms. However, numerous experimental evidence report that eukaryotic proteomes may have been under-estimated and that cells are capable of synthetizing proteins which had not been predicted thus far. These novel proteins, termed “alternative proteins” (altProts) may be translated from non-canonical ORFs localized in mRNAs or from RNAs annotated as non-coding. These discoveries were made possible thanks to technical progresses in analytical chemistry in mass spectrometry-based proteomics. These analyses are based on two main strategies; the “bottom-up” approach is based on the peptidic products of enzymatic digestion of native proteins whereas the second and more recent approach, termed “top-down”, is based on the analysis of intact protein by mass spectrometry. The work described in this thesis is focused on the development of experimental strategies helping the discovery and characterization of altProts using bottom-up and top-down approaches. The findings are described in scientific publications which are included in the thesis. These publications include a review, two publications on the application of the top-down approach using micro-extractions on rat brain tissue and ovarian tumor biopsy and one publication related to the stoichiometry elucidation of a canonical and an alternative protein both encoded within the same gene.
06-04-2018
06-04-2018
Thèse
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Formation of extrusion-intrusion in a martensitic steel studied by advanced microscopies
Formation of extrusion-intrusion in a martensitic steel studied by advanced microscopies


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L’objectif de ce travail est, d’une part, d’expliquer le mécanisme de formation d’extrusion-intrusion par fatigue oligocyclique à température ambiante à la surface d’un acier martensitique à 12% de chrome et, d’autre part, de définir le rôle des différentes interfaces de la microstructure sur la formation des extrusions et des intrusions. L'analyse en microscope à force atomique de la surface de l'échantillon après chaque interruption de l’essai de fatigue oligocyclique a révélé deux morphologies d'extrusions qui ont été appelées extrusions principales et extrusions secondaires. L’étude des évolutions microstructurales sous les marques de glissement à l’aide de la microscopie électronique à transmission a confirmé la localisation des extrusions principales à proximité des différentes interfaces de la structure martensitique ou des murs des cellules de dislocations, et prouvé la localisation des intrusions dans les interfaces elles-mêmes. Quant aux extrusions secondaires, leur localisation à l'intérieur des lattes a également été validée. L'ensemble des résultats confrontés au modèle de Polak a conduit à proposer un mécanisme de formation des extrusions et intrusions à la surface de l'acier martensitique hiérarchiquement organisé. Ainsi, les différents joints inhérents à la structure martensitique et les cellules de dislocation formées par fatigue jouent un rôle primordial dans la création des intrusions.
The objective of this work is to explain the mechanism of extrusion-intrusion pair formation in a 12%Cr martensitic steel during low cycle fatigue at room temperature in regards to the different interfaces creating the material complexity. The atomic force microscope analysis of the specimen surface after each interruption step of low cycle fatigue test revealed two different morphological types of extrusions that were named principal and secondary extrusions. The transmission electron microscope investigation of microstructural evolutions under the fatigue slip markings demonstrated the localization of principal extrusions in the vicinity of different martensitic boundaries as well as of fatigue dislocation cell walls, and the localization of intrusions in the boundaries or walls themselves. As for the secondary ones, their localization inside the laths was validated too. The ensemble of results together with the Polak’s model helped to propose the mechanism of formation of fatigue slip markings in the hierarchically organized martensitic steel. Thus, the existing different boundaries and the formed dislocation cells were found to play a definitive role in the creation of intrusions. As follows, the martensitic hierarchical interfaces and dislocation cell walls are considered to be a source of dislocations and at the same time a sink for vacancies.
L’objectif de ce travail est, d’une part, d’expliquer le mécanisme de formation d’extrusion-intrusion par fatigue oligocyclique à température ambiante à la surface d’un acier martensitique à 12% de chrome et, d’autre part, de définir le rôle des différentes interfaces de la microstructure sur la formation des extrusions et des intrusions. L'analyse en microscope à force atomique de la surface de l'échantillon après chaque interruption de l’essai de fatigue oligocyclique a révélé deux morphologies d'extrusions qui ont été appelées extrusions principales et extrusions secondaires. L’étude des évolutions microstructurales sous les marques de glissement à l’aide de la microscopie électronique à transmission a confirmé la localisation des extrusions principales à proximité des différentes interfaces de la structure martensitique ou des murs des cellules de dislocations, et prouvé la localisation des intrusions dans les interfaces elles-mêmes. Quant aux extrusions secondaires, leur localisation à l'intérieur des lattes a également été validée. L'ensemble des résultats confrontés au modèle de Polak a conduit à proposer un mécanisme de formation des extrusions et intrusions à la surface de l'acier martensitique hiérarchiquement organisé. Ainsi, les différents joints inhérents à la structure martensitique et les cellules de dislocation formées par fatigue jouent un rôle primordial dans la création des intrusions.
The objective of this work is to explain the mechanism of extrusion-intrusion pair formation in a 12%Cr martensitic steel during low cycle fatigue at room temperature in regards to the different interfaces creating the material complexity. The atomic force microscope analysis of the specimen surface after each interruption step of low cycle fatigue test revealed two different morphological types of extrusions that were named principal and secondary extrusions. The transmission electron microscope investigation of microstructural evolutions under the fatigue slip markings demonstrated the localization of principal extrusions in the vicinity of different martensitic boundaries as well as of fatigue dislocation cell walls, and the localization of intrusions in the boundaries or walls themselves. As for the secondary ones, their localization inside the laths was validated too. The ensemble of results together with the Polak’s model helped to propose the mechanism of formation of fatigue slip markings in the hierarchically organized martensitic steel. Thus, the existing different boundaries and the formed dislocation cells were found to play a definitive role in the creation of intrusions. As follows, the martensitic hierarchical interfaces and dislocation cell walls are considered to be a source of dislocations and at the same time a sink for vacancies.
04-04-2018
04-04-2018
Thèse
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"Life is easy here" : Migrer, travailler, se loger, s’éduquer, pratiques et privilèges des Nord-Américains, Britanniques et Français à Séoul
"Life is easy here" : Migrer, travailler, se loger, s’éduquer, pratiques et privilèges des Nord-Américains, Britanniques et Français à Séoul


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La thèse porte sur les pratiques urbaines des migrants britanniques, canadiens, états-uniens et français qui travaillent et résident dans la ville de Séoul en Corée du Sud. Dans la continuité de travaux sur les pratiques urbaines des classes moyennes-supérieures et sur les migrations "qualifiées", nous interrogeons l’hétérogénéité sociale de ces migrants à partir de leurs pratiques résidentielles, scolaires et migratoires. L’enquête combine soixante-dix entretiens et l’exploitation de données quantitatives (recensements, visas accordés). Les résultats montrent que ces migrants forment une "mosaïque sociale" dont les pratiques à Séoul correspondent à celles des classes moyennes et moyennes supérieures dans leurs pays respectifs. Leurs pratiques résidentielles correspondent, selon les cas, à la recherche d’un entre-soi ou, au contraire, à la recherche d’une diversité sociale. Leurs pratiques scolaires témoignent de stratégies dont la socialisation à "l’international" est la pierre angulaire. Bien que leurs statuts et pratiques soient hétérogènes, nous constatons que ces personnes disposent lors de leur migration en Corée du Sud de privilèges liés à leurs nationalités et leur classe d’origine. L’aisance avec laquelle ils migrent et trouvent un emploi est le résultat de politiques migratoires asymétriques entre leurs pays d’origines et la Corée du Sud. Ce privilège migratoire permet à ces personnes d’accumuler, selon leurs trajectoires, des ressources économiques, sociales et culturelles à Séoul. La thèse explore les pratiques de ces « migrants privilégiés » à Séoul et entend apporter une contribution à la sociologie des migrations, urbaine et des classes sociales.
This thesis focuses on the urban practices of British, Canadian, American and French migrants who work and live in Seoul, South Korea. In line with the academic research on urban practices of the middle and upper-middle classes and on skilled migrations, we will question the social heterogeneity of these migrants through the study of their residential, schooling and migration practices. This research combines seventy interviews with quantitative analysis (census, immigration data). Results show that these migrants form a "social patchwork" whose practices in Seoul fit with those of the middle and upper-middle classes in their respective countries. Depending on the cases, their housing practices correspond either to a quest for self-segregation or, in contrast, for "international" socialization. Schooling practices show strategies for which "international" socialization is a cornerstone. Although their statuses and practices are heterogeneous, we find that these people have, during their migration in South Korea, privileges linked to their nationalities and class origins. The ease with which they migrate and find employment is the result of asymmetric migration policies between their countries of origin and South Korea. This migration privilege allows them to accumulate, depending on their trajectories, economical, social and cultural resources in Seoul. The thesis explores the practices of "privileged migrants" in Seoul and aims to contribute to the sociology of migration, to urban sociology, and to social class analysis.
La thèse porte sur les pratiques urbaines des migrants britanniques, canadiens, états-uniens et français qui travaillent et résident dans la ville de Séoul en Corée du Sud. Dans la continuité de travaux sur les pratiques urbaines des classes moyennes-supérieures et sur les migrations "qualifiées", nous interrogeons l’hétérogénéité sociale de ces migrants à partir de leurs pratiques résidentielles, scolaires et migratoires. L’enquête combine soixante-dix entretiens et l’exploitation de données quantitatives (recensements, visas accordés). Les résultats montrent que ces migrants forment une "mosaïque sociale" dont les pratiques à Séoul correspondent à celles des classes moyennes et moyennes supérieures dans leurs pays respectifs. Leurs pratiques résidentielles correspondent, selon les cas, à la recherche d’un entre-soi ou, au contraire, à la recherche d’une diversité sociale. Leurs pratiques scolaires témoignent de stratégies dont la socialisation à "l’international" est la pierre angulaire. Bien que leurs statuts et pratiques soient hétérogènes, nous constatons que ces personnes disposent lors de leur migration en Corée du Sud de privilèges liés à leurs nationalités et leur classe d’origine. L’aisance avec laquelle ils migrent et trouvent un emploi est le résultat de politiques migratoires asymétriques entre leurs pays d’origines et la Corée du Sud. Ce privilège migratoire permet à ces personnes d’accumuler, selon leurs trajectoires, des ressources économiques, sociales et culturelles à Séoul. La thèse explore les pratiques de ces « migrants privilégiés » à Séoul et entend apporter une contribution à la sociologie des migrations, urbaine et des classes sociales.
This thesis focuses on the urban practices of British, Canadian, American and French migrants who work and live in Seoul, South Korea. In line with the academic research on urban practices of the middle and upper-middle classes and on skilled migrations, we will question the social heterogeneity of these migrants through the study of their residential, schooling and migration practices. This research combines seventy interviews with quantitative analysis (census, immigration data). Results show that these migrants form a "social patchwork" whose practices in Seoul fit with those of the middle and upper-middle classes in their respective countries. Depending on the cases, their housing practices correspond either to a quest for self-segregation or, in contrast, for "international" socialization. Schooling practices show strategies for which "international" socialization is a cornerstone. Although their statuses and practices are heterogeneous, we find that these people have, during their migration in South Korea, privileges linked to their nationalities and class origins. The ease with which they migrate and find employment is the result of asymmetric migration policies between their countries of origin and South Korea. This migration privilege allows them to accumulate, depending on their trajectories, economical, social and cultural resources in Seoul. The thesis explores the practices of "privileged migrants" in Seoul and aims to contribute to the sociology of migration, to urban sociology, and to social class analysis.
04-04-2018
04-04-2018
Thèse
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Réseaux d'eau intelligents : surveillance de la qualité de l'eau par des capteurs en ligne
Réseaux d'eau intelligents : surveillance de la qualité de l'eau par des capteurs en ligne


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L'objectif de ce travail de thèse est d'évaluer les performances des systèmes proposés pour le contrôle en temps réel de la qualité d’eau dans le réseau d’eau potable. Il a été mené dans le cadre du projet européen SmartWater4Europeet du projet SunRise qui vise la construction d’un démonstrateur à grande échelle de la ville intelligente et durable sur le Campus de la Cité Scientifique. Le travail comporte 4 parties: La première partie présente une étude bibliographique des travaux réalisés sur le suivi en temps réel de la qualité de l’eau. Il présente les paramètres utilisés pour surveiller la qualité de l’eau et les technologies disponibles pour suivre ces paramètres. La seconde partie présente la construction d’un pilote en laboratoire pour l’analyse des performances des systèmes de contrôle de la qualité de l’eau et une description des systèmes utilisés (EventLab, s::can et Intellisonde). La troisième partie est consacrée à l’étude de l'efficacité du suivi du chlore pour la détection des contaminants microbiens. Les résultats montrent que le suivi du chlore constitue un outil efficace pour la surveillance de la qualité microbiologique de l'eau potable. La quatrième partie présente les réponses des systèmes utilisés à l’injection de contaminants. Les essais montrent une grande fiabilité d’EventLab et de S::can pour détecter les contaminants chimiques. Concernant les contaminants biologiques, s::can montre une capacité à détecter ces contaminants pour des concentrations bactériennes supérieures à 106UFC/ml. La dernière partie présente le réseau d'eau de la Cité Scientifique qui constitue le support du projet « SunRise». Les résultats des tests de contrôle de la qualité de l’eau sont présentés et analysés. On donne aussi la localisation des systèmes de contrôle de la qualité de l’eau qui seront installés sur le réseau d’eau.
The objective of this thesis is to evaluate the performance of systems proposed for real-time monitoring of water quality in the drinking water network. It was conducted within the European project SmartWater4Europe and SunRise project, which aims at the construction of a demonstrator of the smart city on the campus of the“Cité Scientifique”. The work consists of 4parts: The first part presents a literature review of the work conducted on the real-time monitoring of water quality. It shows the parameters used to monitor the water quality and the technologies available to monitor these parameters. The second part presents the construction of a Lab pilot for analyzing the performance of the water quality control systems. After a description of the systems used in this thesis(EventLab, s :: can and Intellisonde), we present the procedure followed for the realization of contaminant. The third part is devoted to the study of the performance of chlorine monitoring for detection of microbial contaminants. The results show that monitoring of chlorine constitutes an effective tool for monitoring the microbiological quality of drinking water. The fourth part presents the responses of EventLab and s::can to the injection of contaminants. Tests show a high reliability of EventLab and s::can to detect chemical contaminants. Regarding biological contaminants, s::can shows an ability to detect these contaminants for bacterial concentrations exceeding 106UFC/ml. The final part presents the water network of Cité Scientifique. The results of the water quality control are presented and analyzed. It also gives the location of the water quality control systems that will be installed on the water network.
L'objectif de ce travail de thèse est d'évaluer les performances des systèmes proposés pour le contrôle en temps réel de la qualité d’eau dans le réseau d’eau potable. Il a été mené dans le cadre du projet européen SmartWater4Europeet du projet SunRise qui vise la construction d’un démonstrateur à grande échelle de la ville intelligente et durable sur le Campus de la Cité Scientifique. Le travail comporte 4 parties: La première partie présente une étude bibliographique des travaux réalisés sur le suivi en temps réel de la qualité de l’eau. Il présente les paramètres utilisés pour surveiller la qualité de l’eau et les technologies disponibles pour suivre ces paramètres. La seconde partie présente la construction d’un pilote en laboratoire pour l’analyse des performances des systèmes de contrôle de la qualité de l’eau et une description des systèmes utilisés (EventLab, s::can et Intellisonde). La troisième partie est consacrée à l’étude de l'efficacité du suivi du chlore pour la détection des contaminants microbiens. Les résultats montrent que le suivi du chlore constitue un outil efficace pour la surveillance de la qualité microbiologique de l'eau potable. La quatrième partie présente les réponses des systèmes utilisés à l’injection de contaminants. Les essais montrent une grande fiabilité d’EventLab et de S::can pour détecter les contaminants chimiques. Concernant les contaminants biologiques, s::can montre une capacité à détecter ces contaminants pour des concentrations bactériennes supérieures à 106UFC/ml. La dernière partie présente le réseau d'eau de la Cité Scientifique qui constitue le support du projet « SunRise». Les résultats des tests de contrôle de la qualité de l’eau sont présentés et analysés. On donne aussi la localisation des systèmes de contrôle de la qualité de l’eau qui seront installés sur le réseau d’eau.
The objective of this thesis is to evaluate the performance of systems proposed for real-time monitoring of water quality in the drinking water network. It was conducted within the European project SmartWater4Europe and SunRise project, which aims at the construction of a demonstrator of the smart city on the campus of the“Cité Scientifique”. The work consists of 4parts: The first part presents a literature review of the work conducted on the real-time monitoring of water quality. It shows the parameters used to monitor the water quality and the technologies available to monitor these parameters. The second part presents the construction of a Lab pilot for analyzing the performance of the water quality control systems. After a description of the systems used in this thesis(EventLab, s :: can and Intellisonde), we present the procedure followed for the realization of contaminant. The third part is devoted to the study of the performance of chlorine monitoring for detection of microbial contaminants. The results show that monitoring of chlorine constitutes an effective tool for monitoring the microbiological quality of drinking water. The fourth part presents the responses of EventLab and s::can to the injection of contaminants. Tests show a high reliability of EventLab and s::can to detect chemical contaminants. Regarding biological contaminants, s::can shows an ability to detect these contaminants for bacterial concentrations exceeding 106UFC/ml. The final part presents the water network of Cité Scientifique. The results of the water quality control are presented and analyzed. It also gives the location of the water quality control systems that will be installed on the water network.
03-04-2018
03-04-2018
Thèse
Thèse

Quantum modelling of Ruthenium chemistry in the field of nuclear power plant safety
Quantum modelling of Ruthenium chemistry in the field of nuclear power plant safety


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Lors d’un Accident Grave (AG) survenant à un réacteur nucléaire à eau pressurisée, sous atmosphère fortement oxydante, des relâchements importants de ruthénium, depuis le combustible dégradé, sont attendus du fait de la formation d’oxydes gazeux. Les composés de Ru représentent un risque sanitaire lié aux isotopes 103Ru et 106Ru, radio-contaminants à court et moyen terme. En outre l’oxyde RuO4, volatil à température ambiante, est susceptible d’être relâché à l’environnement via les fuites de l’enceinte de confinement. L’évaluation de ce rejet à l’environnement présente des incertitudes importantes, liées entre autres aux données thermochimiques des composés de ruthénium gazeux avec des disparités entre les valeurs de la littérature pour les oxydes. Concernant les oxyhydroxydes, les données sont très parcellaires et celles disponibles sont sujettes à caution. Une première étape de ces travaux de thèse a consisté au développement d’une méthodologie de calcul pour obtenir les données thermochimiques des oxydes de ruthénium gazeux en fonction de la température, via des outils de chimie quantique, avec la fonctionnelle TPSSh-5%HF pour l’optimisation de géométrie, suivi de la méthode CCSD(T) pour le calcul des énergies électroniques. Cette méthodologie fut ensuite étendue aux oxyhydroxydes. Des calculs de spéciation chimique ont été effectués afin de prédire les espèces gazeuses les plus stables lors d’un AG. A l’aide des propriétés thermochimiques des espèces d’intérêts et des méthodologies développées, une étude cinétique a été conduite afin de déterminer les chemins réactionnels conduisant à la formation d’oxydes de Ru, espèces gazeuses les plus stables en conditions AG.
During a severe accident (SA) occurring to a pressurized water reactor (PWR), fission products (FPs) are released from the nuclear fuel and may reach the nuclear containment building. Among the FPs, ruthenium (Ru) is of particular interest due to its ability to form volatile oxide compounds in highly oxidizing conditions combined with its high radiotoxicity (103Ru and 106Ru isotopes) at middle term after the accident. Uncertainties concerning evaluation releases of Ru are important and some R&D efforts are led to get a better understanding of ruthenium chemistry in such conditions. The thermodynamic database on ruthenium species used to estimate these releases shows some discrepancies for most ruthenium oxides and for other species such as oxyhydroxides, data are scarce and not reliable, calling for quantum chemical calculations. The most suitable approach corresponds to TPSSh-5%HF for geometry optimization, followed by CCSD(T) for the calculation of the total electronic energies. The energetics are combined with statistical physics to obtain the thermochemical properties of ruthenium oxides and ruthenium oxyhydroxide species as the latter may play an important role on the transport of ruthenium in the primary circuit due to high steam content. The revised thermodynamic database is then used to predict which species are most stable in representative severe accident conditions. Next, kinetic calculations are also performed to obtain pathways of formations for ruthenium trioxide and tetraoxide gaseous compounds, which are the most stable Ru volatile species in steam/air atmospheres.
Lors d’un Accident Grave (AG) survenant à un réacteur nucléaire à eau pressurisée, sous atmosphère fortement oxydante, des relâchements importants de ruthénium, depuis le combustible dégradé, sont attendus du fait de la formation d’oxydes gazeux. Les composés de Ru représentent un risque sanitaire lié aux isotopes 103Ru et 106Ru, radio-contaminants à court et moyen terme. En outre l’oxyde RuO4, volatil à température ambiante, est susceptible d’être relâché à l’environnement via les fuites de l’enceinte de confinement. L’évaluation de ce rejet à l’environnement présente des incertitudes importantes, liées entre autres aux données thermochimiques des composés de ruthénium gazeux avec des disparités entre les valeurs de la littérature pour les oxydes. Concernant les oxyhydroxydes, les données sont très parcellaires et celles disponibles sont sujettes à caution. Une première étape de ces travaux de thèse a consisté au développement d’une méthodologie de calcul pour obtenir les données thermochimiques des oxydes de ruthénium gazeux en fonction de la température, via des outils de chimie quantique, avec la fonctionnelle TPSSh-5%HF pour l’optimisation de géométrie, suivi de la méthode CCSD(T) pour le calcul des énergies électroniques. Cette méthodologie fut ensuite étendue aux oxyhydroxydes. Des calculs de spéciation chimique ont été effectués afin de prédire les espèces gazeuses les plus stables lors d’un AG. A l’aide des propriétés thermochimiques des espèces d’intérêts et des méthodologies développées, une étude cinétique a été conduite afin de déterminer les chemins réactionnels conduisant à la formation d’oxydes de Ru, espèces gazeuses les plus stables en conditions AG.
During a severe accident (SA) occurring to a pressurized water reactor (PWR), fission products (FPs) are released from the nuclear fuel and may reach the nuclear containment building. Among the FPs, ruthenium (Ru) is of particular interest due to its ability to form volatile oxide compounds in highly oxidizing conditions combined with its high radiotoxicity (103Ru and 106Ru isotopes) at middle term after the accident. Uncertainties concerning evaluation releases of Ru are important and some R&D efforts are led to get a better understanding of ruthenium chemistry in such conditions. The thermodynamic database on ruthenium species used to estimate these releases shows some discrepancies for most ruthenium oxides and for other species such as oxyhydroxides, data are scarce and not reliable, calling for quantum chemical calculations. The most suitable approach corresponds to TPSSh-5%HF for geometry optimization, followed by CCSD(T) for the calculation of the total electronic energies. The energetics are combined with statistical physics to obtain the thermochemical properties of ruthenium oxides and ruthenium oxyhydroxide species as the latter may play an important role on the transport of ruthenium in the primary circuit due to high steam content. The revised thermodynamic database is then used to predict which species are most stable in representative severe accident conditions. Next, kinetic calculations are also performed to obtain pathways of formations for ruthenium trioxide and tetraoxide gaseous compounds, which are the most stable Ru volatile species in steam/air atmospheres.
03-04-2018
03-04-2018
Thèse
Thèse

Multiscale thermomechanical strategies for rough contact modeling : application to braking systems
Multiscale thermomechanical strategies for rough contact modeling : application to braking systems


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Les phénomènes de contact (rugosité, frottement, usure, etc.) sont importants dans le fonctionnement des freins à friction. Ils peuvent influencer leurs performances en modifiant l'état de surface et des matériaux. Afin de cerner ce problème, les industriels se basent sur des méthodes de type essai/erreur qui sont coûteuses et peu efficaces face aux exigences actuelles. L'objectif de cette thèse est de proposer une alternative consistant à modéliser numériquement les systèmes, tels qu'un frein à friction, avec des hypothèses réalistes au niveau du contact contrairement aux approches classiques considérant le contact parfait. Ce challenge a été surmonté en développant une stratégie numérique associant un modèle macroscopique du système et plusieurs modèles micro traitant les phénomènes de contact. La modélisation microscopique du contact est faite grâce à des modèles thermique et mécanique considérant la rugosité. Le problème est résolu avec des techniques d'optimisation. Le cas d'un matériau à gradient de propriétés normal à la surface et l'usure sont aussi considérés. A partir de ces calculs, les paramètres de contact (pression, température, etc.) sont analysés en fonction des propriétés de surface et du matériau. Ensuite, le modèle macroscopique est enrichi avec ces paramètres tout en conservant la planéité des surfaces en contact. Avec cette technique, le temps de calcul est réduit en comparaison à des calculs Éléments Finis complets. Cette stratégie multi-échelle a été adoptée pour l'analyse dynamique et thermo-mécanique des freins. Les résultats des simulations numériques montrent l'impact de l'interface et de son évolution sur les performances du frein et vice-versa.
Contact phenomena (roughness, friction, wear, etc.) are central to friction brake functioning as they lead to the modification of surface and material properties which may affect the braking performances. To address these issues, the manufacturers use an experimental approach based on feedback tests which is expensive and inefficient against the current requirements. The objective of this work is to propose an alternative based on numerical modeling of applications like brakes with realistic assumptions at the contact interface level, unlike the classical approaches that assume a perfect contact. This challenge has been overcome by building a numerical methodology associating a large scale model of the system and several micro scale models of contact phenomena. The micro scale contact modeling has been performed with thermal and mechanical models considering roughness. The problem is solved by means of constrained quadratic programming. A normal gradient of material properties and wear have also been considered. From this analysis, surface parameters (pressure, temperature,etc.) are analyzed depending on roughness and material properties. Thereafter, a Finite Element large scale model is embedded with these parameters while the surface is flat at this scale. With this technique, the CPU time is considerably reduced and the precision is maintained in comparison to classical Finite Element calculations. This multi-scale methodology has been used for dynamic and thermo-mechanical analyses of braking systems. The results of numerical simulations highlight the impact of the contact interface and its evolution on the system behavior, and vice versa.
Les phénomènes de contact (rugosité, frottement, usure, etc.) sont importants dans le fonctionnement des freins à friction. Ils peuvent influencer leurs performances en modifiant l'état de surface et des matériaux. Afin de cerner ce problème, les industriels se basent sur des méthodes de type essai/erreur qui sont coûteuses et peu efficaces face aux exigences actuelles. L'objectif de cette thèse est de proposer une alternative consistant à modéliser numériquement les systèmes, tels qu'un frein à friction, avec des hypothèses réalistes au niveau du contact contrairement aux approches classiques considérant le contact parfait. Ce challenge a été surmonté en développant une stratégie numérique associant un modèle macroscopique du système et plusieurs modèles micro traitant les phénomènes de contact. La modélisation microscopique du contact est faite grâce à des modèles thermique et mécanique considérant la rugosité. Le problème est résolu avec des techniques d'optimisation. Le cas d'un matériau à gradient de propriétés normal à la surface et l'usure sont aussi considérés. A partir de ces calculs, les paramètres de contact (pression, température, etc.) sont analysés en fonction des propriétés de surface et du matériau. Ensuite, le modèle macroscopique est enrichi avec ces paramètres tout en conservant la planéité des surfaces en contact. Avec cette technique, le temps de calcul est réduit en comparaison à des calculs Éléments Finis complets. Cette stratégie multi-échelle a été adoptée pour l'analyse dynamique et thermo-mécanique des freins. Les résultats des simulations numériques montrent l'impact de l'interface et de son évolution sur les performances du frein et vice-versa.
Contact phenomena (roughness, friction, wear, etc.) are central to friction brake functioning as they lead to the modification of surface and material properties which may affect the braking performances. To address these issues, the manufacturers use an experimental approach based on feedback tests which is expensive and inefficient against the current requirements. The objective of this work is to propose an alternative based on numerical modeling of applications like brakes with realistic assumptions at the contact interface level, unlike the classical approaches that assume a perfect contact. This challenge has been overcome by building a numerical methodology associating a large scale model of the system and several micro scale models of contact phenomena. The micro scale contact modeling has been performed with thermal and mechanical models considering roughness. The problem is solved by means of constrained quadratic programming. A normal gradient of material properties and wear have also been considered. From this analysis, surface parameters (pressure, temperature,etc.) are analyzed depending on roughness and material properties. Thereafter, a Finite Element large scale model is embedded with these parameters while the surface is flat at this scale. With this technique, the CPU time is considerably reduced and the precision is maintained in comparison to classical Finite Element calculations. This multi-scale methodology has been used for dynamic and thermo-mechanical analyses of braking systems. The results of numerical simulations highlight the impact of the contact interface and its evolution on the system behavior, and vice versa.
03-04-2018
03-04-2018
Thèse
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Modalités de transferts de l’arsenic et du chrome au sein d’un substrat naturel argileux : influence des conditions physico-chimiques et de la présence de ligands
Modalités de transferts de l’arsenic et du chrome au sein d’un substrat naturel argileux : influence des conditions physico-chimiques et de la présence de ligands


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La compréhension du transfert des polluants et leurs mobilités dans les sols permet une meilleure approche des risques environnementaux. Elle nécessite une bonne caractérisation du substrat recevant le polluant, la connaissance de l’état de spéciation du polluant et des mécanismes de rétention mis en place : sorption, précipitation, complexation. Les mécanismes de transfert de l’arsenic (As) et du chrome (Cr) sur un substrat naturel sont étudiés dans le cadre de cette thèse. Le substrat, issu de la formation géologique de Gault, est composé majoritairement de quartz, mica et d’argile (Illite, Smectite, Kaolinite) avec la présence d’oxyde de fer sous forme de goethite. La méthodologie expérimentale repose sur une gamme de tests variée de type batch de sorption/désorption, DGT (Diffusif Gradient in Thin film), extractions séquentielles, colonnes. Un modèle géochimique de complexation de surface (MCS) est également mis en place pour approfondir la compréhension de la sorption d’As et du Cr. Les résultats montrent une rétention importante d’As (V) via des mécanismes de sorptions spécifiques sur les argiles et les oxydes de fer du substrat ainsi qu’une forte sensibilité de la sorption à la présence de phosphates dans le milieu. La sorption de Cr (VI) sur le substrat est faible. La rétention de Cr est donc soumise au processus de réduction de Cr (VI) en Cr (III), Cr (III) étant thermodynamiquement stable sous forme précipité dans une large gamme de pH-Eh. L’utilisation du MCS comme outil prédictif nécessite la levée de certains freins, liés aux systèmes complexes, mais permet de confirmer les hypothèses émissent à partir des résultats expérimentaux.
The understanding of the transfer of pollutants from solution to soil and their mobility improve environmental risks assessment. A detailed substrate characterization, good knowledge of speciation state and mechanisms of retention (sorption, precipitation, complexation) is necessary. Transfer mechanisms of arsenic (As) and chromium (Cr) on a natural substrate are studied in this thesis. The substrate,extracted from the Gault geological formation, is mainly composed of quartz, mica and clay (illite, smectite, kaolinite) and we noted a little part of iron oxide as goethite. The experimental methodology is based on a wide range of test: sorption and desorption batch, DGT (diffusive gradient in Thin Film), sequential extractions, columns. A geochemical model surface complexation (MSC) is constructed to access of the speciation of As and Cr on aqueous and solid phase. The results show a significant retention of As (V) on clay and goethite with specific sorption and a high sensitivity of As sorption in presence of phosphate. Sorption of Cr (VI) on the substrate is low. Retention of Cr depends on the reduction process of Cr (VI) to Cr (III), whose precipitates are thermodynamically stables on a wide range of pH-Eh. Use of MSC as a predictive tool requires further investigation but MCS can confirms the assumptions from experimental results.
La compréhension du transfert des polluants et leurs mobilités dans les sols permet une meilleure approche des risques environnementaux. Elle nécessite une bonne caractérisation du substrat recevant le polluant, la connaissance de l’état de spéciation du polluant et des mécanismes de rétention mis en place : sorption, précipitation, complexation. Les mécanismes de transfert de l’arsenic (As) et du chrome (Cr) sur un substrat naturel sont étudiés dans le cadre de cette thèse. Le substrat, issu de la formation géologique de Gault, est composé majoritairement de quartz, mica et d’argile (Illite, Smectite, Kaolinite) avec la présence d’oxyde de fer sous forme de goethite. La méthodologie expérimentale repose sur une gamme de tests variée de type batch de sorption/désorption, DGT (Diffusif Gradient in Thin film), extractions séquentielles, colonnes. Un modèle géochimique de complexation de surface (MCS) est également mis en place pour approfondir la compréhension de la sorption d’As et du Cr. Les résultats montrent une rétention importante d’As (V) via des mécanismes de sorptions spécifiques sur les argiles et les oxydes de fer du substrat ainsi qu’une forte sensibilité de la sorption à la présence de phosphates dans le milieu. La sorption de Cr (VI) sur le substrat est faible. La rétention de Cr est donc soumise au processus de réduction de Cr (VI) en Cr (III), Cr (III) étant thermodynamiquement stable sous forme précipité dans une large gamme de pH-Eh. L’utilisation du MCS comme outil prédictif nécessite la levée de certains freins, liés aux systèmes complexes, mais permet de confirmer les hypothèses émissent à partir des résultats expérimentaux.
The understanding of the transfer of pollutants from solution to soil and their mobility improve environmental risks assessment. A detailed substrate characterization, good knowledge of speciation state and mechanisms of retention (sorption, precipitation, complexation) is necessary. Transfer mechanisms of arsenic (As) and chromium (Cr) on a natural substrate are studied in this thesis. The substrate,extracted from the Gault geological formation, is mainly composed of quartz, mica and clay (illite, smectite, kaolinite) and we noted a little part of iron oxide as goethite. The experimental methodology is based on a wide range of test: sorption and desorption batch, DGT (diffusive gradient in Thin Film), sequential extractions, columns. A geochemical model surface complexation (MSC) is constructed to access of the speciation of As and Cr on aqueous and solid phase. The results show a significant retention of As (V) on clay and goethite with specific sorption and a high sensitivity of As sorption in presence of phosphate. Sorption of Cr (VI) on the substrate is low. Retention of Cr depends on the reduction process of Cr (VI) to Cr (III), whose precipitates are thermodynamically stables on a wide range of pH-Eh. Use of MSC as a predictive tool requires further investigation but MCS can confirms the assumptions from experimental results.
03-04-2018
03-04-2018
Thèse
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Cité Scientifique BP 30155 59653 VILLENEUVE D'ASCQ CEDEX Tél.:+33 (0)3 20 43 44 10