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NMR study of 14-3-3 protein-protein interactions and modulation thereof by small molecules

/ Seco Martins Marques Neves João Filipe / Université Lille1 - Sciences et Technologies / 02-10-2019
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Les protéines 14-3-3 sont des protéines adaptatrices qui exercent leurs fonctions biologiques en modulant l’activité de centaines d’autres protéines. De part leur impressionnant interactome, les protéines 14-3-3 sont des acteurs qui influencent de nombreux événements cellulaires et, par conséquent, de maladies associées. La stabilisation ou l’inhibition sélective d’interactions protéine-protéine (IPP) de 14-3-3 sont considérées comme des approches prometteuses pour trouver des thérapies innovantes contre des maladies comme la maladie d’Alzheimer, certains cancers ou la maladie de Parkinson. Notre premier but afin de trouver des petites molécules capables de moduler ces cibles a été d’étudier au niveau moléculaire des IPP de 14-3-3. Dans ce but, nous avons utilisé la Résonance Magnétique Nucléaire (RMN) pour attribuer les déplacements chimiques des atomes du squelette de 14-3-3σ. Nous avons ensuite étudié l’interaction entre 14-3-3 et la protéine Tau phosphorylée. Nous avons découvert que Tau se lie strictement dans la cavité amphipathique de 14-3-3 et peut s’ancrer aux deux monomères du dimère de 14-3-3. Nous avons aussi étudié l’interaction 14-3-3/p53 et avons découvert, en utilisant la RMN, que l’affinité du peptide p53 envers 14-3-3 est liée à des interactions intramoléculaires au niveau du peptide. Nous nous sommes enfin focalisés sur l’optimisation d’expériences RMN visant le criblage et la caractérisation de l’activité des petites molécules qui se lient à 14-3-3 ou à des complexes de 14-3-3 avec des peptides phosphorylés. Nous avons aussi utilisé des peptides phospho-mimétiques pour inhiber l’interaction 14-3-3/Tau. D’autre part, nous avons criblé une bibliothèque de fragments contre 14-3-3σ et trouvé trois hits qui se lient à des régions différentes de la protéine. Des expériences RMN ont ensuite permis de caractériser l’activité de certaines petites molécules actives sur des complexes de 14-3-3 avec, par exemple des peptides de p53 ou p65, et nous avons aussi démontré la capacité de certains de ces composés à stabiliser les complexes.

Eco-technologies for immobilizing redox enzymes on conductive textiles, for sustainable development

/ Kahoush May / Université Lille1 - Sciences et Technologies, Högskolan i Borås (Suède), Soochow university (Suzhou, China) / 01-10-2019
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L'immobilisation d'enzymes sur des supports conducteurs d’électricité est nécessaire afin d’améliorer leur bioactivité et leur stabilité, pour une utilisation et une réutilisation dans des applications dépendant de la réponse bio-électrochimique, telles que des bioélectrodes, des biocapteurs ou des piles à biocarburant. Cependant, les méthodes d'immobilisation utilisées rencontrent encore de nombreux défis en termes de risques pour la santé et d'impact environnemental. Il est donc important de trouver des approches équilibrées et respectueuses de l’environnement pour parvenir à une immobilisation efficace avec un minimum de conséquences néfastes. Ainsi, dans le cadre de cette thèse, l’utilisation d’écotechnologies telles que le plasma froid, le dépôt de polymère conducteur biocompatible (PEDOT: PSS) et d’un agent de réticulation biologiquement basé sur la génipine, peu toxique, permettant l'immobilisation de glucose oxydase (GOx) sur des textiles nontissés à base de fibres de carbone a été étudiée. Ces textiles à base de carbone, quelle que soit leur hydrophobicité, sont des matériaux robustes à utiliser comme alternative aux métaux rigides onéreux, car ils possèdent une bonne conductivité électrique et une bonne résistance à la corrosion dans différents milieux. Les résultats obtenus ont montré que le traitement plasma froid avec un mélange gazeux d'azote et d'oxygène était efficace pour fonctionnaliser la surface des nontissés de carbone vierge et ceuxrevêtus de PEDOT: PSS. Une augmentation des énergies de surface des fibres de carbone facilite l’immobilisation de GOx par adsorption physique avec une bioactivité maintenue et une meilleure capacité de réutilisation. En outre, l’immobilisation de GOx au moyen de génipine en tant qu’agent de réticulation améliore de façon remarquable la stabilité des performances des feutres de carbone bio-fonctionnalisés. Cet agent de réticulation s'est révélé capable de réticuler directement les enzymes sans matrice ni hydrogel. Enfin, les textiles de carbone bio-fonctionnalisés obtenus ont été principalement évalués pour une utilisation dans des applications durables pour le traitement des eaux usées telles que la Bio-Fenton (BF) et la Bio-Electro-Fenton enzymatique (BEF). Les résultats ont montré que la bioactivité et la bio-activité électrique du GOx immobilisé étaient prometteuses pour l’élimination de la couleur du colorant réactif Remazol Blue RR et sa dégradation partielle à partir de la solution dans les deux traitements, ce qui a prouvé l’efficacité des méthodes d’immobilisation choisies pour la production de textiles bioactifs. Ces textiles peuvent être utilisés comme électrodes pour la production d'énergie et la dépollution.

Étude des attentes et de la perception du consommateur sur les marques de mode éthique, et de leur lien avec les paramètres textiles selon les méthodes Kansai et de l'ACV

/ Wagner Melissa Monika / Université Lille1 - Sciences et Technologies, Universitatea tehnică "Gheorghe Asachi" (Iaşi, Roumanie), Soochow university (Suzhou, China) / 30-09-2019
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La mode éthique, appelée aussi mode écologique, mode durable ou lente, a évolué de plus en plus mais reste un marché de niche. Selon des études de marché, l’apparence de l’éco-conception en termes d’image ou d’attractivité respectueuse de l’environnement ne répond pas aux attentes des consommateurs. Une conception de produit réussie doit répondre aux attentes et aux émotions des consommateurs. La perception du consommateur et les connaissances des experts doivent être associées au processus d’évaluation de la mode éthique. Les travaux de recherche actuels sont principalement basés sur l'exploration des valeurs de la mode éthique du point de vue traditionnel des affaires, du marketing ou du design. À la différence de cette approche, l’étude proposée intègre à l’origine les valeurs quantitatives émotionnelles et perceptuelles des consommateurs pour une analyse détaillée et respectueuse de l’environnement dans l’approche de la conception écologique. Cette approche n'a pas encore été étudiée et peut réduire l'écart entre les attentes et les valeurs conceptuelles de la mode éthique. Dans ce contexte, les nouveaux produits de design éco-mode seront mieux acceptés sur différents marchés de consommation. Dans cette thèse, le projet de recherche présenté vise à caractériser qualitativement et quantitativement les attentes des consommateurs et leur perception de la mode éthique dans une série de produits textiles représentatifs et leurs relations avec les paramètres de conception des produits concernés. À cette fin, nous avons proposé quatre méthodes d'évaluation pour acquérir et analyser des données humaines pertinentes. Ces approches sont les suivantes: premièrement, nous avons proposé une détermination du groupe de discussion des consommateurs et un questionnaire d'enquête afin de caractériser la relation entre les attentes des consommateurs et les paramètres de conception de manière qualitative. Cette méthode est populaire pour refléter la société et permettre d’acquérir de nouvelles connaissances. Deuxièmement, nous avons conçu deux expériences sensorielles pour caractériser quantitativement la perception et les émotions humaines en utilisant l'ingénierie sensorielle et l'ingénierie Kansei, y compris l'acquisition de données de perception expertes sur les paramètres de conception et en utilisant la logique floue afin de caractériser de manière plus objective la relation. L’analyse sensorielle est indépendante du contexte socioculturel, l’ingénierie de Kansei étant différente de l’ingénierie sensorielle dans la mesure où elle est liée aux émotions humaines. Afin de rendre les produits de mode éthiques plus adaptés aux attentes des consommateurs, l'évaluation sensorielle a été utilisée pour acquérir des mesures perceptuelles et l'ingénierie Kansei pour les mesures émotionnelles afin d'améliorer la conception des produits concernés. Les approches proposées permettront non seulement de caractériser la perception des consommateurs sur les produits de mode éthiques, mais également d'identifier la crédibilité des besoins éthiques. L'étude pourra trouver de nouvelles idées pour améliorer la compréhension du concept de mode éthique et de son impact sur les consommateurs et permettra d'améliorer le design en fournissant aux concepteurs des conseils pertinents. Nous avons proposé une étude et un sondage auprès de groupes de discussion pour explorer le concept de mode éthique en modélisant et en analysant la sensibilisation et les connaissances des consommateurs. Et nous avons appliqué un cas concret: c’est-à-dire des consommateurs d’un pays moins développé en développement durable (Roumanie). Cette méthode inclut la sélection des facteurs les plus pertinents en termes de critères écologiques tels que les matériaux écologiques, la conception esthétique et la qualité. Nous avons généré des descripteurs écologiques linguistiques à partir de ces résultats. Nous avons utilisé les résultats obtenus dans l’étude quantitative suivante pour l’acquisition de données quantitatives. Cette méthode permet aux créateurs de mode d’analyser ou d’améliorer encore le style de la mode écologique en fonction des descripteurs linguistiques identifiés pour leur apparence. Nous avons développé le modèle de recherche qualitative sur la sensibilisation des consommateurs en utilisant des dimensions de la sensibilisation du consommateur pour identifier son comportement. Cette approche a utilisé des questions ouvertes pour éviter les réponses biaisées dans les questions à choix multiples en raison de connaissances limitées. Nous pourrions générer la première compréhension de la perception des consommateurs. Les études sensorielles et Kansei mentionnées précédemment seront utilisées pour caractériser et optimiser la conception d'un style écologique basé sur le profil de conception d'écoproduit en termes de matériau et de style fournis par des experts utilisant les éco-descripteurs identifiés. Les études proposées ont été testées et analysées dans deux cas réels: des consommateurs et des experts de pays affichant un niveau de développement durable plus élevé (France et Allemagne). De plus, nous avons anticipé un écart entre l’ACV réelle et la perception humaine. En pratique, les valeurs éthiques perçues par l'homme ne sont pas nécessairement compatibles avec les impacts environnementaux réels. Nous avons comparé les impacts réels d'un produit de mode obtenu avec la méthodologie de l'analyse du cycle de vie (ACV) avec la perception humaine de l'éthique par le biais de l'aspect visuel de produits de mode. Cependant, nous avons constaté qu'en utilisant une évaluation simplifiée de l'impact du cycle de vie (ACVL) pour la perception du consommateur et une étude de cas d'un t-shirt, les valeurs éthiques perçues peuvent en gros couvrir les impacts environnementaux obtenus d'une évaluation systématique.

Question sociale, question médicale : la professionnalisation de la prise en charge des personnes sans-domicile en France

/ Schlegel Vianney / Université Lille1 - Sciences et Technologies / 30-09-2019
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Alors que le nombre de personnes sans-domicile n’a cessé d’augmenter depuis les années 1980, la « question SDF » a fait l’objet d’une réponse sociopolitique de plus en plus spécialisée. Afin d’analyser cette réponse, la thèse étudie la professionnalisation de la prise en charge des personnes sans-domicile en France. Elle s’appuie sur une enquête ethnographique et par entretiens (n=77) réalisée dans divers dispositifs d’accompagnement et de soins : accueil de jour, centre de santé, dispositifs de veille sociale et sanitaire, hébergements médicalisés ou non, réunions et commissions partenariales. Des analyses statistiques et archivistiques complètent l’analyse. L’étude restitue d’abord le rôle déterminant des professionnels de santé dans la formation d’un espace pluridisciplinaire et spécialisé de prise en charge. Elle se focalise ensuite sur le quotidien du travail d’accompagnement et de soin : à travers une division du travail originale, travailleurs sociaux et professionnels de santé sont engagés dans des relations de coopération et de concurrence pour répondre aux problèmes qu’ils ont à traiter. L’analyse se concentre finalement sur les modalités de régulation et d’harmonisation des pratiques et des représentations professionnelles. La formation d’une culture professionnelle commune facilite les échanges et les passages de relais entre professionnels, tout en réaffirmant les domaines de compétences de chacun. Inscrite au croisement de la sociologie des groupes professionnels et de la sociologie des politiques sociales, la thèse montre la multiplicité des mécanismes et des processus à l’œuvre dans la professionnalisation de la prise en charge des sans-domicile. Celle-ci forme une juridiction partagée entre les professionnels du travail social et de la santé qui luttent, coopèrent et se coordonnent selon des modalités et des temporalités diverses pour prendre en charge la question SDF.

Étude des microARNs dans les vésicules extracellulaires microgliales : signatures et neuroprotection

/ Lemaire Quentin / Université Lille1 - Sciences et Technologies / 30-09-2019
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Dans le Système Nerveux Central (SNC), les cellules gliales influencent les activités neuronales. Les cellules microgliales, cellules immunitaires résidentes du SNC, contrôlent grandement l’état neuroinflammatoire. Ce contrôle est particulièrement important dans les fonctions physiologiques et s’avère souvent défectueux dans les neuropathologies. Les cellules microgliales sont en relation avec le microenvironnement cérébral et communiquent avec les autres types cellulaires (astrocytes, oligodendrocytes et neurones) afin de contrôler l’état neuroinflammatoire. Parmi les différents modes de communication intercellulaire au sein du SNC, les vésicules extracellulaires (VEs) interviennent largement dans les processus physiologiques (développement, homéostasie…) et pathologiques (maladies neurodégénératives…). C’est pourquoi, ce mode de communication a été étudié dans le dialogue entre la microglie et les neurones chez la sangsue Hirudo medicinalis. Cet annélide est un modèle intéressant de neurobiologie grâce à la structure linéaire de son système nerveux et à l’organisation de ses types cellulaires. Il permet l’étude du dialogue entre les cellules microgliales et les neurones au niveau d’une lésion expérimentale. Dans un premier temps, les résultats ont montré que les cellules microgliales interagissent avec les neurones lors d’une lésion du SNC et que des VEs sont libérées au niveau de cette lésion. De plus, les cellules microgliales produisent des VEs qui interagissent avec les neurones et délivrent un effet neurotrophique in vitro sur des neurones de sangsue et de rat. Dans un deuxième temps, la complexité des composés vésiculaires ainsi que des impératifs d’efficacité liés aux méthodes d’isolement nous ont conduits à développer l’analyse protéomique non ciblée et à grande échelle afin de valider les fractions positives en VEs mais aussi identifier leurs signatures protéiques biologiquement actives. Dans une dernière partie, nous nous sommes intéressés aux microARNs (miARNs) contenus dans les VEs microgliales. Les résultats ont permis l’identification de 6 miARNs dans les VEs microgliales, dont un seul, miR-146a, est décrit à ce jour dans le SNC chez les mammifères. Dans un contexte de dialogue neuroprotecteur entre VEs microgliales et neurones, les analyses neuronales ont prédit des ARNm potentiellement régulés par les miARNs contenus dans les VEs. Ces 6 miARNs ont également été identifiés dans les VEs issues de microglie de souris, de rat et humaine. Dans leur ensemble, les résultats montrent que les cellules microgliales chez la sangsue produisent des VEs, ayant un effet neurotrophique sur les neurones, y compris des neurones de rat. L’identification des molécules présentes dans ces VEs (protéines et miARNs) a permis de soulever des perspectives sur les mécanismes neuroprotecteurs supportant ce dialogue microglie-neurone qu’il sera intéressant d’examiner chez les mammifères dans un contexte de lésion nerveuse.

Formalisation et étude de problématiques de scoring en risque de crédit : inférence de rejet, discrétisation de variables et interactions, arbres de régression logistique

/ Ehrhardt Adrien / Université Lille1 - Sciences et Technologies / 30-09-2019
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Cette thèse se place dans le cadre des modèles d’apprentissage automatique de classification binaire. Le cas d’application est le scoring de risque de crédit. En particulier, les méthodes proposées ainsi que les approches existantes sont illustrées par des données réelles de Crédit Agricole Consumer Finance, acteur majeur en Europe du crédit à la consommation, à l’origine de cette thèse grâce à un financement CIFRE. Premièrement, on s’intéresse à la problématique dite de “réintégration des refusés”. L’objectif est de tirer parti des informations collectées sur les clients refusés, donc par définition sans étiquette connue, quant à leur remboursement de crédit. L’enjeu a été de reformuler cette problématique industrielle classique dans un cadre rigoureux, celui de la modélisation pour données manquantes. Cette approche a permis de donner tout d’abord un nouvel éclairage aux méthodes standards de réintégration, et ensuite de conclure qu’aucune d’entre elles n’était réellement à recommander tant que leur modélisation, lacunaire en l’état, interdisait l’emploi de méthodes de choix de modèles statistiques. Une autre problématique industrielle classique correspond à la discrétisation des variables continues et le regroupement des modalités de variables catégorielles avant toute étape de modélisation. La motivation sous-jacente correspond à des raisons à la fois pratiques (interprétabilité) et théoriques (performance de prédiction). Pour effectuer ces quantifications, des heuristiques, souvent manuelles et chronophages, sont cependant utilisées. Nous avons alors reformulé cette pratique courante de perte d’information comme un problème de modélisation à variables latentes, revenant ainsi à une sélection de modèle. Par ailleurs, la combinatoire associée à cet espace de modèles nous a conduit à proposer des stratégies d’exploration, soit basées sur un réseau de neurone avec un gradient stochastique, soit basées sur un algorithme de type EM stochastique. Comme extension du problème précédent, il est également courant d’introduire des interactions entre variables afin, comme toujours, d’améliorer la performance prédictive des modèles. La pratique classiquement répandue est de nouveau manuelle et chronophage, avec des risques accrus étant donnée la surcouche combinatoire que cela engendre. Nous avons alors proposé un algorithme de Metropolis-Hastings permettant de rechercher les meilleures interactions de façon quasi-automatique tout en garantissant de bonnes performances grâce à ses propriétés de convergence standards. La dernière problématique abordée vise de nouveau à formaliser une pratique répandue, consistant à définir le système d’acceptation non pas comme un unique score mais plutôt comme un arbre de scores. Chaque branche de l’arbre est alors relatif à un segment de population particulier. Pour lever la sous-optimalité des méthodes classiques utilisées dans les entreprises, nous proposons une approche globale optimisant le système d’acceptation dans son ensemble. Les résultats empiriques qui en découlent sont particulièrement prometteurs, illustrant ainsi la flexibilité d’un mélange de modélisation paramétrique et non paramétrique. Enfin, nous anticipons sur les futurs verrous qui vont apparaître en Credit Scoring et qui sont pour beaucoup liés la grande dimension (en termes de prédicteurs). En effet, l’industrie financière investit actuellement dans le stockage de données massives et non structurées, dont la prochaine utilisation dans les règles de prédiction devra s’appuyer sur un minimum de garanties théoriques pour espérer atteindre les espoirs de performance prédictive qui ont présidé à cette collecte.

Étude de l'accrétion des premiers solides de notre système solaire par microscopie électronique avancée

/ Zanetta Pierre-Marie / Université Lille1 - Sciences et Technologies / 27-09-2019
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Les chondrites primitives sont les témoins de l’accrétion des astéroïdes. Elles sont constituées de composants de haute température (principalement des chondres de taille ~ 50 µm-1 mm) et d’une matrice fine interstitielle, riche en éléments volatils, tels que l’eau et la matière organique. Les couronnes à grains fins se situent à l’interface entre les chondres et la matrice et sont porteuses d’informations essentielles sur l’accrétion et la formation des astéroïdes. Pourtant, les études réalisées jusqu’ici n’ont pas permis de révéler l’origine des différences entre couronnes et matrice. Ceci est lié d’une part à la faible taille de grain et à l’hétérogénéité de ces assemblages qui les rendent difficiles à analyser, et d’autre part aux processus corps parents (altération aqueuse, métamorphisme) qui les ont modifiés par la suite. Cette thèse a donc pour objectif de (1) développer une méthodologie analytique quantitative pour l’étude des assemblages hétérogènes submicrométriques basée sur la microscopie électronique et couplée à des procédures de traitement de données hyperspectrales ; (2) réaliser une étude comparative des couronnes à grains fins et de la matrice adjacente dans les météorites les plus primitives (faible altération/métamorphisme ; Paris, Semarkona, DOM 08006 et QUE 99177); (3) proposer un scénario de formation pour les couronnes des chondres et apporter des nouvelles contraintes sur les premières étapes de l’accrétion des solides dans le disque proto-planétaire. La comparaison multi-échelle matrice/couronnes et l’utilisation des abondances modales des phases, de leurs morphologies et de leurs compositions chimiques nous ont permis de contraindre la nature des précurseurs accrétés dans les chondrites et de remonter aux processus secondaires les ayant modifiés. Nous montrons que la poussière silicatée du disque se situant dans l’environnement proche de la région de formation des chondres a été thermiquement modifiée et compactée à la surface des chondres avant d’être incorporée avec le reste de la matrice pour former les premiers astéroïdes. Nous en concluons que cette étape est à l’origine des différences entre couronnes et matrice. Ces résultats pourraient permettre de faire le lien entre les observations pétrographiques et les modèles astrophysiques de l’accrétion des premiers astéroïdes.

FDM 3D printing of conductive polymer nanocomposites : A novel process for functional and smart textiles

/ Hashemi Sanatgar Razieh / Université Lille1 - Sciences et Technologies, Högskolan i Borås (Suède), Soochow university (Suzhou, China) / 27-09-2019
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Le but de cette étude est d’exploiter les fonctionnalités des nano-Composites Polymères Conducteurs (CPC) imprimés en utilisant la technologie FDM (modélisation par dépôt de monofilament en fusion) pour le développement de textiles fonctionnels et intelligents. L’impression 3D présente un fort potentiel pour la création d’une nouvelle classe de nanocomposites multifonctionnels. Par conséquent, le développement et la caractérisation des polymères et nanocomposites fonctionnels et imprimables en 3D sont nécessaires afin d’utiliser l’impression 3D comme nouveau procédé de dépôt de ces matériaux sur textiles. Cette technique introduira des procédés de fonctionnalisation de textiles plus flexibles, économes en ressources et très rentables, par rapport aux procédés d'impression conventionnels tels que la sérigraphie et le jet d'encre. L’objectif est de développer une méthode de production intégrée et sur mesure pour des textiles intelligents et fonctionnels, afin d’éviter toute utilisation d'eau, d'énergie et de produits chimiques inutiles et de minimiser les déchets dans le but d’améliorer l'empreinte écologique et la productivité. La contribution apportée par cette thèse consiste en la création et la caractérisation de filaments CPC imprimables en 3D, le dépôt de polymères et de nanocomposites sur des tissus et l’étude des performances en termes de fonctionnalité des couches de CPC imprimées en 3D. Dans un premier temps, nous avons créé des filaments de CPC imprimables en 3D, notamment des nanotubes de carbone à parois multiples (MWNT) et du noir de carbone à haute structure (Ketjenblack) (KB), incorporés dans de l'acide polylactique (PLA) à l'aide d'un procédé de mélange à l'état fondu. Les propriétés morphologiques, électriques, thermiques et mécaniques des filaments et des couches imprimées en 3D ont été étudiées. Deuxièmement, nous avons déposé les polymères et les nanocomposites sur des tissus à l’aide d’une impression 3D et étudié leur adhérence aux tissus. Enfin, les performances des couches de CPC imprimées en 3D ont été analysées sous tension et force de compression appliquées. La variation de la valeur de la résistance correspondant à la charge appliquée permet d’évaluer l'efficacité des couches imprimées en tant que capteur de pression / force. Les résultats ont montré que les nanocomposites à base de PLA, y compris MWNT et KB, sont imprimables en 3D. Les modifications des propriétés morphologiques, électriques, thermiques et mécaniques des nanocomposites avant et après l’impression 3D nous permettent de mieux comprendre l’optimisation du procédé. De plus, différentes variables du procédé d’impression 3D ont un effet significatif sur la force d'adhérence des polymères et des nanocomposites déposés sur les tissus. Nous avons également développé des modèles statistiques fiables associés à ces résultats valables uniquement pour le polymère et le tissu de l’étude. Enfin, les résultats démontrent que les mélanges PLA/MWNT et PLA/KB sont de bonnes matières premières piézorésistives pour l’impression 3D. Elles peuvent être potentiellement utilisées dans l’électronique portable, la robotique molle et la fabrication de prothèses, où une conception complexe, multidirectionnelle et personnalisable est nécessaire.

Photocatalytic conversion of methane and reduction of CO2 with H2O

/ Yu Xiang / Université Lille1 - Sciences et Technologies / 26-09-2019
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La photocatalyse est l'une des technologies clés pour les applications liées à l'énergie propre et à l'environnement. Le nombre d'applications basées sur la photocatalyse a considérablement augmenté au cours des deux dernières décennies. L'activation photocatalytique des liaisons C-H est un domaine émergent. Cependant, en raison de sa grande stabilité, une grande quantité d’énergie est habituellement consommée pour sa conversion, ce qui reste un problème à résoudre. La conversion du méthane et le mécanisme réactionnel qui se produisent sur les nanocomposites métal-hétéropolyacide-oxyde de titane ont été étudiés aux chapitres 3 et 4. L'oxydation du méthane est effectuée depuis plus d'un siècle. Étant donné que l'oxygène est une molécule très réactive, le méthane peut réagir très rapidement avec l'oxygène moléculaire en produisant le CO2. Par conséquent, il est difficile d'obtenir un produit souhaité avec un rendement élevé et une sélectivité importante. Nous avons observé l'oxydation photocatalytique directe et très sélective du méthane en monoxyde de carbone dans les conditions ambiantes. Les catalyseurs composites à base de zinc, d'acide tungstophosphorique et d'oxyde de titane présentent des performances exceptionnelles dans cette réaction, une sélectivité élevée en monoxyde de carbone et un rendement quantique de 7.1% à 362 nm. La réaction se réalise selon le mécanisme de type Mars-Van Krevelen et implique la formation de méthoxy-carbonates de surface en tant qu'intermédiaires et un cycle d'oxydation et de réduction du zinc. Au cours des dernières décennies, des recherches approfondies ont été dédiées à la conversion directe du méthane en alcools ou en hydrocarbures supérieurs. Bien que la conversion directe du méthane en produits à haute valeur ajoutée ait un potentiel environnemental et commercial important, il n’existe aucun procédé à l’échelle commerciale. Nous avons découvert une conversion photochimique directe quantitative hautement sélective (>90%) du méthane en éthane à température ambiante sur un nanocomposite argent-hétéropolyacide-oxyde de titane. Le rendement en éthane atteint 9% sur les matériaux optimisés. Une efficacité quantique élevée, une sélectivité élevée et un rendement significatif en éthane, associés à une excellente stabilité, sont les principaux avantages de la synthèse quantitative de méthane à partir de méthane en utilisant l'approche de boucle photochimique. L'augmentation du taux de dioxyde de carbone dans l’atmosphère et l'épuisement des réserves de combustibles fossiles ont suscité de vives inquiétudes quant à l'impact ultérieur sur le climat mondial et l'approvisionnement futur en énergie. Le chapitre 5 porte sur l’efficacité du nouveau catalyseur pour la conversion sélective de CO2 en CO. Les nanocomposites acide de phosphotungstique-oxyde de titane contenant du zinc ont présenté une activité exceptionnelle atteignant 50 µmol CO/g·h et une sélectivité (73%) dans la réduction photocatalytique du CO2 en CO en présence d'eau. Les expériences infrarouges in situ suggèrent que la réaction implique des bicarbonates de zinc contenant des groupes hydroxyle. La décomposition sous irradiation de ces espèces de bicarbonate de zinc conduit à la production sélective de monoxyde de carbone et d'oxygène. Lors des réactions photocatalytiques, la différence de morphologie du catalyseur a généralement un effet significatif sur les performances photocatalytiques. Le chapitre 6 a étudié l'effet des cristaux monocliniques de vanadate de bismuth (BiVO4) avec un rapport contrôlé de facettes {010} et {110} sur la réduction photocatalytique de CO2 par H2O. La réaction sous irradiation est considérablement améliorée par la photodéposition sélective de co-catalyseurs de Cu et Co sur différentes facettes, fournissant un flux de charge selon le Z-schéma.

Integration of wood waste to develop multifunctional fully biobased textile structure

/ Mandlekar Neeraj Kumar / Université Lille1 - Sciences et Technologies, Soochow university (Suzhou, China) / 26-09-2019
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Les textiles jouent un rôle important dans notre vie quotidienne. La plupart des fibres textiles et des tissus sont fabriqués à partir de polymères à base de pétrole, des matériaux inflammables et potentiellement dangereux. Afin de conférer le caractère ignifuge aux fibres textiles; entre autres, les composés halogénés sont plus efficaces et largement utilisés pour améliorer le comportement ignifuge des matières textiles. Cependant, en raison de la toxicité des composés halogénés et de l'épuisement progressif des ressources pétrolières, les communautés scientifiques et industrielles sont obligées de trouver des solutions alternatives. Par conséquent, on s’intéresse de plus en plus aux ressources durables, en particulier au développement de systèmes ignifugeants fabriqués à partir de ressources biologiques et respectueux de l’environnement non halogénés. Dans le contexte de l’utilisation de ressources biologiques, une attention particulière a été appelée pour la biomasse. Après la cellulose, la lignine est le deuxième polymère de biomasse le plus abondant et le principal à base d'unités aromatiques. En particulier, la lignine est avantageuse car c’est un coproduit des industries de la pâte à papier et de la fabrication du papier et non une ressource qui nécessite une production spécifique. En fait, sa structure chimique hautement aromatique permet d’améliorer différentes propriétés fonctionnelles telles que la résistance aux UV, l’antioxydant et l’ignifugation des polymères. Récemment, la lignine a fait l’objet d’une grande attention en tant qu’additif retardateur de flamme d'origine biologique en raison de son aptitude élevée à la formation de carbone après la décomposition thermique. Cette capacité de formation de carbone de la lignine en fait un candidat de choix comme source de carbone pour un système intumescent avec un autre additif ignifuge. Lors du chauffage, les matériaux intumescents ignifuges (FR) forment une couche carbonisée cellulaire expansée; agissant comme une barrière physique contre le transfert de chaleur et de masse, qui protège le matériau sous-jacent de l'action du flux de chaleur et de la flamme. Au meilleur de nos connaissances, aucune étude n'a été publiée concernant l'introduction de la lignine en tant que source de carbone dans les structures textiles pour leur conférer des propriétés ignifugeantes. Par conséquent, dans cette étude, la lignine a été introduite dans la structure textile lors de la composition. Cette thèse porte sur le développement de la structure textile ignifuge entièrement biosourcée. Pour atteindre cet objectif, l'approche en plusieurs étapes est adoptée. Dans une première étape, la matrice polymère biosourcée a été sélectionnée pour produire la structure textile et la méthode d’incorporation de la lignine a été étudiée et optimisée. Ensuite, les propriétés ignifuges apportées par la lignine ont été caractérisées et améliorées en ajoutant un additif ignifuge dans les formulations (par exemple, utilisation de sources acides pour développer un système intumescent pouvant améliorer la résistance des textiles au feu). Dans la deuxième phase du projet, la lignine a été combinée à la source d'acide d'origine biologique pour développer une nouvelle génération de structures durables (100% biosourcées) destinées aux marchés du textile. La principale avancée technologique consiste à utiliser et à combiner différents composants biosourcés utilisés dans d'autres industries, telles que l'industrie du plastique, afin de développer des solutions textiles.

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