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Genetic consequences of colonization of a metal-polluted environment, population genetics and quantitative genetics approaches

/ Souleman Dima / Université Lille1 - Sciences et Technologies / 20-01-2017
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Les habitats naturels sont de plus en plus détruits et fragmentés par l'expansion urbaine et les activités humaines. La fragmentation des espaces naturels et agricoles par les bâtiments et les nouvelles infrastructures affecte la taille, la connectivité et la qualité des habitats. Les populations d’organismes vivants sur ces territoires anthropisés sont alors plus isolées. Or, la différenciation entre populations d’un même organisme dépend de processus démographiques et génétiques tels que la dérive génétique, le flux génétique, la mutation et la sélection naturelle. La persistance et le développement des populations dans des conditions environnementales modifiées dépendent de mécanismes de tolérance. Dans ce contexte, l'introduction de contaminants tels que des métaux dans l'environnement peut influencer l'évolution des plantes et des animaux en modifiant les forces évolutives et en créant des différences entre populations. Dans ce travail, l’attention a été portée sur les conséquences génétiques de la pollution métallique sur deux espèces, le ver de terre Lumbricus terrestris et une plante modèle Arabidopsis halleri. Deux approches différentes ont été utilisées pour étudier la réponse génétique à la contamination métallique : une approche de génétique des populations chez L. terrestris et une approche de génétique quantitative chez A. halleri. Tout d’abord, il s’est agi d’identifier et de valider de nouveaux marqueurs microsatellites chez L. terrestris. Ensuite, ces marqueurs ont été utilisés afin de caractériser la diversité génétique neutre chez des vers collectés sur des sites agricoles et urbanisés. Parallèlement, l'architecture génétique de la tolérance et de l'hyperaccumulation de Zn chez A. halleri a été explorée à l’aide d’un croisement intraspécifique entre une population métallicole et une population non métallicole. Une densité élevée de marqueurs SNP a été utilisée pour procéder à l'étape de cartographie QTL.

Bucarest face aux enjeux urbains contemporains : les dynamiques du développement et de l’aménagement dans une capitale de la "nouvelle Europe"

/ Baidan Ana MAgdalena / Université Lille1 - Sciences et Technologies / 24-11-2016
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La ville de Bucarest est, depuis 25 ans, mitigée entre deux réalités urbaines qui se superposent : les résultats de la planification communiste – toujours fort visibles dans le tissu urbain – et l’approche contemporaine, qui essaie de s’adapter et de transformer l’ancien bâti (Vanau, G., 2010, Ticana, N., 2013, Ianos, I., 2004, Ioja, C., 2011, Erdeli, G., Nae, M., 2008, etc.). Cette nouvelle vision de la ville et façon de la créer mène à un questionnement : comment est-ce que cette ville évolue-t-elle actuellement ? Qui maitrise son développement et qui s’implique dans sa construction ? Est-ce que les éléments qui composent le cadre règlementaire, légal, opérationnel de ce développement sont capables de répondre aux besoins des habitants et aux attentes européennes ? Afin de répondre à ce questionnement, notre recherche vise à comprendre la dynamique de développement urbain à Bucarest, en s’axant sur trois domaines qui, à notre avis, ont une influence accrue sur la construction de la ville d’après 1989 : la croissance des zones résidentielles, les nouveaux grands espaces commerciaux et de bureaux et enfin le réseau de transport et mobilité urbaine. L’échelle d’analyse part du cadre européen, par l’étude de plusieurs capitales postsocialistes, pour se concentrer sur notamment la ville de Bucarest, dans son territoire de soutien. La démarche prend en compte les politiques, les outils et les acteurs qui s’impliquent dans les domaines ciblés, ainsi que les résultats des dernières deux décennies d’évolution urbaine.

Etude de résonateurs MEMS en GaN pour application aux capteurs inertiels

/ Morelle Christophe / Université Lille1 - Sciences et Technologies / 15-11-2016
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Le nitrure de gallium (GaN) est un matériau semi-conducteur dont la filière est en plein essor. Ses propriétés ont permis d’en faire le deuxième matériau semi-conducteur le plus utilisé pour les composants optiques et électroniques, après le silicium. Cependant, comparativement à ces domaines, peu d’études ont été menées quant à la réalisation de microsystèmes électromécaniques (MEMS) malgré des propriétés mécaniques favorables. Dans ce contexte, ces travaux présentent le développement de premiers accéléromètres MEMS résonants en filière GaN. Ces derniers reposent sur l’utilisation de poutres vibrantes possédant une forte contrainte mécanique en tension, avec un actionnement et une détection électriques intégrés. La présence de contrainte modifie significativement les performances de l’accéléromètre. Une étude théorique analytique de l’impact de la contrainte démontre ses bénéfices, notamment en termes de facteur de qualité et d’étendue de mesure. Les étapes du procédé de fabrication des composants ont été développées. Enfin, la caractérisation des accéléromètres démontre de très bonnes performances par rapport à l’état de l’art des autres filières technologiques et en accord avec les modèles préalablement établis.

Detection of water leakage using innovative smart water system : application to SunRise Smart City demonstrator

/ Farah Elias / Université Lille1 - Sciences et Technologies / 02-11-2016
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Le travail de thèse porte sur l'utilisation des réseaux d’eau potable intelligents pour la détection des fuites. Il s’inscrit dans le cadre du projet SunRise qui vise à transformer la Cité Scientifique de l’Université de Lille en une ville intelligente et durable. Le campus représente une petite ville de 25000 habitants. Ce travail fait également partie du projet européen SmartWater4Europe, qui vise à développer 4 démonstrateurs des réseaux d’eau intelligents. Le travail comporte 5 parties. La première partie comprend une étude bibliographique sur les technologies pour la détection des fuites. La deuxième partie présente le démonstrateur SunRise Smart City, qui sert de support pour cette thèse. Cette partie détaille les instrumentations installées dans le site et les tests de simulation des fuites pour analyser l’efficacité d’un système acoustique de détection des fuites. La troisième partie comporte une analyse de consommation d’eau à différentes échelles pour les sous-compteurs et les compteurs généraux. Cette analyse est menée à l’aide d’une plateforme développée pour faciliter l’agrégation et l’interprétation des données. Cette partie présente aussi les fuites majeures en 2015. La quatrième partie concerne la détection des fuites en se basant sur le bilan d’eau. Elle présente aussi la stratégie du Contrôle Actif des Fuites (CAF) appliquée sur le site afin de réduire le niveau de l’Eau Non-Vendue (ENV). La dernière partie comporte l’application des méthodes avancées pour la détection des fuites. Ces méthodes comprennent l’approche CFPD ‘Comparison of Flow Pattern Distribution’, la méthode du Débit Nocturne Minimal (DNM) et deux approches statistiques développées.

Étude expérimentale et interprétation micro-mécanique du comportement mécanique des argiles synthétiques

/ Liu Taogen / Université Lille1 - Sciences et Technologies / 04-10-2016
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La roche argileuse, constitué par des minéraux comme l'argile, le quartz et la calcite, etc., est un milieu poreux typique sous enquête dans le monde entier dans l'ingénierie pétrolière, le stockage souterrain de déchets et de la science de l'exploitation minière. Il est important de caractériser les roches argileuses par des approches multi-échelles depuis son comportement mécanique et les propriétés physiques sont étroitement liées à la microstructure et les compositions minéralogiques. La présente thèse est consacrée à l'enquête micromécanique des argiles synthétiques artificielles obtenues par des essais de consolidation à haute pression dans le laboratoire avec la composition minérale et de la porosité sous contrôle pour réduire au minimum l'affection de la complexité des microstructures comme dans la nature argilo roches. essais de compression triaxiale avec des cycles de chargement-déchargement sont effectuées pour caractériser les comportements mécaniques et les propriétés de transport des fluides des argiles synthétiques. Le dispositif et les méthodes expérimentales développées sont ensuite utilisées pour caractériser la couche de roche argileuse morts-terrains dans une ingénierie pétrolière en Angola. Les données expérimentales permettent enfin l'application et la validation d'un modèle constitutif micromécanique à base de caractériser et de prédire les comportements mécaniques des argiles synthétiques.

Real-time assay of DNA damage by therapeutic radiation beams with Silicon Nano Tweezers and microfluidic setup

/ Perret Grégoire / Université Lille1 - Sciences et Technologies / 14-12-2015
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Dans les premières années de la radiothérapie, les mécanismes d’action et les effets secondaires des radiations ionisantes n’étaient que faiblement compris. La génétique moléculaire a clairement montré les dommages causés par ses radiations sur l’ADN des cellules. Cependant, le rayonnement ne distinguant pas les cellules saines des cellules tumorales, les plus grandes avancées modernes en radiothérapie sont concentrées sur l'amélioration de la précision de la dose délivrée. Avec un intérêt relativement bas pour la compréhension fondamentale des mécanismes de base des dégâts biologiques induits par irradiation. Dans le 1er chapitre de cette thèse, l’état de l’art conduit à considérer le Silicon Nano Tweezers (SNT) comme un excellent candidat pour l’exploration des champs méconnus de la radiothérapie. Le 2nd chapitre présente le SNT et sa capacité à caractériser en temps réel les propriétés biomécaniques de l’ADN. Le 3ème chapitre montre le dispositif entourant le SNT et évalue sa capacité à mesurer les caractéristiques d’un faisceau d’ADN en milieu liquide subissant le rude champ électromagnétique généré par la machine de radiothérapie : le Cyberknife. Le 4ème chapitre explique le protocole spécialement développé pour la caractérisation par le SNT de l’ADN en milieu liquide. Le 5ème chapitre présente les résultats clés, obtenus dans diverses conditions, de caractérisations mécaniques en temps réel de faisceau d’ADN irradiés par le Cyberknife. La dernière partie conclue finalement sur les possibilités et les perspectives offertes par la technologie des Microsystèmes électromécaniques dans l’avancée de la recherche en radiothérapie et en plus largement en médecine.

Développement d'un biocapteur d'activité d'hydrolyse enzymatique par impression jet d'encre : application à l'ARABINOXYLANE

/ Lamant Sébastien / Université Lille1 - Sciences et Technologies / 09-12-2015
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Ce travail de doctorat a permis de développer un biocapteur dédié à l’analyse de l'activité hydrolytique d'une enzyme sur un composant de la paroi végétale, l'arabinoxylane, dans un contexte où le nombre d'enzymes à tester augmente. Ce biocapteur permet non seulement de détecter une enzyme active mais également de classer son activité hydrolytique au sein d’un ensemble d’enzyme. L’identification est réalisée simplement à l'œil nu mais le classement nécessite une observation instrumentée. Des techniques de micro-fabrication sont utilisées pour dispenser de manière précise l’arabinoxylane sur un support. La composition de la solution à base d'arabinoxylane a été optimisée afin d’assurer sa stabilité ainsi que l’uniformité de l’épaisseur du dépôt solide. L’influence de la mouillabilité du support est également étudiée. Notre suivi permet de détecter l’hydrolyse enzymatique et de quantifier le taux d’hydrolyse. La fonctionnalité du biocapteur est validée avec une xylanase commerciale par comparaison avec une technique standard en enzymologie utilisant un substrat colorimétrique. Ce nouvel outil a également été évalué sur des enzymes issues de clonage métagénomique. Son seuil de sensibilité est de 3 nkat/ml, comparable aux autres techniques mais permet de diviser par deux le temps d’analyse.

New technology development for advanced "Clean" solid catalysts for Fischer-Tropsch synthesis

/ Lu Mengnan / Université Lille1 - Sciences et Technologies / 22-10-2015
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La synthèse Fischer-Tropsch (FT) convertit le gaz de synthèse en hydrocarbures liquides avec le catalyseur au cobalt pour les nouveaux carburants alternatifs ultrapropres. Les catalyseurs pour la synthèse FT sont actuellement préparés par des moyens chimiques comme l'imprégnation etc. Toutes ces voies impliquent des solvants toxiques et retraitement à haute température. En raison du coût plus faible, d’une réduction des besoins en énergie et de la pollution de l'environnement, la mécano-chimique a un certain nombre d'avantages pour la synthèse de la catalyse hétérogène par rapport à des techniques classiques. Dans cette thèse, la méthode mécano-chimique a été utilisé pour préparer des catalyseurs au cobalt supportés par l’alumine, pour la synthèse FT. Contrairement à la préparation de catalyseur classique, le dépôt de phase active ne comportait aucun solvant. Le but de ce travail est d'obtenir des catalyseurs efficaces FT et de simplifier la synthèse de catalyseur en réduisant le nombre d'étapes de préparation. Le projet consiste par une méthode innovante de synthèse de catalyseurs en trois processus de travail mécaniques différents dans le contexte sec. Le processus mécano-chimique pour synthétiser le catalyseur pour la réaction FT a été développé. Les conditions de la technique de revêtement ont été identifiés par l'étude des conditions optimales. En outre, les caractérisations ont été étudiées pour comprendre les mécanismes derrière le dépôt de particules sur l’interface. Les tests de performances catalytiques ont été estimés dans un réacteur à lit mili-fixé; un algorithme d'optimisation des paramètres dans un processus mécanique a été réalisé par l'intermédiaire dérivant la formule cible sur l'énergie.

Optimization of production and use superconductor products

/ Kosheleva Natalia / Université Lille1 - Sciences et Technologies, Пермский Национальный Исследовательский Политехнический Университет‎ (Россия) / 12-10-2015
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Ce travail de thèse est consacré à l'optimisation du processus de fabrication des supraconducteurs à basse température (SBT) et à haute température (SHT). Le but est l'optimisation de fabrication de ces produits. Le premier chapitre est dédié au processus de production des SBT. La recherche concerne le problème de réchauffement de la surface des fils par les forces de friction lors du processus d’étirage. Le processus de réchauffement/refroidissement génère des contraintes résiduelles. Cet aspect a été traité dans ce chapitre. On y présente également une méthode pour déterminer les angles optimaux des outils utilisés dans la fabrication des supraconducteurs. Le deuxième chapitre donne une présentation générale des SHT. On donne d’abord l’historique de ces produits, ensuite les développements en cours et les perspectives. Il présente aussi le processus de fabrication de ce matériel et ses défis. Le chapitre traite en particulier des SHT de deuxième génération et montre l’intérêt de l’emploi de la modélisation numérique. Le troisième chapitre présente un modèle simplifié pour le comportement mécanique des SHT. Ce modèle est basé sur la théorie classique des poutres associée à une discrétisation de la poutre en sous-couches travaillant en traction-compression. Ce modèle prend en compte le comportement plastique des composantes de la poutre SHT. Le modèle a été implémenté dans un environnement MATLAB. La validation du modèle est effectuée par sa confrontation à des analyses par éléments finis. Le modèle est ensuite utilisé pour l'analyse des configurations industrielles dans un but d’optimisation. Le quatrième chapitre présente la vérification numérique du modèle décrit dans le chapitre précédent sur un essai de flexion effectuée en laboratoire sur une bande «poutre» en SHT. La comparaison entre les résultats numériques et les données expérimentales montre le bon fonctionnement du modèle développé.

Développement de catalyseurs performants pour l’oxydation sélective d’éthanol en oxyde d’éthylène

/ Lomate Samadhan / Université Lille1 - Sciences et Technologies / 28-09-2015
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Cette thèse porte sur le développement de catalyseurs hétérogènes pour la conversion directe d'éthanol en oxyde d'éthylène. Les catalyseurs ont été préparés en utilisant différentes techniques, dont l'imprégnation et la co-précipitation. Ces catalyseurs ont été caractérisés afin de déterminer leurs propriétés structurales, texturales et chimiques ainsi que leurs compositions élémentaires en utilisant les analyses DRX, XPS, XRF, SEM, TEM et TPR. Les performances des catalyseurs dans la conversion directe d'éthanol en oxyde d'éthylène ont été déterminées dans un réacteur à lit fixe en phase vapeur sous pression atmosphérique. En outre, l'impact des conditions de réaction (température, GHSV, rapport éthanol / oxygène) a été étudié. Il a notamment été constaté que les conditions de réaction affectent de manière significative les performances catalytiques, très probablement en permettant de jouer sur le cycle redox en stabilisant l'état d’oxydation des catalyseurs. Finalement, les aspects mécanistiques de la réaction ont été étudiés pour identifier le chemin réactionnel ainsi que la formation des intermédiaires.

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