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Anatomie, phylogénie, systématique, paléoenvironnements et paléobiogéographie des tétrapodes dévoniens et des sarcoptérygiens non-tétrapodes du paléozoïque à l'actuel

/ Clément Gaël / Université Lille1 - Sciences et Technologies / 2010
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Les sarcoptérygiens sont actuellement représentés par trois groupes : les actinistiens (ou coelacanthes), les dipneustes et les tétrapodes (lissamphibiens, archosauriens, lépidosauriens, chéloniens et mammifères). Les relations phylogénétiques entre ces trois groupes de sarcoptérygiens actuels sont encore un sujet de vives polémiques. Les sarcoptérygiens ichtyens incluent également de nombreux et importants groupes fossiles : onychodontides, rhizodontides, ostéolépiformes, elpistostégaliens et porolépiformes. Il est notable que tous les représentants les plus plésiomorphes des sarcoptérygiens sont datés du Silurien terminal et du Dévonien inférieur (Paléozoïque moyen).- De nouvelles technologies [ex : la tomographie assistée par ordinateur (CTscan), synchrotron, etc.], et la puissance des nouveaux logiciels (ex : de modélisation 3D ou de reconstruction phylogénétique) permettent aujourd’hui d’accéder à des données anatomiques fossiles inédites et de les traiter de façon optimale dans un contexte d’études phylogénétiques. Les programmes pluridisciplinaires récemment mis en place (PICS, ECLIPSE, ANR, etc.), qui réunissent les meilleures compétences pour les études sédimentologiques et les études de la faune et de la flore associées aux sarcoptérygiens dévoniens, permettent d’apprécier le mode et les conditions de vie de ces animaux afin d’envisager les pressions de sélection impliquées dans des processus évolutifs majeurs, tel que ceux qui ont présidé à l'émergence des tétrapodes et la terrestrialisation. Principaux axes de recherche :I. Diversification des Dipnomorphes au Paléozoïque.- Les descriptions de structures endocrâniennes de taxons sarcoptérygiens du Dévonien inférieur par les techniques d'imagerie 3D (tomographie X) permettent de mettre en évidence de nouveaux caractères anatomiques. Les morphotypes ancestraux des différents clades de sarcoptérygiens peuvent ainsi être distingués, ainsi que la mise en place de spécialisations précoces. II. Emergence et environnements des premiers tétrapodes La récente découverte d’un site à tétrapodes dans le Famennien de Belgique et l’étude de sa richesse en fossiles (vertébrés, invertébrés et plantes) et en données environnementales permettent de mieux comprendre l’écologie des premiers tétrapodes et d'avancer des hypothèses sur les pressions de sélection impliquées dans l'apparition des innovations anatomiques qui accompagnent ou conditionnent la sortie des eaux chez les vertébrés.- Les comparaisons des sites à tétrapodes dévoniens, au sein du paléocontinent Euramérique, et avec ceux du Gondwana, autorisent des interprétations paléobiogéographiques inédites. III. Histoire évolutive des coelacanthes. Les études anatomiques de nouveaux fossiles de coelacanthes et dipneustes ont permis d'affiner les phylogénies et de mieux comprendre leurs régimes alimentaires. L'étude anatomique du coelacanthe actuel Latimeria chalumnae par des techniques médicales non invasives (scanner et IRM) mettent en évidence une allométrie de croissance entre l'encéphale et la cavité endocrânienne, sans doute liée aux mouvements du joint intracrânien, ainsi que la présence d'un poumon vestigial modifié en organe de flottabilité.

New collaborative approaches for bin-packing problems

/ Clautiaux François / Université Lille1 - Sciences et Technologies / 2010
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Nous décrivons de nouvelles modélisations et des approches de résolution que nous appliquons à des problèmes de découpe et de conditionnement. Les structures « simples » des problèmes de bin-packing et de sac à dos font que ces problèmes NP-difficiles font partie des plus étudiés dans la littérature de recherche opérationnelle. Ils ont été notamment à la base de nombreuses contributions concernant les algorithmes d'approximation ou la programmation en nombres entiers. Il apparaît clairement que les méthodes développés pour ces problèmes ont des répercussions pour de nombreuses applications en optimisation combinatoire, ce qui justifie la très abondante littérature dont ils font l'objet. Au cours de notre travail, nous avons mobilisé des résultats provenant de plusieurs disciplines au sein de la communauté optimisation à l'aide de modèles originaux.- Nos travaux utilisent en effet des résultats de programmation mathématique, programmation par contraintes, méta-heuristiques, programmation dynamique et de théorie des graphes. Ces méthodes sont utilisées dans des méthodes collaboratives qui reposent très fortement sur nos nouveaux modèles. Nous avons tout d'abord travaillé sur des méthodes de décompositions et des méthodes méta-heuristiques basées sur des stratégies dite d'oscillation. Ces techniques ont été validées sur des problèmes de packing avec différents types de conflits. Une autre famille de contributions concerne les fonctions dites dual-réalisables, qui permettent d'obtenir des évaluations par défaut rapides pour plusieurs problèmes de packing, et d'améliorer des coupes en programmation en nombres entiers. Nous proposons aussi des modèles originaux pour des problèmes de placement en deux dimensions.- Ces modèles donnent lieu à des techniques hybridant techniques de programmation par contraintes et recherche opérationnelle. Toutes nos contributions sont validées de manière théorique (classes de complexité, preuves de dominance) et pratique (expérimentation et comparaison avec les meilleures méthodes de la littérature). Elles donnent lieu à de nombreuses perspectives pour la résolution de problèmes de packing et pour la mise en place de méthodes collaboratives.

Approche physiologique de l’étude du stress bactérien

/ Chihib Nour-Eddine / Université Lille1 - Sciences et Technologies / 2010
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Le stress et la notion de stress sont liés aux conditions hostiles auxquelles sont confrontés les êtres vivants dans les différents écosystèmes qu’ils occupent. Le stress est associé à la notion d’adaptation car la perturbation de l’équilibre biologique nécessite le rétablissement de l’homéostasie. Chez les bactéries, un stress est l’état physiologique dans lequel se trouve le microorganisme lorsqu’il est soumis à un traitement sublétal ou lorsqu’il se trouve dans un environnement défavorable. L’étude du stress microbien est un axe de recherche d’intérêt, comme en témoigne le nombre de publications scientifiques. L’utilisation des mots clefs « bacterial stress » dans le moteur de recherche Scopus fait sortir rien que pour l’année 2010, 1304 articles. Les thèmes de recherche couvrent plusieurs champs disciplinaires comme la microbiologie environnementale, la microbiologie alimentaire et médicale et la biotechnologie. L’objectif majeur des travaux est la compréhension et la caractérisation des mécanismes de la réponse adaptative des microorganismes sous conditions hostiles. C’est dans ce contexte que je présenterai la contribution de mes travaux de recherche dans ce domaine. Ceux ci s’articuleront autour de l’étude de : - La réponse physiologique aux stress thermiques et à l’addition de nisine de Pectinatus frisingensis bactérie anaérobie stricte d’altération de la bière - La réponse adaptative à des stress salins et de température chez des souches de collection et de souches isolées du saumon fumé de Listeria monocytogenes - L’effet de la privation nutritionnelle, des traitements thermiques et l’adition de sel chez Aeromonas hydrophila, une bactérie considérée comme un pathogène émergent - La réponse adaptative aux changements de la température et l’addition de sel chez différentes espèces d’Aeromonas : A. hydrophila, A. caviae, A. sobria.

Utilisation d'invertébrés pour la caractérisation des milieux : 2 cas concrets

/ Breleur Delphine / Université Lille1 - Sciences et Technologies / 2010
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La reconquête et la requalification des friches industrielles et la restauration de la qualité des milieux sont des objectifs majeurs de la région Nord-Pas–de-Calais. Le présent travail comporte deux parties indépendantes recouvrant ces aspects. La première partie concerne une approche écologique menée sur des anciens bassins de décantation de l’usine Beghin-Say (Thumeries, Nord) situés en milieu forestier, acquis par le Conseil Général du Nord et restaurés en site ornithologique. Ce site a obtenu le statut de Zone de Protection Spéciale pour les oiseaux (ZPS) et le Conseil Général a entrepris d’élaborer un document d’objectifs visant à assurer une gestion durable du site. La question posée était de déterminer si la fréquentation du site par les oiseaux et notamment le grèbe à cou noir était liée à la richesse en plancton et benthos de ces plans d’eau. Le travail a donc consisté à réaliser un inventaire des invertébrés et du plancton des bassins en vue d’acquérir les éléments utiles en matière d’aménagement du site. La seconde partie du travail présenté est une approche écotoxicologique effectuée en préambule à la réalisation du programme de recherche PHYTENER (soutenu par l’ADEME) visant pour partie à évaluer l’efficacité de procédés de remédiation pour l’immobilisation de métaux lourds dans des sols situés à proximité de l’ancien site métallurgique Métaleurop à Noyelles-Godault (Pas-de-Calais). Le travail a consisté à déterminer la toxicité de lixiviats de sols contaminés au moyen de deux approches : 1) un test de toxicité normalisé : le test Microtox ; 2) une approche expérimentale fondée sur la mesure de l’altération de lysosomes des cellules du milieu intérieur du ver oligochète Eisenia fetida.

Dynamique non linéaire et fibres à cristal photonique

/ Bouwmans Géraud / Université Lille1 - Sciences et Technologies / 2010
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Les travaux présentés traitent à la fois de dynamique non-linéaire et de fibres à cristal photonique.Dans un premier temps, je présenterai brièvement certains des résultats obtenus lors de l’étude de la dynamique de deux microlasers couplés par proximité. J’aborderai notamment le fait que ces études ont mis en évidence la nécessité d’introduire un coefficient de couplage complexe entre les deux lasers alors qu’il était pris jusque là purement réel et négatif dans la littérature. Une explication simple de cette origine complexe sera donnée et une méthode permettant de déterminer expérimentalement ce coefficient sera succinctement présentée. J’aborderai ensuite une partie de mes travaux sur les fibres de nouvelle génération présentant une gaine microstructurée appelées aussi fibres à cristal photonique.- Je développerai ici plus particulièrement la thématique des fibres à cœur solide guidant par effet de Bandes Interdites Photoniques (BIP). Après avoir rappelé le contexte ainsi que la motivation de mes travaux, je discuterai tout d’abord du mécanisme de guidage dans de telles fibres ainsi que des propriétés générales qui en découlent. En particulier une explication simple du diagramme de bande associé à ces fibres sera présentée. Cette interprétation permettra de comprendre certaines des propriétés de nouvelles fibres que nous avons développées, notamment des fibres dites hybrides qui contiennent non seulement des inclusions de haut indice par rapport à la matrice mais aussi des inclusions de bas indice. J’aborderai également la question de l’importance de la périodicité dans de telles structures.- Parallèlement, je présenterai succinctement quelques uns de nos résultats marquants comme la réalisation des premières fibres BIP à cœur solide à faibles pertes, des premiers réseaux de Bragg efficaces dans ce type de fibre, ou encore du design des premières fibres guidant à grandes longueurs d’onde par réflexion totale interne et à courtes longueurs d’onde par BIP. Ces dernières fibres permettent de satisfaire pour la première fois la condition d’accord de phase nécessaire pour la génération de second ou troisième harmonique entre deux modes de profil proche d’une gaussienne.- Enfin je terminerai par une présentation et une discussion de résultats expérimentaux et numériques obtenus en optique non linéaire que ce soit lors du contrôle de l’extension spectrale d’un supercontinuum généré dans une fibre hybride ou lors de l’étude, également dans ce type de fibre, de la dynamique de l’auto-décalage fréquentiel solitonique induit par effet Raman.

Contribution à l'étude géodynamique du système orogénique varisque

/ Averbuch Olivier / Université Lille1 - Sciences et Technologies / 2010
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Le thème central de cette Habilitation à Diriger des Recherches concerne la géodynamique de la chaîne varisque (ou hercynienne)(380-305 Ma BP). La lithosphère continentale d’Europe occidentale, et a fortiori de la France, a été structurée de façon primordiale lors de cet événement orogénique majeur au cours du Paléozoïque supérieur lors de la collision entre un bloc continental septentrional (la Laurussia, résultat de l’assemblage entre Avalonia, Baltica et Laurentia) et un ensemble continental méridional (le Gondwana), préalablement soudé au bloc continental armoricain. Cet assemblage continental, initiateur du méga-continent Pangéen à la fin du Paléozoïque, a imprimé la configuration thermo-mécanique de base de la lithosphère ouest-européenne, qui a, depuis lors, contrôlé l’histoire géologique de nos régions. Cet héritage orogénique est particulièrement explicite dans le Nord de la France qui localise le front de déformation septentrional de la chaîne varisque. A la lumière des études menées sur la marge nord du Bassin de Paris et sur son substratum, impliqué dans le système orogénique varisque septentrional, les travaux, présentés ici, se proposent d’apporter une nouvelle vision de la géodynamique de la chaîne, depuis sa surrection jusqu’à son affaissement à l’orée du Mésozoïque. De façon plus précise, la géodynamique de la chaîne a été abordée suivant 3 axes de recherche principaux: (1) le premier concerne l’évolution tardive de la chaîne (classiquement appelée tardi-varisque) et son impact sur l’évolution des bassins de couverture dans le nord de la France ; ce volet a été abordé à deux échelles différentes avec d’une part, les relations à grande échelle entre la formation du Bassin de Paris et les processus orogéniques tardifs visant à faire disparaître la racine lithosphérique de la chaîne (le phénomène de délamination lithosphérique), et d’autre part, l’influence à une échelle régionale, des zones de chevauchements varisques sur la localisation des failles activées lors de la mise en place des dépôts de la fin du Paléozoïque et du Mésozoïque et de leur déformation lors de la phase de compression tertiaire péri-alpine (la phase dite « d’inversion » tertiaire) ; (2) le second concerne la dynamique du front de chaîne varisque septentrional dans le nord de la France, entre le Boulonnais à l’ouest et les Ardennes à l’est ; deux volets ont été plus particulièrement explicités : le style spécifique du front chevauchant par rapport aux modèles classiques des fronts de chaîne et la segmentation latérale et la courbure du front de la chaîne dans le nord de la France. Nous proposons, en particulier, un nouveau modèle de front de chaîne (le modèle de « zone triangulaire frontale profonde ») impliquant l’existence de rétrochevauchements profonds dans l’avant-pays brabançon. Du point de vue de la segmentation latérale du front de chaîne et de sa courbure à toute échelle, nous soulignons l’impact important exercé par l’héritage structural, en particulier associé à la configuration initiale de la marge rhénohercynienne antérieurement à sa déformation au sein du prisme orogénique varisque ; (3) le dernier axe, d’échelle plus globale, concerne l’impact de la phase précoce de surrection de la chaîne varisque sur l’évolution des environnements terrestres et du climat au Dévonien supérieur (période Frasnien-Famennien). Cet axe, un peu marginal par rapport aux deux autres qui ont un ancrage fort à l’université de Lille depuis assez longtemps, fait appel à une étude intégrée de la géodynamique couplée, interne et externe, au cours de la mise en place des premiers reliefs varisques et de ce fait, intègre des données assez larges concourrant à la compréhension du système Terre à grande échelle (reconstitutions paléogéogéographiques et paléotectoniques, géochimie, magnétisme environnemental, modélisation du cycle du carbone). Il est proposé que l’épisode de surrection du relief (phase transitoire d’environ 1-2 Ma) au cours du Frasnien supérieur ait induit une déstabilisation rapide du cycle du carbone à travers l’intensification de l’érosion continentale et de l’altération chimique associée conduisant à une chute drastique de la teneur en CO2 atmosphérique et au final à un refroidissement sévère et durable du climat à partir du Dévonien supérieur.

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