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Éco/biotechnologies pour fonctionnaliser les textiles, et application au contact du vivant

/ Behary Massika Nemeshwaree / Université Lille1 - Sciences et Technologies / 13-01-2014
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Mes travaux de recherche sont orientés vers la mise en œuvre des textiles fonctionnels et/ou biofonctionnels en utilisant des écotechnologies et/ou des biotechnologies. L’objectif est de fonctionnaliser le textile en utilisant des molécules issues du vivant (colorants, peptides, biosurfactants, enzymes, biopolymères, etc…), pour l’application au contact du vivant et/ou pour une réduction des impacts environnementaux. Des textiles biofonctionnels peuvent être élaborés par l’immobilisation de molécules bioactives au textile et/ou par une modification des propriétés de surface des fibres. L’immobilisation des biopolymères avec ou sans écotechnologies permettent de varier les propriétés physico-chimiques de surface : énergie de surface, potentiel zêta, adhésion …Ces textiles peuvent ainsi interagir avec des milieux biologiques (bactéries, matrice extracellulaires, cellules eucaryotes, etc…). Les caractérisations biologiques ont été effectuées par nos partenaires spécialisés dans la microbiologie (PROBIOGEM) ou en biologie cellulaire (INSERM). Mes travaux ont montré que l’utilisation des molécules antibactériennes (nisine, curcumine) combinée avec des écotechnologies (plasma, l’excimère UV) peuvent rendre les textiles antibactériens. Les techniques d’immobilisations doivent cependant prendre en compte d’une part, l’instabilité de ces molécules dans certaines conditions, et d’autre part, leur mode d’action. D’autre part, nous avons identifié les paramètres clés de la bioadhésion des matrices extracellulaires (la surfactine) produites par la bactérie Bacillus subtillus dans des procédés biotechnologiques. Ces travaux offrent des pistes quant à la nature des traitements à effectuer pour empêcher le colmatage (biofouling) des membranes textiles (utilisés pour l’aération de ces bactéries) ou au contraire, pour promouvoir la récupération de la surfactine par sorption sur membrane textile fonctionnalisé. Mes travaux se sont aussi portés sur l’étude des paramètres textiles pertinents pour la culture des cellules ostéoblastes sur des textiles en fibres de PLA. Les molécules issues du vivant ont été aussi étudiées pour leur application dans le traitement d’ennoblissement des textiles, qui engendre des problèmes environnementaux importants. Il est d’une part nécessaire d’étudier le potentiel d’utilisation des éco/biotechnologies en remplacement des procédés traditionnels, et d’autre part d’utiliser l’Analyse de cycle de Vie (ACV) pour identifier les procédés les plus respectueux de l’environnement. Nos recherches montrent que ces molécules peuvent substituer les molécules et/ou les procédés chimiques : la vanilline peut remplacer les véhiculeurs dans la teinture du PET ; l’enzyme lipase peut hydrophiliser la surface de PET au même titre que le traitement plasma ou à la soude, etc…. [...]

Intégration motivique, réelle, et p-adique, et géométrie non-archimédienne

/ Cluckers Raf / Université Lille1 - Sciences et Technologies / 13-01-2014
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Les travaux présentés traitent l’intégration motivique avec charactères additifs et ses principes de transfers d’une part, et la continuité de Lipschitz dans un cadre p-adique pour l’autre part. Etant fortement reliée aux intégrales p-adiques et motivique, la géométrie non-archimédienne joue un rôle important dans ces sujets depuis les travaux de A. Macintyre, J. Denef, L. van den Dries, F. Loeser et bien d’autres. Je présente des travaux commun avec F. Loeser sur l’intégration motivique, avec J. Gordon et I. Halupczok sur des principes de transfert, avec G. Comte et F. Loeser et avec I. Halupczok sur la continuité de Lipschitz dans un cadre p-adique. Cette présentation est basée sur quatre de mes articles récents principaux.

Valorisation des matériaux alternatifs dans des matrices à base cimentaire

/ Benzerzour Mahfoud / Université Lille1 - Sciences et Technologies / 15-01-2014
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Le développement durable est défini selon la commission mondiale sur l’environnement et le développement, comme « un développement qui répond aux besoins des générations du présent sans compromettre la capacité des générations futures à répondre aux leurs ». Cette prise de conscience a fortement été influencée par les crises économiques et climatiques que nous avons subies lors de ces 20 dernières années et par l’augmentation contstante des besoins en matières premières. L’objectif concret du développement durable est de concilier les besoins des activités industrielles et économiques en constante croissance avec les besoins sociaux et environnementaux souvent négligés par les décideurs. Dans ce contexte, et avant d’envisager d’explorer toute voie de valorisation, il est certainement nécessaire de combler le manque de connaissances en ce qui concerne les caractéristiques intrinsèques et comportementales de bases des matières premières secondaires ou des déchets (matériaux dits alternatifs ). Ceci en comparaison avec les matériaux dits standards dans le domaine du Génie Civil. Ainsi, la ligne directrice de mes travaux de recherche est définie par l’étude du comportement mécanique, hydromécanique et d’interface de ces matériaux, basée sur des couplages expérimentaux et numériques développés à différentes échelles de caractérisation.

Watermarking security: fundamentals, secure design, and attacks

/ Bas Patrick / Université Lille1 - Sciences et Technologies / 23-01-2014
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Ce mémoire vise à présenter mes activités de recherche liées à la problématique de sécurité de tatouage. Il s'accompagne également d'une présentation rapide de mes responsabilités liées à l'organisation d'événements scientifiques, aux tâches éditoriales, ou encore à l'enseignement. Si le tatouage consiste en l'insertion d'une information imperceptible et indélébile dans un contenu hôte, la sûreté de l'insertion est aussi de première importance. Une insertion sûre permet en effet d'assurer qu'il est impossible à un adversaire d'avoir accès à l'information de tatouage, ou encore de l'effacer sans également détruire le document hôte. Après une introduction générale définissant notamment la méthodologie qu'il convient d'adopter pour appréhender cette problématique, le second chapitre présente les méthodes de tatouage les plus utilisées dans la littérature (les méthodes par étalement de spectre et les méthodes de codage informées). Le troisième chapitre décrit comment distinguer différentes classes de sécurité telles que la clé-sécurité ou la sous-espace sécurité, mais aussi comment mesurer la sécurité d'une méthode de tatouage via le calcul de la taille de la clé associée à un schéma donné. Le chapitre suivant présente différentes méthodes d'insertion qui se veulent sûres, c'est à dire des méthodes où l'adversaire est dans l'impossibilité d'avoir un accès à l'information insérée sans la connaissance de la clé secrète. Ces méthodes contraignent la distribution du contenu tatoué et nous présentons notamment des solutions permettant de minimiser la distorsion d'insertion dans ce cas-ci. Le cinquième chapitre présente un panorama d'attaques cherchant à estimer la clé utilisée lors de l'insertion et permettant de mettre à mal la sécurité des schémas de tatouage présentés dans le second chapitre. Enfin le dernier chapitre présente son lot de conclusions mais aussi de questions restées jusqu'à présent ouvertes.

Contribution de la biophotonique à l’étude de l'organisation nucléaire et de la régulation de la transcription

/ Héliot Laurent / Université Lille1 - Sciences et Technologies / 28-01-2014
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Depuis ma thèse jusqu'à la création et l'animation d'une équipe de biophotonique, j'ai eu la chance de pouvoir réaliser un parcours interdisciplinaire entre des laboratoires de biologie, de physique et d’analyse d'image. Il a été l'occasion de nombreuses rencontres qui m’ont permis de découvrir différents visages de la recherche et de participer à de grandes aventures internationales comme le projet BIOMED II. En 20 ans cette aventure scientifique et humaine faite de passion, de travail d'équipe et de dépassement de verrous technologiques m'aura permis de construire de solides amitiés dans de nombreux laboratoires et d'acquérir la maitrise d'un ensemble de technologies et de méthodes d'investigation scientifique. La microscopie et l'organisation fonctionnelle du génome, sont au cœur de ce parcours. C'est pour étudier la dynamique de cette dernière en cellule vivante et dans des conditions physiologiques que je me suis investi dans le développement de nouveaux outils d'imagerie. Dans un premier temps j'ai développé et exploité des outils pour explorer le noyau en trois dimensions. Je me suis ensuite consacré, à partir du début des années 2000, à la mise au point d'outils et méthodes d'étude des interactions et dynamiques moléculaires en cellules vivantes. Depuis lors l'interaction photon/matière vivante n'est plus seulement un moyen pour voir, mais un espace de savoir et de découverte où l'on progresse en allant vers nos domaines d'incompétence pour se former grâce aux autres. Cette quête s’est poursuivie sans pour autant perdre l'objectif biologique qui restera le fil rouge de ce travail et de ce mémoire. Je me suis investi dans ce vaste champ interdisciplinaire, en particulier avec les développements de techniques de FRET/FLIM et leur utilisation pour l'étude de l'organisation fonctionnelle du noyau et de voies de signalisation cellulaire. J'ai eu la chance et le plaisir de partager ce dernier projet avec mes collègues de l'IBL, puis au sein de l'équipe de biophotonique que j'ai mise en place depuis 2006 à l'IRI, et avec les différents stagiaires et étudiants que j'ai encadrés depuis 10 ans. J'ai également partagé cette passion avec une vaste communauté nationale interdisciplinaire qui s'est regroupée depuis 2003 au sein du GDR 2588 (Microscopie et Imagerie du Vivant). Ensemble nous avons organisé depuis 2004 cinq éditions de l'école thématique MiFoBio où chacun est instructeur et instruit par les autres. La dernière partie de ce mémoire est consacrée à deux projets qui constitueront la suite de mes activités; ils portent d'une part sur l'étude des dynamiques des assemblages moléculaires et d'autre part sur la mise au point de nouvelles imageries moléculaires sans marquage.

Formulations de procédés de microencapsulation pour l’amélioration des performances des supports textiles

/ Salaün Fabien / Université Lille1 - Sciences et Technologies / 11-03-2014
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La microencapsulation est une technique permettant de protéger différents types de substances actives à destination de nombreux domaines d’application tels que le médical, l’agrochimie, les industries chimiques, etc., et plus récemment le textile. La polymérisation interfaciale, regroupant la polycondensation, la polyaddition et la polymérisation in situ, est définie par la formation de la membrane de la capsule par polymérisation de monomères ou d’oligomères réactifs. Cette technologie permet l’emprisonnement d’une large gamme de composés hydrosolubles, liposolubles ou encore solides préalablement dispersés dans une phase continue jusqu’à obtenir la taille souhaitée. Lors de ces dernières années, le nombre d’applications des microcapsules dans le textile s’est considérablement développé, même si ce champ est limité aux supports utilisés dans le domaine de l’habillement. Les microcapsules lorsqu’elles sont fixées à l’étoffe, ou enduites, ou dispersées dans les fibres, apportent aux supports de nouvelles fonctionnalités. Les travaux présentés illustrent à travers trois exemples, i.e. la thermorégulation, le retard au feu, et le rafraîchissant ; la préparation et l’application de ces microcapsules.

Réalisation et caracterisation de matériaux pour des applications dans les télécommunications et en optoélectronique (cellules solaires) : matrices sol-gel et nanoparticules semi-conductrices ou métalliques

/ Cristini-Robbe Odile / Université Lille1 - Sciences et Technologies / 17-03-2014
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Mes activités de recherche sont centrées principalement sur la conception, la réalisation et la caractérisation par méthodes spectroscopiques et physico-chimiques de matériaux présentant de nouvelles propriétés opto-électroniques. Ces matériaux sont en général constitués d’une matrice hôte élaborée par procédé sol-gel et de divers éléments actifs (nanoparticules semi-conductrices ou métalliques et/ou ions de terre rare). Je présenterai tout d’abord un exemple d’application du procédé sol-gel, assisté par un milieu CO2 supercritique pour la réalisation de céramiques conductrices ioniques utilisées dans les piles à combustible. Ce procédé nous a permis d’élaborer des matériaux à surface spécifique élevée, de diminuer leur température de cristallisation et d’avoir une conductivité ionique totale élevée et cela même avec une porosité importante. Ensuite, je décrirai les travaux réalisés sur des matrices vitreuses à base de zircone ou de silice élaborées toujours par procédé sol-gel mais cette fois dopées par des nanoparticules semiconductrices et des ions de terre rare afin d’étudier les phénomènes d’amplification optique. Des phénomènes de transfert d’énergie entre les nanoparticules et les ions de terre rare ont été mis en évidence dans les guides d’onde planaires et les xérogels de silice. Les guides d’onde réalisés présentent également de très faibles pertes optiques, ce qui en font de bons candidats pour l’optique intégrée. Le meilleur facteur d’amplification de l’émission d’une terre rare a été obtenu pour une matrice de zircone dopée par des nanoparticules de ZnS et l’ion Eu3+. Pour ces premiers travaux, nous avions créé les nanoparticules par traitement thermique. Afin de mieux contrôler les propriétés optiques, deux nouvelles méthodes de formation des nanoparticules ont été étudiées : soit toujours directement au sein des matrices vitreuses mais par irradiation laser afin de contrôler leur organisation spatiale, soit en solution (synthèse colloïdale) afin de contrôler leur taille et donc leurs propriétés optiques. Des nanoparticules de PbSe puis de CdSe ont ainsi été obtenues avec une très faible dispersité en taille et les résultats ont montré que le rendement des cellules solaires à base de Si augmentait lorsque des nanoparticules étaient déposées sur le Si. Comme ces travaux de recherche ont confirmé le fait que la silice est un matériau de choix pour la réalisation de composants optiques, nous avons choisi de continuer d’explorer ce matériau pour la fabrication de fibres optiques de nouvelle génération. Ces fibres seront constituées d’un cœur en silice dopé par des nano-objets or/Er3+. Mais le fait que l’on puisse contrôler aussi aisément la texture poreuse de ces matériaux sol-gel nous a permis d’envisager leur utilisation dans deux nouveaux domaines : le médical (systèmes à libération contrôlée de médicaments) et la micro-électronique (supercapacités intégrées).

Matériaux vitreux à fonctionnalités non-conventionnelles

/ Méar François O. / Université Lille1 - Sciences et Technologies / 04-04-2014
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Le mémoire d’HDR présente une synthèse des activités de recherches réalisées depuis en octobre 2008 à l’Unité de Catalyse et de Chimie du Solide (UCCS), dans l’équipe "Verres et méthodologie RMN". Il est centré sur 2 thématiques: (i) les matériaux vitreux autocicatrisants pour applications haute température, et (ii) la formulation de matrices vitreuses pour l’immobilisation de déchets nucléaires à base d’iode. Le fil conducteur est de contribuer à développer des verres à fonctionnalités non-conventionnelles, en s’appuyant sur des méthodes de caractérisations physico-chimiques avancées (Synchrotron, Tomographie, MEB environnemental, RMN). Les perspectives de recherches s’articulent notamment sur les verres en couches minces. Sur le plan fondamental il s’agira de définir comment le réseau vitreux s’organise lorsqu’il devient quasi-2D, et ceci pour des systèmes multicomposants. Pour cela, des outils de caractérisation innovants seront mis en œuvre, comme la RMN-DNP. Les retombées concerneront d’une part la capacité d’autocicatrisation de systèmes multi-couches et d’autre part, plus en aval, le développement de verres poreux.

(Dés)équilibres dans les minéraux, les liquides et les amorphes : transitions de phases, cinétique et partages isotopiques

/ Roskosz Mathieu / Université Lille1 - Sciences et Technologies / 14-04-2014
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La notion d’équilibre, qu’il s’agisse d’un équilibre de phase, d’une transformation ou d’un partage à l’équilibre, est essentielle en sciences de la Terre comme en sciences de la matière. Ainsi, notre capacité à décrire l’accrétion et la différenciation des planètes repose essentiellement sur la connaissance des propriétés des minéraux à l’équilibre. A tous les niveaux d’organisation, de la maille cristalline aux interactions entre grands réservoirs planétaires, nous nous référons avant tout à des comportements à l’équilibre pour interpréter les observables auxquels nous avons accès. Pourtant, des premiers solides formés dans le disque circumstellaire aux laves recouvrant aujourd’hui les pentes de nombreux volcans, les indices de déséquilibre sont fréquents. Souvent négligés, ils sont néanmoins des sources de complexification des modèles. En quelque sorte, ils nous semblent brouiller une image qui sans eux pourrait être nette et élégante. Dans ce mémoire d’habilitation à diriger les recherches, je montre que les marqueurs de déséquilibre dans les minéraux apportent au contraire une multitude de contraintes que les données d’équilibre ne nous permettent pas d’entrevoir. La démarche suivie pour étudier leur origine et les raisons qui les amènent à perdurer dans les enregistrements minéralogiques est expérimentale. Deux axes majeurs sont abordés : les déséquilibres minéralogiques et leurs applications aux environnements astrophysiques d’une part, la détermination des partages isotopiques à l’équilibre et hors-équilibre en conditions magmatiques de l’autre. A priori éloignés l’un de l’autre, ces thèmes découlent en fait d’une même question : comment un système minéralogique déséquilibré tend-il vers un nouvel équilibre ? Dans les deux cas, un jeu complexe entre mobilité globale et locale est à l’oeuvre ; les découplages de mobilité entre atomes d’un même matériau, entre isotopes d’un même élément ne peuvent pas être négligés loin de l’équilibre thermodynamique et chimique. Loin de voiler nos modèles, ces marqueurs sont amenés à devenir à la fois des outils de diagnostic d’une minéralogie/pétrologie moderne et des moyens d’accès privilégiés aux durées ou aux régimes thermiques ayant présidé à la formation de nombreux matériaux naturels. Finalement, c’est peut-être dans ces processus hors-équilibre qu’il faudra aller chercher l’origine de certaines signatures minéralogiques et géochimiques de premier ordre.

Réponses et adaptations des plantes aux stress abiotiques : Aspects transcriptomiques

/ Lucau-Danila Anca / Université Lille1 - Sciences et Technologies / 18-04-2014
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Les plantes subissent tout au long de leur vie des stress environnementaux différents et d’intensités variables, qui affectent leur physiologie et modulent leur développement. Pour comprendre les effets et les réponses adaptatives des plantes dans leur environnement complexe et changeant, plusieurs projets sur des espèces d’intérêt agronomique ont été menés dans les équipes de l’UMR 1281 SADV. J’ai pu apporter ma contribution dans ces projets au niveau de l’étude de l’expression des gènes dans diverses conditions de stress abiotique, en utilisant des outils d’analyse transcriptomique adaptés. Ces différents projets seront discutés dans une synthèse qui permet un regard nouveau sur les similitudes et les spécificités de régulation et de réponse des plantes aux stress environnementaux

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