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Fundamental aspects of intumescent systems for fire protection of steel structures
Fundamental aspects of intumescent systems for fire protection of steel structures


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Le but de ce travail de thèse est d’obtenir une compréhension des mécanisme d’action des revêtements intumescents à base d’époxy afin de fournir des perspectives pour le développement de nouveaux systèmes de protection contre le feu. La formulation intumescente est un système très complexe. Ce travail se concentre en particulier sur les composants clés dont la compréhension des mécanismes d’action était absente. Tout d’abord, les mécanismes d’action des borates ont été étudiés en incluant des modifications chimiques et thermo-physiques; la combinaison des résultats obtenus sous différents aspects permet de comprendre son mode d’action. D’un côté, les borates en particulier l’acide borique ont été mentionnés comme Cancérogènes, Mutagènes, Reprotoxiques (CMR); la substitution de ces composants est nécessaire. Les résultats soulignent le rôle important et la réactivité élevée du zinc (de borate de zinc), ce qui suggère le développement de nouveaux systèmes en incorporant un composé à base de zinc au lieu du borate du zinc. Deuxièmement, l’effet du CaCO3 sur les propriétés de protection contre le feu et son mécanisme d’action dans le revêtement intumescent ont été examinés. L’ajout de CaCO3 améliore les propriétés de protection au feu et d’adhérence/cohérence du revêtement et son mécanisme d’action était justifié. De plus, plusieurs carbonates (MgCO3, ZnCO3, Na2CO3, K2CO3) en tant qu’ingrédient intumescent ont également été examinés. L’utilisation de MgCO3 comme ingrédient intumescent est favorable pour les propriétés de protection contre le feu du revêtement ainsi que pour l’utilisation de CaCO3. Dans ce travail, les mécanismes d’action des borates et des carbonates ont été étudies. Les résultats suggèrent le développement de nouveaux systèmes utilisant des ingrédients alternatifs tels que le composé à base de zinc ou MgCO3.
The goal of this PhD work is to get an insight into the mechanisms of action of epoxy based intumescent coating to be able to provide the outlooks for the development of novel systems of higher protection against fire. The intumescent formulation is highly complex system. This work focuses particularly on the key components of which the understanding of the mechanisms of action is still lacking. Firstly, the mechanisms of action of borates were investigated in both chemical and thermo-physical modifications; the combination of the results obtained from different aspects allows drawing its mode of action. On the one hand, borates in particular boric acid have been mentioned to be Carcinogenic, Mutagenic, Reprotoxic (CMR); the substitution of these important intumescent components are necessary. The results point out the important role and high reactivity of zinc (i.e. from zinc borate), this suggests the development of novel systems by incorporating zinc based compound instead of zinc borate. Secondly, the effect of CaCO3 on fire protective properties and its mechanism of action in intumescent coating were examined. The addition of CaCO3 improves the fire protective properties and adhesion/cohesion of the coating and its mechanism of action was fully justified. Additionally, various carbonates (i.e. MgCO3, ZnCO3, Na2CO3, K2CO3) as intumescent ingredient were also examined. The use of MgCO3 as intumescent ingredient is beneficial for the fire protective properties of the coating as well as the use of CaCO3. In this work, the mechanisms of action of borates and carbonates were fully examined. The results suggest the development of novel systems with using the alternative ingredients such as zinc-based compound or MgCO3.
Le but de ce travail de thèse est d’obtenir une compréhension des mécanisme d’action des revêtements intumescents à base d’époxy afin de fournir des perspectives pour le développement de nouveaux systèmes de protection contre le feu. La formulation intumescente est un système très complexe. Ce travail se concentre en particulier sur les composants clés dont la compréhension des mécanismes d’action était absente. Tout d’abord, les mécanismes d’action des borates ont été étudiés en incluant des modifications chimiques et thermo-physiques; la combinaison des résultats obtenus sous différents aspects permet de comprendre son mode d’action. D’un côté, les borates en particulier l’acide borique ont été mentionnés comme Cancérogènes, Mutagènes, Reprotoxiques (CMR); la substitution de ces composants est nécessaire. Les résultats soulignent le rôle important et la réactivité élevée du zinc (de borate de zinc), ce qui suggère le développement de nouveaux systèmes en incorporant un composé à base de zinc au lieu du borate du zinc. Deuxièmement, l’effet du CaCO3 sur les propriétés de protection contre le feu et son mécanisme d’action dans le revêtement intumescent ont été examinés. L’ajout de CaCO3 améliore les propriétés de protection au feu et d’adhérence/cohérence du revêtement et son mécanisme d’action était justifié. De plus, plusieurs carbonates (MgCO3, ZnCO3, Na2CO3, K2CO3) en tant qu’ingrédient intumescent ont également été examinés. L’utilisation de MgCO3 comme ingrédient intumescent est favorable pour les propriétés de protection contre le feu du revêtement ainsi que pour l’utilisation de CaCO3. Dans ce travail, les mécanismes d’action des borates et des carbonates ont été étudies. Les résultats suggèrent le développement de nouveaux systèmes utilisant des ingrédients alternatifs tels que le composé à base de zinc ou MgCO3.
The goal of this PhD work is to get an insight into the mechanisms of action of epoxy based intumescent coating to be able to provide the outlooks for the development of novel systems of higher protection against fire. The intumescent formulation is highly complex system. This work focuses particularly on the key components of which the understanding of the mechanisms of action is still lacking. Firstly, the mechanisms of action of borates were investigated in both chemical and thermo-physical modifications; the combination of the results obtained from different aspects allows drawing its mode of action. On the one hand, borates in particular boric acid have been mentioned to be Carcinogenic, Mutagenic, Reprotoxic (CMR); the substitution of these important intumescent components are necessary. The results point out the important role and high reactivity of zinc (i.e. from zinc borate), this suggests the development of novel systems by incorporating zinc based compound instead of zinc borate. Secondly, the effect of CaCO3 on fire protective properties and its mechanism of action in intumescent coating were examined. The addition of CaCO3 improves the fire protective properties and adhesion/cohesion of the coating and its mechanism of action was fully justified. Additionally, various carbonates (i.e. MgCO3, ZnCO3, Na2CO3, K2CO3) as intumescent ingredient were also examined. The use of MgCO3 as intumescent ingredient is beneficial for the fire protective properties of the coating as well as the use of CaCO3. In this work, the mechanisms of action of borates and carbonates were fully examined. The results suggest the development of novel systems with using the alternative ingredients such as zinc-based compound or MgCO3.
14-11-2018
14-11-2018
Thèse
Thèse

Élaboration et mise en oeuvre de méthodes de dimensionnement au flambement : application aux équipements sous pression
Élaboration et mise en oeuvre de méthodes de dimensionnement au flambement : application aux équipements sous pression


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Depuis plus d’un siècle, le flambement des coques fait l’objet de nombreuses études, aussi bien fondamentales qu’appliquées, d’autant plus qu’il est fréquemment caractérisé par de grandes disparités entre les résultats expérimentaux et les prédictions théoriques. Grâce aux travaux précurseurs de von Kàrman et Tsien, puis ceux de Koiter, on sait maintenant que contrairement aux poutres et plaques, les coques (cylindriques, sphériques, …) sont très sensibles aux imperfections initiales. Ne connaissant pas, le plus souvent, la nature et l’amplitude précises de ces imperfections, et à des fins d’efficacité, le dimensionnement au flambement est en pratique réalisé en combinant des résultats théoriques sur la structure parfaite et des facteurs d’abattement permettant la prise en compte de défauts géométriques et matériels éventuels, ou d’effets induits par le chargement et les conditions aux limites. Dans ce travail de thèse, on se propose d’utiliser le formalisme des Recommandations Européennes pour un dimensionnement au flambement optimal de sphères et de calottes sphériques sous diverses sollicitations. Les différents paramètres des courbes de voilement de la sphère et des calottes sphériques sous pression externe et sous cisaillement, définis par les Recommandations Européennes, sont extraits au moyen d’analyses paramétriques numériques aussi bien sur la structure qu'imparfaite. Ces calculs préalables numériques (par éléments finis) permettent finalement d’expliciter les différentes courbes d’interaction d’une sphère et de calottes sphériques sous sollicitations combinées (pression externe + cisaillement).
The buckling of shell structures is the subject of many studies for more than a century, all the more so as large discrepancies between theoretical predictions and experiments are commonly observed. Thanks to the pioneering work of von Kàrman and Tsien, and then to the decisive one of Koiter, we know now that shells are generally shown to be very imperfection-sensitive. Unsure of the precise nature and amplitude of the initial defects, and for efficiency purposes, the most current design method used in shell buckling relies then on a combination of theoretical results on perfect structures and the use of knock-down factors, which are supposed to account for possible geometric and material imperfections, or loading and boundary condition effects. In this work, the buckling behavior of spherical shells and spherical caps subjected to external pressure and circumferential shear loads is investigated through the use of the European Recommendations framework (ECCS). Thus, parametric studies using the different analyses which are currently implemented in the ECCS text make it possible to retrieve the key parameters of the capacity curves for spherical shells and spherical caps subjected to external pressure and circumferential shear loads. Finally, these full numerical (finite element) computations make it possible to give the interaction curves of a spherical shell and a spherical cap subjected to combined loadings (external pressure + shear).
Depuis plus d’un siècle, le flambement des coques fait l’objet de nombreuses études, aussi bien fondamentales qu’appliquées, d’autant plus qu’il est fréquemment caractérisé par de grandes disparités entre les résultats expérimentaux et les prédictions théoriques. Grâce aux travaux précurseurs de von Kàrman et Tsien, puis ceux de Koiter, on sait maintenant que contrairement aux poutres et plaques, les coques (cylindriques, sphériques, …) sont très sensibles aux imperfections initiales. Ne connaissant pas, le plus souvent, la nature et l’amplitude précises de ces imperfections, et à des fins d’efficacité, le dimensionnement au flambement est en pratique réalisé en combinant des résultats théoriques sur la structure parfaite et des facteurs d’abattement permettant la prise en compte de défauts géométriques et matériels éventuels, ou d’effets induits par le chargement et les conditions aux limites. Dans ce travail de thèse, on se propose d’utiliser le formalisme des Recommandations Européennes pour un dimensionnement au flambement optimal de sphères et de calottes sphériques sous diverses sollicitations. Les différents paramètres des courbes de voilement de la sphère et des calottes sphériques sous pression externe et sous cisaillement, définis par les Recommandations Européennes, sont extraits au moyen d’analyses paramétriques numériques aussi bien sur la structure qu'imparfaite. Ces calculs préalables numériques (par éléments finis) permettent finalement d’expliciter les différentes courbes d’interaction d’une sphère et de calottes sphériques sous sollicitations combinées (pression externe + cisaillement).
The buckling of shell structures is the subject of many studies for more than a century, all the more so as large discrepancies between theoretical predictions and experiments are commonly observed. Thanks to the pioneering work of von Kàrman and Tsien, and then to the decisive one of Koiter, we know now that shells are generally shown to be very imperfection-sensitive. Unsure of the precise nature and amplitude of the initial defects, and for efficiency purposes, the most current design method used in shell buckling relies then on a combination of theoretical results on perfect structures and the use of knock-down factors, which are supposed to account for possible geometric and material imperfections, or loading and boundary condition effects. In this work, the buckling behavior of spherical shells and spherical caps subjected to external pressure and circumferential shear loads is investigated through the use of the European Recommendations framework (ECCS). Thus, parametric studies using the different analyses which are currently implemented in the ECCS text make it possible to retrieve the key parameters of the capacity curves for spherical shells and spherical caps subjected to external pressure and circumferential shear loads. Finally, these full numerical (finite element) computations make it possible to give the interaction curves of a spherical shell and a spherical cap subjected to combined loadings (external pressure + shear).
14-11-2018
14-11-2018
Thèse
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The dynamics of liquid plugs in synthetic networks under cyclic forcings: towards understanding and treatment of respiratory diseases
The dynamics of liquid plugs in synthetic networks under cyclic forcings: towards understanding and treatment of respiratory diseases


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Le système respiratoire est très complexe de par sa structure fractale qui induit des physiques très différentes. Les bouchons liquides caractéristiques de certaines maladies comme la mucoviscidose, les bronchites chroniques ou l’asthme résultent de l’accumulation de mucus dans les voies pulmonaires. Comprendre les mécanismes à l’œuvre lors de l’écoulement de ces bouchons lors d’un cycle respiratoire est donc primordial pour améliorer notre compréhension et le traitement de ces pathologies. Nous présentons dans cette thèse une première étude théorique et expérimentale de la dynamique de ces bouchons liquides dans des tubes capillaires rigides soumis à des forçages unidirectionnels et cycliques. Nous avons développé au cours de ce travail un modèle simplifié permettant de reproduire quantitativement les dynamiques observées, de comprendre la physique sous-jacente et d’identifier les sources d’instabilités qui entraînent la rupture d’un pont liquide. Ce modèle nous a permis de déterminer les pressions critiques nécessaires à la réouverture des voies pulmonaires. Ensuite, nous nous sommes intéressés à la dynamique des ponts liquides dans des tubes rectangulaires. Nous avons identifié de nouveaux régimes qui n’apparaissent pas dans les géométries cylindriques, et en particulier un régime d’oscillation stable sous forçage en pression périodique. Enfin nous nous sommes intéressés à la dynamique cyclique de ponts liquides dans des réseaux synthétiques en arbres. Nos premiers résultats montrent que les ponts qui ne sont pas détruits lors du premier demi-cycle persistent très longtemps dans les voies et oscillent de manière cyclique dans une génération jusqu’à leur rupture.
Owing to the complexity of the respiratory system, the mechanism of breathing is not well understood, especially in pathological conditions when airways are obstructed by mucus. The presence of liquid plugs resulting from the accumulation of mucus in the bronchial tree is a characteristic of genetic diseases like cystic fibrosis or chronic diseases like asthma or chronic bronchitis. Thus, understanding the dynamics of these plugs during the breathing cycle is essential to improve our understanding of those diseases. In this thesis, we study experimentally and theoretically, the dynamics and rupture of liquid plugs under unidirectional and cyclic forcing in a rigid capillary tube. We develop a reduced dimension model, which quantitatively reproduces the observed dynamics, unveil the underlying physics and in particular the sources of the plug instability leading to its rupture. From this model, we are able to derive the critical pressure magnitude required to reopen obstructed pathways. Then we investigated the cyclic dynamics of liquid plugs in rectangular channels, a geometry of the utmost interest for microfluidic systems. In this case, we show that under cyclic pressure forcing, two regimes can be observed depending on the values of the capillary number: one leading to the rupture of the plug and one to stable cyclic oscillations. Finally, in the last part of this work, we study experimentally the cyclic forcing of liquid plugs in tree structures mimicking the geometry of intermediate generation of the lung. These preliminary results show that plugs not ruptured during the first half cycle persist in the airways for a long time and oscillate until their rupture.
Le système respiratoire est très complexe de par sa structure fractale qui induit des physiques très différentes. Les bouchons liquides caractéristiques de certaines maladies comme la mucoviscidose, les bronchites chroniques ou l’asthme résultent de l’accumulation de mucus dans les voies pulmonaires. Comprendre les mécanismes à l’œuvre lors de l’écoulement de ces bouchons lors d’un cycle respiratoire est donc primordial pour améliorer notre compréhension et le traitement de ces pathologies. Nous présentons dans cette thèse une première étude théorique et expérimentale de la dynamique de ces bouchons liquides dans des tubes capillaires rigides soumis à des forçages unidirectionnels et cycliques. Nous avons développé au cours de ce travail un modèle simplifié permettant de reproduire quantitativement les dynamiques observées, de comprendre la physique sous-jacente et d’identifier les sources d’instabilités qui entraînent la rupture d’un pont liquide. Ce modèle nous a permis de déterminer les pressions critiques nécessaires à la réouverture des voies pulmonaires. Ensuite, nous nous sommes intéressés à la dynamique des ponts liquides dans des tubes rectangulaires. Nous avons identifié de nouveaux régimes qui n’apparaissent pas dans les géométries cylindriques, et en particulier un régime d’oscillation stable sous forçage en pression périodique. Enfin nous nous sommes intéressés à la dynamique cyclique de ponts liquides dans des réseaux synthétiques en arbres. Nos premiers résultats montrent que les ponts qui ne sont pas détruits lors du premier demi-cycle persistent très longtemps dans les voies et oscillent de manière cyclique dans une génération jusqu’à leur rupture.
Owing to the complexity of the respiratory system, the mechanism of breathing is not well understood, especially in pathological conditions when airways are obstructed by mucus. The presence of liquid plugs resulting from the accumulation of mucus in the bronchial tree is a characteristic of genetic diseases like cystic fibrosis or chronic diseases like asthma or chronic bronchitis. Thus, understanding the dynamics of these plugs during the breathing cycle is essential to improve our understanding of those diseases. In this thesis, we study experimentally and theoretically, the dynamics and rupture of liquid plugs under unidirectional and cyclic forcing in a rigid capillary tube. We develop a reduced dimension model, which quantitatively reproduces the observed dynamics, unveil the underlying physics and in particular the sources of the plug instability leading to its rupture. From this model, we are able to derive the critical pressure magnitude required to reopen obstructed pathways. Then we investigated the cyclic dynamics of liquid plugs in rectangular channels, a geometry of the utmost interest for microfluidic systems. In this case, we show that under cyclic pressure forcing, two regimes can be observed depending on the values of the capillary number: one leading to the rupture of the plug and one to stable cyclic oscillations. Finally, in the last part of this work, we study experimentally the cyclic forcing of liquid plugs in tree structures mimicking the geometry of intermediate generation of the lung. These preliminary results show that plugs not ruptured during the first half cycle persist in the airways for a long time and oscillate until their rupture.
13-11-2018
13-11-2018
Thèse
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Etude cinétique et microstructurale de la transformation ordre-désordre dans les alliages Ni2Cr à faible teneur en fer
Etude cinétique et microstructurale de la transformation ordre-désordre dans les alliages Ni2Cr à faible teneur en fer


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La mise en ordre (MEO) chimique des alliages Ni-Cr modifie leurs propriétés mécaniques et est une préoccupation potentielle pour leur utilisation dans les réacteurs à eau sous pression. Dans ces travaux, la caractérisation de la cinétique de MEO par des vieillissements accélérés a été effectuée sur des alliages modèles à faible teneur en fer. L’apparition de la phase ordonnée Ni2Cr se traduit par une augmentation de la dureté. De plus, la mesure du pouvoir thermoélectrique s’est révélée très sensible à l’apparition de la MEO. Le rôle de la teneur en fer dans la cinétique du phénomène est négligeable à basse température (<450 °C), contrairement aux traitements thermiques pratiqués sur les alliages. Nous avons extrapolé nos résultats au cas des alliages industriels où la teneur en fer est plus élevée : le temps d’incubation de la MEO est estimé à 140 ans à 325 °C. La taille nanométrique des domaines ordonnés et leur faible différence de composition avec la matrice désordonnée rendent leur étude délicate. Nous avons utilisé des méthodes avancées de microscopie électronique en transmission pour progresser dans leur description. Grâce au couplage de l’analyse d’images et de cartographies d’orientation, la proportion surfacique des domaines ordonnés a pu être estimée sur un échantillon témoin. Des cartographies chimiques en perte d’énergie révèlent que le fer est en partie ségrégé autour des domaines ordonnés. Ceci remet en cause l’état d’ordre de la phase Ni2Cr, ce qui a été corroboré par des études quantitatives en microdiffraction sur des domaines ordonnés. A l’échelle atomique, les analyses montrent que le fer se substitue de préférence au chrome dans la maille ordonnée.
Chemical ordering in Ni-Cr alloys modifies their mechanical properties and is a potential issue for their use in pressurized water reactors. In this work, ordering kinetics have been determined by accelerated ageing on model alloys with low iron content. The Ni2Cr ordered phase appearance induces a hardness increase. Furthermore, thermoelectric power measurements have been revealed very sensitive to ordering. The iron content does not affect ordering kinetics at low temperatures (<450 °C), contrary to thermal treatments practiced on the alloys. Our results have been extrapolated to the industrial case, where the iron content is higher: ordering incubation time is estimated at 140 years at 325 °C. The nanometric size of ordered domains together with their small difference in chemical composition with the disordered matrix make their study difficult. We used advance characterizations with transmission electron microscopy to progress in their description. Thanks to the coupling of image analysis with orientation mappings, the surface proportion of ordered domains has been estimated on a control sample. Energy loss chemical maps reveal that the iron is partly segregated around ordered domains. This questions the state of order of the Ni2Cr phase, which is corroborated by quantitative microdiffractions achieved on ordered domains. At the atomic scale, analyzes show that iron substitutes preferentially for chromium in the ordered phase.
La mise en ordre (MEO) chimique des alliages Ni-Cr modifie leurs propriétés mécaniques et est une préoccupation potentielle pour leur utilisation dans les réacteurs à eau sous pression. Dans ces travaux, la caractérisation de la cinétique de MEO par des vieillissements accélérés a été effectuée sur des alliages modèles à faible teneur en fer. L’apparition de la phase ordonnée Ni2Cr se traduit par une augmentation de la dureté. De plus, la mesure du pouvoir thermoélectrique s’est révélée très sensible à l’apparition de la MEO. Le rôle de la teneur en fer dans la cinétique du phénomène est négligeable à basse température (<450 °C), contrairement aux traitements thermiques pratiqués sur les alliages. Nous avons extrapolé nos résultats au cas des alliages industriels où la teneur en fer est plus élevée : le temps d’incubation de la MEO est estimé à 140 ans à 325 °C. La taille nanométrique des domaines ordonnés et leur faible différence de composition avec la matrice désordonnée rendent leur étude délicate. Nous avons utilisé des méthodes avancées de microscopie électronique en transmission pour progresser dans leur description. Grâce au couplage de l’analyse d’images et de cartographies d’orientation, la proportion surfacique des domaines ordonnés a pu être estimée sur un échantillon témoin. Des cartographies chimiques en perte d’énergie révèlent que le fer est en partie ségrégé autour des domaines ordonnés. Ceci remet en cause l’état d’ordre de la phase Ni2Cr, ce qui a été corroboré par des études quantitatives en microdiffraction sur des domaines ordonnés. A l’échelle atomique, les analyses montrent que le fer se substitue de préférence au chrome dans la maille ordonnée.
Chemical ordering in Ni-Cr alloys modifies their mechanical properties and is a potential issue for their use in pressurized water reactors. In this work, ordering kinetics have been determined by accelerated ageing on model alloys with low iron content. The Ni2Cr ordered phase appearance induces a hardness increase. Furthermore, thermoelectric power measurements have been revealed very sensitive to ordering. The iron content does not affect ordering kinetics at low temperatures (<450 °C), contrary to thermal treatments practiced on the alloys. Our results have been extrapolated to the industrial case, where the iron content is higher: ordering incubation time is estimated at 140 years at 325 °C. The nanometric size of ordered domains together with their small difference in chemical composition with the disordered matrix make their study difficult. We used advance characterizations with transmission electron microscopy to progress in their description. Thanks to the coupling of image analysis with orientation mappings, the surface proportion of ordered domains has been estimated on a control sample. Energy loss chemical maps reveal that the iron is partly segregated around ordered domains. This questions the state of order of the Ni2Cr phase, which is corroborated by quantitative microdiffractions achieved on ordered domains. At the atomic scale, analyzes show that iron substitutes preferentially for chromium in the ordered phase.
13-11-2018
13-11-2018
Thèse
Thèse
Cette thèse en algorithmique du texte étudie la compression, l'indexation et les requêtes sur un texte annoté. Un texte annoté est un texte sur lequel nous ajoutons des informations. Ce peut être par exemple une recombinaison V(D)J, un marqueur de globules blancs, où le texte est une séquence ADN et les annotations sont des noms de gènes. Le système immunitaire d'une personne se représente par un ensemble de recombinaisons V(D)J. Avec le séquençage à haut débit, on peut avoir accès à des millions de recombinaisons V(D)J qui sont stockées et doivent pouvoir être retrouvées et comparées rapidement. La première contribution de ce manuscrit est une méthode de compression d'un texte annoté qui repose sur le principe du stockage par références. Le texte est découpé en facteurs pointant vers les séquences annotées déjà connues. La seconde contribution propose deux index pour un texte annoté. Ils utilisent une transformée de Burrows-Wheeler indexant le texte ainsi qu'un Wavelet Tree stockant les annotations. Ces index permettent des requêtes efficaces sur le texte, les annotations ou les deux. Nous souhaitons à terme utiliser l'un de ces index pour indexer des recombinaisons V(D)J obtenues dans des services d'hématologie lors du diagnostic et du suivi de patients atteints de leucémie.
This thesis in text algorithm studies the compression, indexation and querying on a labeled text. A labeled text is a text to which we add information. For example: a V(D)J recombination, a marker for lymphocytes, where the text is a DNA sequence and the labels are the genes' names. A person's immune system can be represented with a set of V(D)J recombinations. With high-throughput sequencing, we have access to millions of V(D)J recombinations which are stored and need to be recovered and compared quickly. The first contribution of this manuscript is a compression method for a labeled text which uses the concept of storage by references. The text is divided into sections which point to pre-established labeled sequences. The second contribution offers two indexes for a labeled text. Both use a Burrows-Wheeler transform to index the text and a Wavelet Tree to index the labels. These indexes allow efficient queries on text, labels or both. We would like to use one of these indexes on V(D)J recombinations which are obtained with hematology services from the diagnostic or follow-up of patients suffering from leukemia.
Cette thèse en algorithmique du texte étudie la compression, l'indexation et les requêtes sur un texte annoté. Un texte annoté est un texte sur lequel nous ajoutons des informations. Ce peut être par exemple une recombinaison V(D)J, un marqueur de globules blancs, où le texte est une séquence ADN et les annotations sont des noms de gènes. Le système immunitaire d'une personne se représente par un ensemble de recombinaisons V(D)J. Avec le séquençage à haut débit, on peut avoir accès à des millions de recombinaisons V(D)J qui sont stockées et doivent pouvoir être retrouvées et comparées rapidement. La première contribution de ce manuscrit est une méthode de compression d'un texte annoté qui repose sur le principe du stockage par références. Le texte est découpé en facteurs pointant vers les séquences annotées déjà connues. La seconde contribution propose deux index pour un texte annoté. Ils utilisent une transformée de Burrows-Wheeler indexant le texte ainsi qu'un Wavelet Tree stockant les annotations. Ces index permettent des requêtes efficaces sur le texte, les annotations ou les deux. Nous souhaitons à terme utiliser l'un de ces index pour indexer des recombinaisons V(D)J obtenues dans des services d'hématologie lors du diagnostic et du suivi de patients atteints de leucémie.
This thesis in text algorithm studies the compression, indexation and querying on a labeled text. A labeled text is a text to which we add information. For example: a V(D)J recombination, a marker for lymphocytes, where the text is a DNA sequence and the labels are the genes' names. A person's immune system can be represented with a set of V(D)J recombinations. With high-throughput sequencing, we have access to millions of V(D)J recombinations which are stored and need to be recovered and compared quickly. The first contribution of this manuscript is a compression method for a labeled text which uses the concept of storage by references. The text is divided into sections which point to pre-established labeled sequences. The second contribution offers two indexes for a labeled text. Both use a Burrows-Wheeler transform to index the text and a Wavelet Tree to index the labels. These indexes allow efficient queries on text, labels or both. We would like to use one of these indexes on V(D)J recombinations which are obtained with hematology services from the diagnostic or follow-up of patients suffering from leukemia.
12-11-2018
12-11-2018
Thèse
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Ondes scélérates dans les fibres optiques biréfringentes
Ondes scélérates dans les fibres optiques biréfringentes


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Le travail de cette thèse a porté sur l'étude de la propagation d'ondes dans une fibre optique à biréfringence forte. Nous avons procédé à une caractérisation générale de l'instabilité modulationelle en fonction des biréfringences linéaire et non linéaire, en dispersion anormale et surtout en dispersion normale. L'étude a été consacrée à une fibre optique non linéaire en régime "pulsé", où l'excitation n'est pas étendue mais plutôt localisée. Dans ce cas, l'analyse de stabilité linéaire standard ne parvient pas à décrire l'évolution linéaire de cette perturbation. Ainsi, nous avons eu recours à un problème à valeur initiale menant aux deux régimes convectif et absolu. Nons avons ensuite mis en évidence, pour la première fois, une transition du régime absolu vers le régime convectif, en caractérisant chacun des deux régimes en fonction des biréfringences. Les résultats numériques sont en excellent accord avec nos prédictions analytiques. Nous avons évalué l'impact de la brisure de symétrie sur la génération des supercontinuums. Ces derniers jouent un rôle primordial dans la formation des ondes scélérates. Nous avons opté pour une analyse statistique basée sur la fonction de densité de probabilité des pics les plus intenses. Nous avons analysé l'impact du "walk off" et de la dispersion d'ordre trois sur l'émergence de ces ondes. Nos simulations numériques montrent que les ondes scélérates peuvent être contrôlées par la biréfringence linéaire et elles sont encore plus prononcées en présence de la dispersion d'ordre trois. Finalement, une optimisation de la génération des ondes scélérates nous a permis de trouver une onde géante, reproduite par le soliton de Peregrine.
The work of this thesis has focused on the study of wave propagation in a high birefringent fiber. We have carried out a general characterization of the modulational instability as a function of the linear and nonlinear birefringences, in abnormal dispersion and especially in normal dispersion. The study was devoted to a non-linear optical fiber in a "pulsed" regime, where the excitation is not extended but rather localized in time. In this case, standard linear stability analysis fails to describe the linear evolution of this type of perturbations. Thus, we reformulate the problem as an initial value problem leading to convective and absolute instabilities. Then, we evidenced, for the first time, a transition from the absolute to the convective regime and we characterized each of them by linear and nonlinear birefringences. Numerical results are in excellent agreement with our analytical predictions. We evaluated the impact of the symmetry breaking on the generation of supercontinuums that play a crucial role in the formation of rogue waves. We performed a statistical analysis based on the probability density function of the most intense peaks. We analyzed the impact of the "walk off" and the third order dispersion on the emergence of these waves in abnormal and normal dispersion. The results of the numerical integration of the governing equations show that the rogue waves can be controlled by linear birefringence and are even more pronounced in presence of the third order dispersion. Finally, an optimization of the generation of extreme waves has allowed us to find a giant wave, reproduced by Pergerine soliton.
Le travail de cette thèse a porté sur l'étude de la propagation d'ondes dans une fibre optique à biréfringence forte. Nous avons procédé à une caractérisation générale de l'instabilité modulationelle en fonction des biréfringences linéaire et non linéaire, en dispersion anormale et surtout en dispersion normale. L'étude a été consacrée à une fibre optique non linéaire en régime "pulsé", où l'excitation n'est pas étendue mais plutôt localisée. Dans ce cas, l'analyse de stabilité linéaire standard ne parvient pas à décrire l'évolution linéaire de cette perturbation. Ainsi, nous avons eu recours à un problème à valeur initiale menant aux deux régimes convectif et absolu. Nons avons ensuite mis en évidence, pour la première fois, une transition du régime absolu vers le régime convectif, en caractérisant chacun des deux régimes en fonction des biréfringences. Les résultats numériques sont en excellent accord avec nos prédictions analytiques. Nous avons évalué l'impact de la brisure de symétrie sur la génération des supercontinuums. Ces derniers jouent un rôle primordial dans la formation des ondes scélérates. Nous avons opté pour une analyse statistique basée sur la fonction de densité de probabilité des pics les plus intenses. Nous avons analysé l'impact du "walk off" et de la dispersion d'ordre trois sur l'émergence de ces ondes. Nos simulations numériques montrent que les ondes scélérates peuvent être contrôlées par la biréfringence linéaire et elles sont encore plus prononcées en présence de la dispersion d'ordre trois. Finalement, une optimisation de la génération des ondes scélérates nous a permis de trouver une onde géante, reproduite par le soliton de Peregrine.
The work of this thesis has focused on the study of wave propagation in a high birefringent fiber. We have carried out a general characterization of the modulational instability as a function of the linear and nonlinear birefringences, in abnormal dispersion and especially in normal dispersion. The study was devoted to a non-linear optical fiber in a "pulsed" regime, where the excitation is not extended but rather localized in time. In this case, standard linear stability analysis fails to describe the linear evolution of this type of perturbations. Thus, we reformulate the problem as an initial value problem leading to convective and absolute instabilities. Then, we evidenced, for the first time, a transition from the absolute to the convective regime and we characterized each of them by linear and nonlinear birefringences. Numerical results are in excellent agreement with our analytical predictions. We evaluated the impact of the symmetry breaking on the generation of supercontinuums that play a crucial role in the formation of rogue waves. We performed a statistical analysis based on the probability density function of the most intense peaks. We analyzed the impact of the "walk off" and the third order dispersion on the emergence of these waves in abnormal and normal dispersion. The results of the numerical integration of the governing equations show that the rogue waves can be controlled by linear birefringence and are even more pronounced in presence of the third order dispersion. Finally, an optimization of the generation of extreme waves has allowed us to find a giant wave, reproduced by Pergerine soliton.
09-11-2018
09-11-2018
Thèse
Thèse

Monitoring of aerosol chemical composition by remote sensing: Verification of the concept and methodology development
Monitoring of aerosol chemical composition by remote sensing: Verification of the concept and methodology development


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La détermination de la composition chimique des aérosols atmosphériques est essentielle pour le climat terrestre et l’environnement. Néanmoins, les mesures in situ qui permettent d’accéder à cette composition sont limitées et les modèles de chimie-transport peuvent ne pas bien représenter la réalité. Notre travail de thèse a consisté à développer une nouvelle approche afin de remonter à la composition des aérosols à grande échelle par télédétection. Les modèles de mélange des composants des aérosols, soit par proportion en volume soit par l’approximation de Maxwell Garnett qui relient les propriétés optiques à la composition, ont été incorporés dans l’algorithme de restitution des propriétés atmosphériques (GRASP). La nouveauté du concept réside dans la restitution directe des composants chimiques de l’aérosol plutôt que dans une estimation indirecte à partir des propriétés optiques retrouvées. Les tests synthétiques ont montré une sensibilité des observations du satellite POLDER/PARASOL à la présence d’éléments chimiques clés des aérosols. La méthodologie a ensuite été appliquée aux mesures réelles. Les caractéristiques optiques dérivées de PARASOL en utilisant le module de composition chimique ont montré un bon accord (R de ~ 0,9 pour l’épaisseur optique) avec nos mesures de référence — le réseau AERONET. La méthodologie a aussi été appliquée aux mesures de AERONET. Les variabilités spatiale et temporelle de la composition de l’aérosol ainsi retrouvée correspondent bien à nos attentes. La composition obtenue a également été validée à l’aide de données de campagne de terrain et a pu être comparée avec les simulations réalisées avec le modèle chimie-transport GOCART.
Determination of atmospheric aerosol chemical composition has a great importance for Earth’s climate and environment. However, in situ measurements that enable determination of aerosol composition are limited in time and space, while simulations by chemical transport models may not accurately describe the reality. The current thesis presents a novel methodology for monitoring of aerosol composition by remote sensing on large spatial and temporal scale. Namely, the volume-weighted and Maxwell Garnett models, which link the aerosol optical properties and chemical composition, were incorporated into the first versatile algorithm (GRASP) that derives the atmospheric properties from remote sensing. The concept proposes the direct retrieval of fractions of aerosol chemical components instead of post-processing estimate of the aerosol composition from the retrieved optical properties (refractive index, aerosol sizes). The tests showed sufficient sensitivity of the POLDER/PARASOL satellite observations to presence of key aerosol chemical elements. Then, the methodology was applied for the real PARASOL measurements. The aerosol optical characteristics derived from PARASOL using the chemical composition module demonstrated a good agreement with our reference measurements – AERONET ground-based network (e.g., R of ~ 0.9 for aerosol optical thickness). The methodology was then applied to the AERONET measurements as well. The obtained spatial and temporal patterns of aerosol composition agree well with known physical expectations. The retried aerosol composition was validated using available field campaign data and inter-compared with GOCART chemical transport model simulations.
La détermination de la composition chimique des aérosols atmosphériques est essentielle pour le climat terrestre et l’environnement. Néanmoins, les mesures in situ qui permettent d’accéder à cette composition sont limitées et les modèles de chimie-transport peuvent ne pas bien représenter la réalité. Notre travail de thèse a consisté à développer une nouvelle approche afin de remonter à la composition des aérosols à grande échelle par télédétection. Les modèles de mélange des composants des aérosols, soit par proportion en volume soit par l’approximation de Maxwell Garnett qui relient les propriétés optiques à la composition, ont été incorporés dans l’algorithme de restitution des propriétés atmosphériques (GRASP). La nouveauté du concept réside dans la restitution directe des composants chimiques de l’aérosol plutôt que dans une estimation indirecte à partir des propriétés optiques retrouvées. Les tests synthétiques ont montré une sensibilité des observations du satellite POLDER/PARASOL à la présence d’éléments chimiques clés des aérosols. La méthodologie a ensuite été appliquée aux mesures réelles. Les caractéristiques optiques dérivées de PARASOL en utilisant le module de composition chimique ont montré un bon accord (R de ~ 0,9 pour l’épaisseur optique) avec nos mesures de référence — le réseau AERONET. La méthodologie a aussi été appliquée aux mesures de AERONET. Les variabilités spatiale et temporelle de la composition de l’aérosol ainsi retrouvée correspondent bien à nos attentes. La composition obtenue a également été validée à l’aide de données de campagne de terrain et a pu être comparée avec les simulations réalisées avec le modèle chimie-transport GOCART.
Determination of atmospheric aerosol chemical composition has a great importance for Earth’s climate and environment. However, in situ measurements that enable determination of aerosol composition are limited in time and space, while simulations by chemical transport models may not accurately describe the reality. The current thesis presents a novel methodology for monitoring of aerosol composition by remote sensing on large spatial and temporal scale. Namely, the volume-weighted and Maxwell Garnett models, which link the aerosol optical properties and chemical composition, were incorporated into the first versatile algorithm (GRASP) that derives the atmospheric properties from remote sensing. The concept proposes the direct retrieval of fractions of aerosol chemical components instead of post-processing estimate of the aerosol composition from the retrieved optical properties (refractive index, aerosol sizes). The tests showed sufficient sensitivity of the POLDER/PARASOL satellite observations to presence of key aerosol chemical elements. Then, the methodology was applied for the real PARASOL measurements. The aerosol optical characteristics derived from PARASOL using the chemical composition module demonstrated a good agreement with our reference measurements – AERONET ground-based network (e.g., R of ~ 0.9 for aerosol optical thickness). The methodology was then applied to the AERONET measurements as well. The obtained spatial and temporal patterns of aerosol composition agree well with known physical expectations. The retried aerosol composition was validated using available field campaign data and inter-compared with GOCART chemical transport model simulations.
09-11-2018
09-11-2018
Thèse
Thèse

Retrieving global sources of aerosol emissions from satellite observations
Retrieving global sources of aerosol emissions from satellite observations


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La compréhension du rôle des aérosols atmosphériques dans le fonctionnement du système terre-atmosphère est limitée par les incertitudes sur leur répartition spatiale, leur composition et leurs sources. Si leurs impacts sur le changement climatique et l’environnement peuvent être évalués grâce aux modèles de chimie-transport, ces incertitudes en limitent la précision. Les observations satellitaires ont la capacité de fournir à l’échelle globale des informations précises sur un certain nombre de paramètres « aérosols » mais elles sont limitées par les conditions nuageuses, la périodicité des orbites et par le contenu en information, c’est-à-dire le type de paramètres que l’on peut retrouver suivant la nature de ces observations. Une approche prometteuse consiste à améliorer les champs d’émission des modèles en utilisant le principe de la modélisation inverse. Dans cette étude, nous avons conçu une méthode de restitution simultanée des sources d’émission de poussières désertiques, de carbone suie et de carbone organique à partir des produits satellitaires (POLDER/PARASOL) dérivés en utilisant l’algorithme GRASP, conjointement à une modélisation inverse du modèle GEOS-Chem. Cela nous a permis de créer une base de données d’émissions globales d’aérosols sur la période 2006 – 2011. Des simulations réalisées avec les modèles directs GEOS-Chem et GEOS-5/GOCART utilisant cette base de données montrent bien entendu un bon accord avec des observations POLDER mais aussi une nette amélioration de la modélisation de l’aérosol à l’échelle globale lorsque l’on compare les sorties à des mesures indépendantes du réseau AERONET ou à d’autres mesures spatiales (MODIS, MISR, OMI).
Understanding of the role that atmospheric aerosol play in the Earth-atmosphere system is limited by uncertainties in aerosol distribution, composition and sources. Thus, accurate chemical transport model simulation systems are crucial needed to analyse and predict atmospheric aerosols and their impacts on climate change and environment. Satellite observations have ability to provide an extensive spatial coverage and accurate aerosol products, however, are constrained by clear-sky condition, global coverage orbit cycle and information content. One of the most promising approaches is to reduce model uncertainty by improving the aerosol emission fields (i.e., model input) by means of inverse modeling relying on satellite observations as a constrain. In this study, we designed a method of simultaneous retrievals of desert dust, black carbon and organic carbon aerosol emission sources using aerosol data obtained from GRASP algorithm applied to POLDER/PARASOL satellite observations, and relying on the GEOS-Chem inverse modeling framework. Then, a satellite-based global aerosol emission database (2006-2011) has been developed. This aerosol emission database has been further evaluated by utilization in GEOS-Chem and GEOS-5/GOCART models. The model posterior simulation of aerosol properties employing the retrieved emissions shows a better agreement than the model prior simulation; it is true for not only fitted PARASOL products, but also for completely independent measurements from ground-based AERONET and satellites aerosol products (e.g., MODIS, MISR, OMI). The results suggest that the satellite-based aerosol emission database improves overall global aerosol modeling.
La compréhension du rôle des aérosols atmosphériques dans le fonctionnement du système terre-atmosphère est limitée par les incertitudes sur leur répartition spatiale, leur composition et leurs sources. Si leurs impacts sur le changement climatique et l’environnement peuvent être évalués grâce aux modèles de chimie-transport, ces incertitudes en limitent la précision. Les observations satellitaires ont la capacité de fournir à l’échelle globale des informations précises sur un certain nombre de paramètres « aérosols » mais elles sont limitées par les conditions nuageuses, la périodicité des orbites et par le contenu en information, c’est-à-dire le type de paramètres que l’on peut retrouver suivant la nature de ces observations. Une approche prometteuse consiste à améliorer les champs d’émission des modèles en utilisant le principe de la modélisation inverse. Dans cette étude, nous avons conçu une méthode de restitution simultanée des sources d’émission de poussières désertiques, de carbone suie et de carbone organique à partir des produits satellitaires (POLDER/PARASOL) dérivés en utilisant l’algorithme GRASP, conjointement à une modélisation inverse du modèle GEOS-Chem. Cela nous a permis de créer une base de données d’émissions globales d’aérosols sur la période 2006 – 2011. Des simulations réalisées avec les modèles directs GEOS-Chem et GEOS-5/GOCART utilisant cette base de données montrent bien entendu un bon accord avec des observations POLDER mais aussi une nette amélioration de la modélisation de l’aérosol à l’échelle globale lorsque l’on compare les sorties à des mesures indépendantes du réseau AERONET ou à d’autres mesures spatiales (MODIS, MISR, OMI).
Understanding of the role that atmospheric aerosol play in the Earth-atmosphere system is limited by uncertainties in aerosol distribution, composition and sources. Thus, accurate chemical transport model simulation systems are crucial needed to analyse and predict atmospheric aerosols and their impacts on climate change and environment. Satellite observations have ability to provide an extensive spatial coverage and accurate aerosol products, however, are constrained by clear-sky condition, global coverage orbit cycle and information content. One of the most promising approaches is to reduce model uncertainty by improving the aerosol emission fields (i.e., model input) by means of inverse modeling relying on satellite observations as a constrain. In this study, we designed a method of simultaneous retrievals of desert dust, black carbon and organic carbon aerosol emission sources using aerosol data obtained from GRASP algorithm applied to POLDER/PARASOL satellite observations, and relying on the GEOS-Chem inverse modeling framework. Then, a satellite-based global aerosol emission database (2006-2011) has been developed. This aerosol emission database has been further evaluated by utilization in GEOS-Chem and GEOS-5/GOCART models. The model posterior simulation of aerosol properties employing the retrieved emissions shows a better agreement than the model prior simulation; it is true for not only fitted PARASOL products, but also for completely independent measurements from ground-based AERONET and satellites aerosol products (e.g., MODIS, MISR, OMI). The results suggest that the satellite-based aerosol emission database improves overall global aerosol modeling.
08-11-2018
08-11-2018
Thèse
Thèse

Effet de l’influence de l’hydroxyde d’aluminium sur les propriétés pouzzolaniques des minéraux argileux de type 1/1
Effet de l’influence de l’hydroxyde d’aluminium sur les propriétés pouzzolaniques des minéraux argileux de type 1/1


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L’étude consiste à mettre au point un co-produit argile/hydroxyde d’aluminium afin de valoriser une partie des produits locaux du Cameroun enrichie en minéraux argileux dont le diamètre est inférieur à 20 µm. Deux types de kaolins, un kaolin commercial acheté en France et un kaolin brut prélevé au Cameroun ont été caractérisés par des analyses chimiques, minéralogiques et thermiques avant d’être enrichis en hydroxyde d’aluminium amorphe (10 et 20%). L’activité pouzzolanique des différentes formulations a été évaluée par méthode indirecte en mesurant l’indice d’activité des différents échantillons et par méthode direct par l’essai chapelle modifié. Il ressort que la composition minéralogique du Kaolin du Cameroun diffère de celui commercialisé par la présence de 8% de gibbsite dans sa structure et d’une kaolinite à l’état semi-amorphe. Les essais mécaniques ont montrés que la substitution du ciment par le kaolin commercial contenant 10% d’hydroxyde d’aluminium amorphe améliore les propriétés mécaniques des mortiers au 28ième jour par rapport à ces homologues fait de kaolin commercial simple ou substitué à 20% d’hydroxyde d’aluminium amorphe. Il confirme l’existence d’un seuil maximal d’hydroxyde d’aluminium à introduire dans les formulations. Le kaolin du Cameroun quant à lui présente une activité pouzzolanique à 7 et 28 jours et des indices d’activité supérieurs à son semblable enrichit à 10% d’hydroxyde d’aluminium. Par ailleurs, l’essai chapelle révèle que les deux kaolins, lorsqu’ils sont enrichis en hydroxyde d’aluminium amorphe présentent une activité pouzzolanique et que le kaolin du Cameroun substitué à 10% d’hydroxyde d’aluminium est plus pouzzolanique. Les analyses à la Diffractométrie de Rayons X et à la Microscopie Electronique à Balayage fait sur les mortiers ont montrés que plus on substitue l’hydroxyde d’aluminium amorphe au ciment, plus il bloque la formation de C-S-H dans les mortiers. Celui-ci en se libérant plus tard et augmente les résistances en compression des mortiers à long terme.
The study consists in to work out a new product kaolinite / aluminum hydroxide co-product in order to enhance some of Cameroon's local products enriched with clay minerals whose diameter is less than 20 μm. Two types of kaolins, commercial kaolin purchased in France and raw kaolin taken in Cameroon were characterized by chemical, mineralogical and thermal analyzes before being enriched with amorphous aluminum hydroxide (10 and 20%). Then the pozzolanic activity of the different formulations was evaluated indirectly by measuring the activity index of the various samples and by direct method with the modified chapel Test. It appears that the mineralogical composition of Cameroon's Kaolin differs from that marketed by the presence of 8% of gibbsite in its structure and semi-amorphous kaolinite. Mechanical tests have shown that the substitution of the cement with commercial kaolin containing 10% amorphous aluminum hydroxide improves the mechanical properties of the mortars on the 28th day compared to these homologues made of commercial kaolin or substituted with 20% amorphous Aluminum hydroxide. It confirms the existence of a maximum threshold of aluminum hydroxide to be introduced into the formulations. Cameroon kaolin has a pozzolanic activity at 7 and 28 days and activity index greater than its similar enrichment to 10% of aluminum hydroxide. In addition, the modified chapel test revealed that both kaolins amorphous aluminum hydroxide enrichments exhibited pozzolanic activity and that Cameroon kaolin substituted with 10% aluminum hydroxide was the most pozzolanic. X-ray diffractometric and scanning electron microscopy analyzes done on the mortars show that the more amorphous aluminum hydroxide is substituted to cement, the more CSH formation is blocked in the mortar structure. This one when is released later increases the compressive strength of the mortars in the long term
L’étude consiste à mettre au point un co-produit argile/hydroxyde d’aluminium afin de valoriser une partie des produits locaux du Cameroun enrichie en minéraux argileux dont le diamètre est inférieur à 20 µm. Deux types de kaolins, un kaolin commercial acheté en France et un kaolin brut prélevé au Cameroun ont été caractérisés par des analyses chimiques, minéralogiques et thermiques avant d’être enrichis en hydroxyde d’aluminium amorphe (10 et 20%). L’activité pouzzolanique des différentes formulations a été évaluée par méthode indirecte en mesurant l’indice d’activité des différents échantillons et par méthode direct par l’essai chapelle modifié. Il ressort que la composition minéralogique du Kaolin du Cameroun diffère de celui commercialisé par la présence de 8% de gibbsite dans sa structure et d’une kaolinite à l’état semi-amorphe. Les essais mécaniques ont montrés que la substitution du ciment par le kaolin commercial contenant 10% d’hydroxyde d’aluminium amorphe améliore les propriétés mécaniques des mortiers au 28ième jour par rapport à ces homologues fait de kaolin commercial simple ou substitué à 20% d’hydroxyde d’aluminium amorphe. Il confirme l’existence d’un seuil maximal d’hydroxyde d’aluminium à introduire dans les formulations. Le kaolin du Cameroun quant à lui présente une activité pouzzolanique à 7 et 28 jours et des indices d’activité supérieurs à son semblable enrichit à 10% d’hydroxyde d’aluminium. Par ailleurs, l’essai chapelle révèle que les deux kaolins, lorsqu’ils sont enrichis en hydroxyde d’aluminium amorphe présentent une activité pouzzolanique et que le kaolin du Cameroun substitué à 10% d’hydroxyde d’aluminium est plus pouzzolanique. Les analyses à la Diffractométrie de Rayons X et à la Microscopie Electronique à Balayage fait sur les mortiers ont montrés que plus on substitue l’hydroxyde d’aluminium amorphe au ciment, plus il bloque la formation de C-S-H dans les mortiers. Celui-ci en se libérant plus tard et augmente les résistances en compression des mortiers à long terme.
The study consists in to work out a new product kaolinite / aluminum hydroxide co-product in order to enhance some of Cameroon's local products enriched with clay minerals whose diameter is less than 20 μm. Two types of kaolins, commercial kaolin purchased in France and raw kaolin taken in Cameroon were characterized by chemical, mineralogical and thermal analyzes before being enriched with amorphous aluminum hydroxide (10 and 20%). Then the pozzolanic activity of the different formulations was evaluated indirectly by measuring the activity index of the various samples and by direct method with the modified chapel Test. It appears that the mineralogical composition of Cameroon's Kaolin differs from that marketed by the presence of 8% of gibbsite in its structure and semi-amorphous kaolinite. Mechanical tests have shown that the substitution of the cement with commercial kaolin containing 10% amorphous aluminum hydroxide improves the mechanical properties of the mortars on the 28th day compared to these homologues made of commercial kaolin or substituted with 20% amorphous Aluminum hydroxide. It confirms the existence of a maximum threshold of aluminum hydroxide to be introduced into the formulations. Cameroon kaolin has a pozzolanic activity at 7 and 28 days and activity index greater than its similar enrichment to 10% of aluminum hydroxide. In addition, the modified chapel test revealed that both kaolins amorphous aluminum hydroxide enrichments exhibited pozzolanic activity and that Cameroon kaolin substituted with 10% aluminum hydroxide was the most pozzolanic. X-ray diffractometric and scanning electron microscopy analyzes done on the mortars show that the more amorphous aluminum hydroxide is substituted to cement, the more CSH formation is blocked in the mortar structure. This one when is released later increases the compressive strength of the mortars in the long term
08-11-2018
08-11-2018
Thèse
Thèse

Développement d’un modèle de culture tridimensionnelle à partir d’explants entériques pour l’étude de la cryptosporidiose
Développement d’un modèle de culture tridimensionnelle à partir d’explants entériques pour l’étude de la cryptosporidiose


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Plus de 20 % des cancers sont dus à une infection virale, bactérienne ou parasitaire. En effet, le parasite Cryptosporidium parvum (C. parvum) qui est capable d’induire, chez des souris immunodéprimées, le développement d'adénocarcinomes invasifs au niveau gastro-intestinal. Cependant, la compréhension de la pathogénicité de Cryptosporidium a été limitée par l'absence d'un système de culture en continu et à long terme. Il est donc indispensable d’améliorer les systèmes de culture in vitro en mimant le plus possible les conditions de l’in vivo. J’ai participé tout d’abord à la réalisation d’une étude épidémiologique sur des patients Libanais atteints ou non de néoplasies/adénocarcinomes digestifs. Le taux d’infection à Cryptosporidium était significativement plus élevé chez les patients atteints de cancers coliques comparativement aux autres groupes de patients. Offrant ainsi de nouveaux arguments en faveur d’un lien entre l’infection à Cryptosporidium et la pathologie cancéreuse chez l’homme. Ensuite, j’ai développé un modèle de culture tridimensionnelle (3D) à partir d’un côlon murin adulte. Ce système a permis le maintien de l’infection pendant 35 jours et il a mis en évidence le développement in vitro de lésions néoplasiques 27 jours post infection. Il s’agit, de la première description d'une induction de néoplasies intraépithéliales de bas grade dans un système de culture 3D, par un parasite. Afin d’automatiser ce système, j’y ai associé un dispositif de microfluidique. Ce dernier a permis le maintien de la culture pendant 8 jours. Il s’agit de la première description d'une culture tissulaire d’intestin sur un dispositif microfluidique viable pour 8 jours.
Almost 20% of cancers are due to a viral, bacterial or parasitic infection. For instance, Cryptosporidium parvum (C. parvum) was found to induce the development of an invasive digestive adenocarcinomas in an experimental model of SCID mice. However, the understanding of the pathogenesis of Cryptosporidium has been limited by the lack of a long-term culture system. It is therefore essential to improve the in vitro culture systems by trying to mimic the in vivo conditions. Firstly, the association between Cryptosporidium infection and cancer development was investigated through an epidemiological study among cohorts of Lebanese patients with or without recent diagnosis of digestive cancer before any treatment. A high rate of Cryptosporidium was detected in biopsies from Lebanese patients with digestive neoplasia/adenocarcinoma. These results showed that Cryptosporidium is associated with human colon cancer being maybe a potential etiological agent of this disease. In the second part, a three dimensional (3D) Cryptosporidium culture model was developed from adult murine colon. This system allowed the reproduction of neoplasic lesions at 27 days post-infection, providing new evidence of the role of the parasite in the induction of carcinogenesis. This is the first description of a low-grade intraepithelial neoplasia induction after parasite infection in a 3D culture. Finally, in order to automatize the culture, a microfluidics device for explant culture was designed. An explant culture was maintained for almost 8 days using this microfluidic device. To our knowledge, this is the first description of a gut tissue culture on a microfluidic device that was viable for 8 days.
Plus de 20 % des cancers sont dus à une infection virale, bactérienne ou parasitaire. En effet, le parasite Cryptosporidium parvum (C. parvum) qui est capable d’induire, chez des souris immunodéprimées, le développement d'adénocarcinomes invasifs au niveau gastro-intestinal. Cependant, la compréhension de la pathogénicité de Cryptosporidium a été limitée par l'absence d'un système de culture en continu et à long terme. Il est donc indispensable d’améliorer les systèmes de culture in vitro en mimant le plus possible les conditions de l’in vivo. J’ai participé tout d’abord à la réalisation d’une étude épidémiologique sur des patients Libanais atteints ou non de néoplasies/adénocarcinomes digestifs. Le taux d’infection à Cryptosporidium était significativement plus élevé chez les patients atteints de cancers coliques comparativement aux autres groupes de patients. Offrant ainsi de nouveaux arguments en faveur d’un lien entre l’infection à Cryptosporidium et la pathologie cancéreuse chez l’homme. Ensuite, j’ai développé un modèle de culture tridimensionnelle (3D) à partir d’un côlon murin adulte. Ce système a permis le maintien de l’infection pendant 35 jours et il a mis en évidence le développement in vitro de lésions néoplasiques 27 jours post infection. Il s’agit, de la première description d'une induction de néoplasies intraépithéliales de bas grade dans un système de culture 3D, par un parasite. Afin d’automatiser ce système, j’y ai associé un dispositif de microfluidique. Ce dernier a permis le maintien de la culture pendant 8 jours. Il s’agit de la première description d'une culture tissulaire d’intestin sur un dispositif microfluidique viable pour 8 jours.
Almost 20% of cancers are due to a viral, bacterial or parasitic infection. For instance, Cryptosporidium parvum (C. parvum) was found to induce the development of an invasive digestive adenocarcinomas in an experimental model of SCID mice. However, the understanding of the pathogenesis of Cryptosporidium has been limited by the lack of a long-term culture system. It is therefore essential to improve the in vitro culture systems by trying to mimic the in vivo conditions. Firstly, the association between Cryptosporidium infection and cancer development was investigated through an epidemiological study among cohorts of Lebanese patients with or without recent diagnosis of digestive cancer before any treatment. A high rate of Cryptosporidium was detected in biopsies from Lebanese patients with digestive neoplasia/adenocarcinoma. These results showed that Cryptosporidium is associated with human colon cancer being maybe a potential etiological agent of this disease. In the second part, a three dimensional (3D) Cryptosporidium culture model was developed from adult murine colon. This system allowed the reproduction of neoplasic lesions at 27 days post-infection, providing new evidence of the role of the parasite in the induction of carcinogenesis. This is the first description of a low-grade intraepithelial neoplasia induction after parasite infection in a 3D culture. Finally, in order to automatize the culture, a microfluidics device for explant culture was designed. An explant culture was maintained for almost 8 days using this microfluidic device. To our knowledge, this is the first description of a gut tissue culture on a microfluidic device that was viable for 8 days.
08-11-2018
08-11-2018
Thèse
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Cité Scientifique BP 30155 59653 VILLENEUVE D'ASCQ CEDEX Tél.:+33 (0)3 20 43 44 10